如何为Matplotlib stackplot的重叠区域设置不同颜色

默认的stackplot会按层累加y值，当某层出现负数时，会导致当前层与下方区域重叠。要区分重叠区域，需要手动计算各层的边界，对重叠部分单独绘制：

• 第一步：计算每一层的上下基线，确定正常区域和重叠区域的分界点
• 第二步：分别绘制非重叠的正常区域，以及重叠区域（用不同颜色）
• 第三步：添加图例等元素，保证可视化清晰

以下是具体实现代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

x = np.array([1, 2, 3])
y1 = np.array([1, 2, 3])
y2 = np.array([1, 0, -1])

# 计算第一层的基线（底层，从0到y1）
base1 = np.zeros_like(x)
top1 = y1

# 计算第二层的理论基线（第一层的顶部）和理论顶部（基线+y2）
base2 = top1
top2 = base2 + y2

fig, ax = plt.subplots()

# 先绘制第一层的完整区域
ax.fill_between(x, base1, top1, color='tab:blue', alpha=0.7, label='y1')

# 处理第二层的正常区域（top2 >= base1）和重叠区域（top2 < base1）
for i in range(len(x)-1):
    x0, x1 = x[i], x[i+1]
    b2_0, b2_1 = base2[i], base2[i+1]
    t2_0, t2_1 = top2[i], top2[i+1]
    
    # 完全无重叠的区间
    if t2_0 >= base1[i] and t2_1 >= base1[i+1]:
        ax.fill_between([x0, x1], [b2_0, b2_1], [t2_0, t2_1], color='tab:orange', alpha=0.7)
    # 完全重叠的区间
    elif t2_0 < base1[i] and t2_1 < base1[i+1]:
        # 重叠部分用特殊颜色标记
        ax.fill_between([x0, x1], [t2_0, t2_1], [base1[i], base1[i+1]], color='tab:red', alpha=0.7)
        # 第二层正常部分保留原颜色
        ax.fill_between([x0, x1], [b2_0, b2_1], [base1[i], base1[i+1]], color='tab:orange', alpha=0.7)
    # 区间内存在交叉点的情况
    else:
        # 计算交叉点的x坐标
        slope_t = (t2_1 - t2_0)/(x1 - x0)
        slope_b = (base1[i+1] - base1[i])/(x1 - x0)
        x_cross = x0 + (base1[i] - t2_0)/(slope_t - slope_b)
        
        # 计算交叉点对应的各边界值
        t_cross = t2_0 + slope_t*(x_cross - x0)
        b_cross = base1[i] + slope_b*(x_cross - x0)
        b2_cross = b2_0 + (b2_1 - b2_0)/(x1 - x0)*(x_cross - x0)
        
        # 分两段绘制
        if t2_0 >= base1[i]:
            # 左段非重叠，右段重叠
            ax.fill_between([x0, x_cross], [b2_0, b2_cross], [t2_0, t_cross], color='tab:orange', alpha=0.7)
            ax.fill_between([x_cross, x1], [t_cross, t2_1], [b_cross, base1[i+1]], color='tab:red', alpha=0.7)
            ax.fill_between([x_cross, x1], [b2_cross, b2_1], [b_cross, base1[i+1]], color='tab:orange', alpha=0.7)
        else:
            # 左段重叠，右段非重叠
            ax.fill_between([x0, x_cross], [t2_0, t_cross], [base1[i], b_cross], color='tab:red', alpha=0.7)
            ax.fill_between([x0, x_cross], [b2_0, b2_cross], [base1[i], b_cross], color='tab:orange', alpha=0.7)
            ax.fill_between([x_cross, x1], [b2_cross, b2_1], [t_cross, t2_1], color='tab:orange', alpha=0.7)

# 添加图例
ax.legend(['y1', 'y2', '重叠区域'])
plt.show()

代码说明：

• 先绘制底层蓝色区域，确保基础层完整展示
• 对第二层的每个区间逐一判断重叠情况，分三种场景处理：完全不重叠、完全重叠、部分重叠
• 重叠区域用红色（可自定义）标记，清晰区分负数导致的重叠部分，避免默认的区域覆盖混淆

内容的提问来源于stack exchange，提问作者at.