如何使用Matplotlib填充两个嵌套矩形之间的区域

你可以通过构造带孔的自定义路径实现需求，核心是利用Matplotlib路径的evenodd填充规则，先定义外框大矩形的顶点，再定义内部小矩形的顶点，二者组成的复合路径会自动挖空内部区域，完美支持透明度设置，不会影响底层其他绘图元素。

实现原理：evenodd填充规则会统计指定区域被路径边界穿过的次数，奇数次判定为填充区、偶数次判定为非填充区，因此大矩形和内部小矩形的路径组合后，二者重叠的内部区域会被自动挖空，完全不需要叠加白色矩形遮挡。

修改后的完整代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Rectangle
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import PathPatch


def main():
    # Box 1 外框大矩形
    x1_1, y1_1 = 1.0, 2.0
    x1_2, y1_2 = 8.0, 9.0
    height1 = y1_2 - y1_1
    width1 = x1_2 - x1_1

    # Box 2 内部小矩形
    x2_1, y2_1 = 3.0, 4.0
    x2_2, y2_2 = 7.0, 6.0
    height2 = y2_2 - y2_1
    width2 = x2_2 - x2_1

    # Plot
    fig, ax = plt.subplots(nrows=1, ncols=1)
    ax.plot()
    
    # 构造带孔的复合路径
    verts = [
        # 外框大矩形顶点（顺时针顺序）
        (x1_1, y1_1),
        (x1_2, y1_1),
        (x1_2, y1_2),
        (x1_1, y1_2),
        (x1_1, y1_1),
        # 内部小矩形顶点（逆时针顺序）
        (x2_1, y2_1),
        (x2_1, y2_2),
        (x2_2, y2_2),
        (x2_2, y2_1),
        (x2_1, y2_1),
    ]
    codes = [
        Path.MOVETO,
        Path.LINETO,
        Path.LINETO,
        Path.LINETO,
        Path.CLOSEPOLY,
        Path.MOVETO,
        Path.LINETO,
        Path.LINETO,
        Path.LINETO,
        Path.CLOSEPOLY,
    ]
    path = Path(verts, codes)
    # 创建填充补丁，可自定义颜色、透明度
    fill_patch = PathPatch(path, facecolor='blue', alpha=0.3, edgecolor='none')
    ax.add_patch(fill_patch)

    # 保留两个矩形的边框
    rectangle1 = Rectangle(xy=(x1_1, y1_1), width=width1, height=height1, fill=False)
    rectangle2 = Rectangle(xy=(x2_1, y2_1), width=width2, height=height2, fill=False)
    ax.add_patch(rectangle1)
    ax.add_patch(rectangle2)
    
    # 可根据需求调整坐标轴范围
    ax.set_xlim(0, 9)
    ax.set_ylim(1, 10)

    plt.tight_layout()
    plt.savefig("box.png")
    plt.close(fig)


if __name__ == "__main__":
    main()

该方案实现的填充区域内部完全透明，填充区的透明度可通过alpha参数自由调整，不会和图中其他底层元素产生冲突。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Gilfoyle