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复制轴区域参考框架并绘制（保存坐标、2D 和 3D）

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复制轴区域参考框架并绘制（保存坐标、2D 和 3D）

我想要一个命令，用axis菱形图案填充该区域。菱形图案可能具有不同的偏移、比例和绘图样式，但重要的是它与轴（它是一个“图”）完全一致。它应该位于其他图的背景中，并且应该适用于 2D 和 3D 图形。

我的第一个解决方案是保存axis环境内的坐标，然后axis在之外的 内进行绘制pgfonlayer。它感觉不是特别干净，但在 2D 中有效。在 3D 中，效果并不好。这是我所拥有的，我试图使其尽可能紧凑：

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\usepackage{pgfplots}
\usetikzlibrary{3d,calc,patterns}

\pgfdeclarelayer{background}
\pgfdeclarelayer{main}
\pgfsetlayers{background,main}


\makeatletter
\def\extractcoord#1#2#3{
  \path let \p1=(#3) in \pgfextra{
    \pgfmathsetmacro#1{\x{1}/\pgf@xx}
    \pgfmathsetmacro#2{\y{1}/\pgf@yy}
    \xdef#1{#1} \xdef#2{#2}
  };
}
\makeatother

\begin{document}
  \begin{tikzpicture}
    % \begin{scope}[
    %   x={(-0.7cm,0.4cm)},
    %   y={(.9cm,.2cm)},
    %   z={(0cm,1cm)},
    %   canvas is yx plane at z=0
    % ]

      \begin{pgfonlayer}{main}
        \begin{axis}[axis equal, xmin=-.5, xmax=4.5, ymin=-.5, ymax=4.5]

          % Save the coordinates of the axis frame and the unit of the plot
          \coordinate (rel axis llc) at (rel axis cs: 0, 0);
          \coordinate (rel axis urc) at (rel axis cs: 1, 1);
          \coordinate (axis unit llc) at (axis cs: 0, 0);
          \coordinate (axis unit urc) at (axis cs: 1, 1);

          % Some genuine plotting
          \addplot[black, opacity=0.5] {(x-3)^2};

          % Debug:
          \fill[red] (rel axis llc) circle (3pt);
          \fill[red] (rel axis urc) circle (3pt);
          \fill[green] (axis unit llc) circle (3pt);
          \fill[green] (axis unit urc) circle (3pt);

        \end{axis}
      \end{pgfonlayer}
      \begin{pgfonlayer}{background}
        % Debug:
        \fill[blue] (rel axis llc) circle (3pt);
        \fill[blue] (rel axis urc) circle (3pt);

        % Here we set the clip at the axis area
        \clip (rel axis llc) rectangle (rel axis urc);

        % Do maths to extract the same unit as it was used in the axis.
        % This is probably extra cumbersome
        \extractcoord{\dx}{\dy}{$(axis unit urc)-(axis unit llc)$}
        \extractcoord{\minx}{\miny}{$(rel axis llc)-(axis unit llc)$}
        \extractcoord{\maxx}{\maxy}{$(rel axis urc)-(axis unit llc)$}
        \pgfmathsetmacro{\minx}{div(\minx, \dx) - 1)}
        \pgfmathsetmacro{\miny}{div(\miny, \dy) - 1)}
        \pgfmathsetmacro{\maxx}{div(\maxx, \dx) + 1)}
        \pgfmathsetmacro{\maxy}{div(\maxy, \dy) + 1)}
        \makeatletter
        \pgfmathsetlengthmacro{\ux}{\dx * \pgf@xx}
        \pgfmathsetlengthmacro{\uy}{\dy * \pgf@yy}
        \makeatother
        % Shift at the same position and set the correct unit
        \begin{scope}[shift={(axis unit llc)}, x=\ux, y=\uy, xstep=1, ystep=1]
          % Here goes the diamond writing code, will just use a rectangle
          \draw [pattern=north west lines, pattern color=blue, opacity=0.3]
            (\minx, \miny) rectangle (\maxx, \maxy);
          \draw [pattern=north east lines, pattern color=green, opacity=0.3]
            (0, 0) rectangle (1, 1);
        \end{scope}
      \end{pgfonlayer}

    % \end{scope}
  \end{tikzpicture}
\end{document}

这是我得到的（没问题）：

正确保存坐标

目标是这样的（这就是为什么我需要轴框架和单位正方形），但我不想用菱形代码使 MVE 膨胀：

我最终想要得到的

事实上，我根据这个创建了一个环境，因为我需要多次复制它。现在，如果我尝试在 3D 中执行此操作，环境外的比例就会关闭。如果我启用上面示例中注释掉的，axis就会发生这种情况：scope

同样的技巧在 3D 中不起作用

我真的不明白发生了什么，导致我在使用 3D 图形时保存的坐标“改变视在位置”，而且我认为我缺乏有关 PGF 和 TikZ 的知识，无法找到更可靠的方法来做到这一点。

对于如何重新设计整个项目的任何解释或建议都将不胜感激。

答案1

正如评论中提到的，这已经在这里回答本质上，解决方案不是保存轴环境几何图形以供将来使用，而是使用以下方法直接绘制到轴环境中execute at begin axis：

\pgfplotsset{draw xy background/.style={%
  execute at begin axis={
    % Get the axis area and populate macros \myxmin, \myxmax, \myymin, \myymax
    \pgfplotsset{get xy window}%
    % Drawing code that uses the macros above.
    % Here you can use the (axis cs: X, Y) reference frame
  }
}

可以像这样使用：

\begin{axis}[xmin=-.5, xmax=4.5, ymin=-.5, ymax=4.5, draw xy background]
  % ...                                              ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
\end{axis}

这个get xy window密钥非常有趣，因为它使用 pgfplots 的一些内部函数来获取轴面积：

\makeatletter
\pgfplotsset{
  get xy window/.code={%
    % Enable floating point processing
    \pgfkeys{/pgf/fpu}
    % Convert each internal macro of pgfplots into fixed point
    % representation and store the result of that operation into
    % the corresponding \myXXXX macro
    \pgfmathfloattofixed{\pgfplots@xmax}\let\myxmax\pgfmathresult
    \pgfmathfloattofixed{\pgfplots@xmin}\let\myxmin\pgfmathresult
    \pgfmathfloattofixed{\pgfplots@ymax}\let\myymax\pgfmathresult
    \pgfmathfloattofixed{\pgfplots@ymin}\let\myymin\pgfmathresult
    % Disable floating point
    \pgfkeys{/pgf/fpu=false}
  }
}
\makeatother

我不确定为什么它需要浮点引擎，但我猜测\pgfplots@xmax其他宏实际上都是浮点数，所以我们需要明确将它们转换为固定值。

请注意，由于绘图代码现在运行之内轴环境，我们可以用来rel axis cs:引用轴边界。但是，由于在这个特定情况下，我需要分别绘制每个 x 和 y，因此使用和朋友比上面定义的宏\pgfplots@minx要方便得多。\extractcoord

此外，如果在其他地方没有使用，我们可以通过将的代码拉入get xy window来将所有内容压缩为单个密钥。get xy windowexecute at begin axis

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