Matplotlib中基于右侧次坐标轴实现曲线终点标注及配色

需要在Matplotlib绘图中实现以下效果：

• 各曲线标签放置在图表右侧的次y轴区域
• 标签高度与对应曲线终点高度一致
• 标签颜色与曲线颜色匹配

此前使用annotate方法实现时，存在标签落入图表内部、部分标签重叠的问题（示例代码如下）：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

l = ['label {:d}'.format(i) for i in range(1,5)]

x = [0,1]
yy = np.transpose([np.arange(1,5),np.arange(1,5)])
l2 = 'overlap'
y2 = [3.95,3.95]

fig, ax = plt.subplots()
for y,l in zip(yy,l):
    ax.plot(x,y)
    ax.annotate(xy=(x[-1],y[-1]), xytext=(20,0), textcoords='offset points', text=l, va='center')
    
ax.plot(x,y2)
ax.annotate(xy=(x[-1],y2[-1]), xytext=(20,0), textcoords='offset points', text=l2, va='center')

plt.show()

优化实现思路 #

通过创建隐藏的次y轴定位标签，既保证标签在图表外部，又能完美对齐曲线终点高度，同时可通过微调避免重叠：

1. 绘制主曲线时，记录每条曲线的颜色和终点y值
2. 创建次y轴，同步其y轴范围与主轴一致，隐藏轴线、刻度等元素
3. 在次y轴上添加文本标签，位置对应主曲线终点的y值，颜色匹配曲线
4. 对高度接近的标签，添加微小垂直偏移避免重叠

完整代码示例 #

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 准备数据
labels = ['label 1', 'label 2', 'label 3', 'label 4', 'overlap']
x = [0, 1]
y_values = [
    [1, 1],
    [2, 2],
    [3, 3],
    [4, 4],
    [3.95, 3.95]
]

fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
curve_info = []

# 绘制主曲线，记录颜色和终点y值
for y, lbl in zip(y_values, labels):
    line, = ax.plot(x, y, label=lbl)
    curve_info.append({
        'y_end': y[-1],
        'color': line.get_color(),
        'label': lbl
    })

# 创建隐藏的次y轴
ax_right = ax.twinx()
# 同步次轴y范围与主轴一致
ax_right.set_ylim(ax.get_ylim())
# 隐藏次轴的轴线、刻度、标签
ax_right.spines[['top', 'right', 'bottom', 'left']].set_visible(False)
ax_right.set_yticks([])
ax_right.set_yticklabels([])

# 添加标签，处理重叠问题
offset = 0.05  # 重叠标签的垂直偏移量
prev_y = None
for info in curve_info:
    y_pos = info['y_end']
    # 若当前标签与前一个高度接近，添加偏移
    if prev_y is not None and abs(y_pos - prev_y) < 0.1:
        y_pos += offset
        offset *= -1  # 交替偏移方向
    # 在次轴右侧添加文本，x位置设为1.02（图表外部）
    ax_right.text(1.02, y_pos, info['label'], 
                  color=info['color'], 
                  va='center', 
                  fontsize=10)
    prev_y = info['y_end']

# 调整布局，避免标签被截断
plt.subplots_adjust(right=0.8)

plt.show()

关键细节说明 #

• 隐藏次轴：通过twinx()创建次轴后，隐藏所有轴线和刻度，仅用其坐标系统定位标签
• 颜色匹配：通过line.get_color()获取曲线颜色，直接应用到标签
• 重叠处理：对高度差小于阈值的标签，交替添加正负垂直偏移，避免重叠
• 布局调整：用subplots_adjust(right=0.8)预留右侧空间放置标签

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alpha_Ursae_Minoris