如何为Matplotlib中的contourf绘图添加单个图例？

contourf本身不支持通过label参数直接添加图例——它的设计逻辑是为每个等高线层级生成独立的绘图元素，默认图例会为每个层级创建条目。要实现类似Matlab的单个图例条目样式，你可以通过自定义绘图元素来模拟。

方法1：使用自定义Patch元素 #

通过创建匹配contourf填充样式的Patch对象，将其作为单个图例条目添加：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Patch
import numpy as np

# 生成测试数据
x = np.linspace(-2, 2, 100)
y = np.linspace(-2, 2, 100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.exp(-X**2 - Y**2)

fig, ax = plt.subplots()
# 绘制contourf并获取绘图集合对象
cs = ax.contourf(X, Y, Z, levels=10)

# 从contourf的层级中选取一个颜色（示例选第6个层级的颜色）
patch_color = cs.collections[5].get_facecolor()[0]
# 创建自定义图例元素
legend_patch = Patch(facecolor=patch_color, label='My Contour Plot')
# 添加图例
ax.legend(handles=[legend_patch])

plt.show()

方法2：使用不可见的dummy绘图元素 #

通过绘制一个不可见的线条，利用其label参数生成单个图例条目，操作更简洁：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成测试数据
x = np.linspace(-2, 2, 100)
y = np.linspace(-2, 2, 100)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = np.exp(-X**2 - Y**2)

fig, ax = plt.subplots()
ax.contourf(X, Y, Z, levels=10)

# 创建不可见的dummy线条，用大线宽模拟填充块效果
ax.plot([], [], color='slateblue', label='My Contour Plot', linewidth=12)
# 添加图例
ax.legend()

plt.show()

两种方法均可实现需求：方法1的颜色与contourf的层级颜色一致，更贴合原图风格；方法2自由度更高，可任意指定图例颜色。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者albo