Python Matplotlib嵌套饼图：4行4列布局与图例标签设置方法

原有代码核心缺陷 #

• 内层饼图未按照外层SEX的分组顺序对齐数值，会出现扇区跨边界错位的问题
• 所有标签直接堆叠在扇区上，展示杂乱，不符合将标签移至图例区域的要求
• 没有预留图例布局空间，无法实现4行4列的规整排版

分步实现逻辑 #

1. 数据预处理与扇区对齐 #

嵌套饼图的内层扇区必须严格匹配外层分组的角度边界，需要先固定分组顺序再拆分内外层数值：

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

# 固定外层SEX的分组顺序，避免扇区角度偏移
outer_group = df.groupby('SEX')['count'].sum()
outer_values = outer_group.values
outer_labels = outer_group.index.tolist()

# 内层数据按照外层SEX的分组顺序连续排列，保证扇区完全对齐
inner_df = df.set_index('SEX').loc[outer_group.index].reset_index()
inner_values = inner_df['count'].values
inner_labels = inner_df['ALIGN'].tolist()

2. 绘制嵌套饼图并关闭扇区直接标签 #

按照从外到内为SEX、ALIGN的要求绘制两层饼图，关闭直接打在扇区上的标签，将计数直接标注在扇区上：

size = 0.3
fig, ax = plt.subplots(figsize=(24, 12))

# 绘制外层SEX层
outer_wedges, _, outer_autotexts = ax.pie(
    outer_values,
    radius=1,
    labels=None,  # 关闭扇区上的直接标签，标签后续移至图例
    autopct=lambda p: f'{round(p * sum(outer_values)/100)}',  # 扇区上直接展示对应计数值
    wedgeprops=dict(width=size, edgecolor='w')
)

# 绘制内层ALIGN层
inner_wedges, _ = ax.pie(
    inner_values,
    radius=1 - size,
    labels=None,  # 关闭扇区上的直接标签
    wedgeprops=dict(width=size, edgecolor='w')
)

ax.set(aspect="equal", title='角色性别与阵营分布嵌套饼图')

3. 实现4行4列的图例布局 #

将内外层的分类标签统一整合到图例区，补充占位元素凑满4行4列的16个网格槽位，保证布局规整：

# 合并内外层楔形对象和对应标签
all_wedges = outer_wedges + inner_wedges
all_labels = [f'外层 | {label}' for label in outer_labels] + [f'内层 | {label}' for label in inner_labels]

# 补充无内容的占位元素，凑满4行4列共16个网格槽位
while len(all_wedges) < 16:
    placeholder = plt.matplotlib.patches.Patch(facecolor='none', edgecolor='none')
    all_wedges.append(placeholder)
    all_labels.append('')

# 按4列设置网格，自然形成4行的规整布局
ax.legend(
    all_wedges,
    all_labels,
    loc='center left',
    bbox_to_anchor=(1.05, 0.5),  # 锚定在主图右侧区域，避免遮挡饼图
    ncol=4,  # 4列排布，16个元素刚好形成4行网格，实现4行4列的槽位布局
    fontsize=10,
    title='分类标签说明'
)

# 调整边距给图例预留空间
plt.tight_layout()
plt.show()

实现效果说明 #

• 扇区严格对齐的逻辑可以避免内层ALIGN扇区跨外层SEX边界的错位问题
• 自定义autopct逻辑会在每个扇区上直接标注实际计数值，满足计数展示需求
• 补充占位元素后，图例区严格形成4行4列的网格布局，16个槽位全部占位，排版整齐
• 所有分类标签全部移至图例区，不会在扇区上造成文字堆叠遮挡

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sercan Noyan Germiyanoğlu