如何在Matplotlib中绘制环形（仅保留两圆间的环形区域）

要保留大圆内部、小圆外部的环形区域，核心思路是通过路径组合生成环形路径，替代原来的两个叠加圆。具体操作如下：

修改后的完整代码 #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from math import sqrt
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import PathPatch

# 绘制网格点
for x in np.arange(0.5, 10, 1):
    for y in np.arange(0.5, 10, 1):
        plt.scatter(x, y, color='blue', s=10)

d = 3
r_small = sqrt(2) * (d + 0.5)
r_large = sqrt(2) * (d + 1 + 0.5)

# 创建大圆和小圆的基础图形
circle_large = plt.Circle((0, 0), r_large)
circle_small = plt.Circle((0, 0), r_small)

# 获取路径及坐标变换（将单位圆路径转换为实际大小和位置）
path_large = circle_large.get_path()
trans_large = circle_large.get_transform()
path_small = circle_small.get_path()
trans_small = circle_small.get_transform()

# 将小圆路径应用坐标变换，匹配实际位置和半径
path_small = trans_small.transform_path(path_small)

# 组合路径：用大圆路径减去小圆路径，得到环形路径
ring_path = Path.make_compound_path(path_large, path_small)

# 创建环形填充块并添加到画布
ring_patch = PathPatch(ring_path, color='blue', alpha=0.5)
plt.gca().add_patch(ring_patch)

print(f"小圆半径: {r_small}")
print(f"大圆半径: {r_large}")

# 坐标轴及网格设置
plt.yticks(np.arange(0, 10.01, 1))
plt.xticks(np.arange(0, 10.01, 1))
plt.xlim(0,10)
plt.ylim(0,10)
plt.gca().invert_yaxis()
plt.gca().set_aspect('equal', adjustable='box')
plt.grid() 

plt.show()

关键步骤说明 #

1. 路径获取与变换：Circle对象的路径默认是单位圆，需要通过get_transform()获取坐标变换规则，将其转换为对应半径和位置的实际路径。
2. 环形路径生成：使用Path.make_compound_path()将大圆路径和小圆路径组合，Matplotlib会自动将后续路径从前面的路径中扣除，从而得到环形区域。
3. 绘制环形：将生成的环形路径通过PathPatch转换为可绘制的图形块，设置颜色和透明度后添加到画布即可。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Simd