使用 tikz 在绘图上添加注释

2024-5-25 • tag-icon

我正在尝试从 Python 生成一个图并添加注释（识别图中的三个阶段，并添加分隔线）。

我先从 Python 图表开始：

#!/usr/bin/env python3
import sys
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib
matplotlib.use('Agg')

A = 1
T1, T2 = 10, 40
D = 2
DT = 10e-3

time = [0]
a,v,p = [0], [0], [0]

t = 0
while t < T1:
    a.append(A)
    v.append(v[-1] + a[-1] * DT)
    p.append(p[-1] + v[-1] * DT)
    time.append(t := t + DT)

while t < T2:
    a.append(0)
    v.append(v[-1] + a[-1] * DT)
    p.append(p[-1] + v[-1] * DT)
    time.append(t := t + DT)

while v[-1] > 0:
    a.append(_a := -D)
    v.append(v[-1] + a[-1] * DT)
    p.append(p[-1] + v[-1] * DT)
    time.append(t := t + DT)

a.append(0)
v.append(0)
p.append(p[-1])
time.append(time[-1])

x = np.linspace(-np.pi, np.pi, 100)
y = 2 * np.sin(x)

rc = {
    "xtick.direction": "inout", 
    "ytick.direction": "inout",
    "xtick.major.size": 5, 
    "ytick.major.size": 5, 
}

with plt.rc_context(rc):
    cm = 1/2.54  # centimeters in inches
    fig, ax = plt.subplots(3, figsize=(19*cm, 10*cm))
    fig.tight_layout(pad=1.0)

    ax[0].plot(time, a)
    ax[1].plot(time, v)
    ax[2].plot(time, p, label='Position')
    
    ax[0].set_ylabel(r'Accélération $\frac{m}{s^2}$')
    ax[1].set_ylabel(r'Vitesse $\frac{m}{s}$')
    ax[2].set_ylabel(r'Position $m$')

    ax[2].set_xlabel(r'Temps $s$')

    for axis in ax:
        axis.grid(True)

    import tikzplotlib

    tikzplotlib.save(sys.argv[1])

）

然后我通过在之前添加以下内容来劫持生成的图形\end{tikzpicture}

\draw (1.7,3) circle [radius=0.4] node {$1$};
\draw (6,3) circle [radius=0.4] node {$2$};
\draw (10.8,3) circle [radius=0.4] node {$3$};
\draw [line width=0.25mm, red, densely dotted] (5,-5) -- (5,3);

请注意，位置是手动设置的（仍然找不到放置红色虚线的位置）。

最后，我使用 LaTeX 生成图片：

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usepackage{pgfplots}
\usetikzlibrary{matrix}
\usetikzlibrary{arrows.meta}
\usepgfplotslibrary{external}

\pgfplotsset{compat=newest,
    width=12cm,
    height=2.5cm,
    scale only axis=true,
    max space between ticks=25pt,
    try min ticks=5,
    every axis/.style={  
        axis y line=left,
        axis x line=bottom,
        axis line style={thick,->,>=latex, shorten >=-.4cm}
    },
    every axis plot/.append style={thick},
    tick style={black, thick}
}
\tikzset{
    semithick/.style={line width=1.2pt},
}
\usepgfplotslibrary{groupplots}
\usepgfplotslibrary{dateplot}

\begin{document}
\begin{figure}
  \centering
  \input{figure.pgf}
  \caption{Example}
\end{figure}
\end{document}

整个过程如下：

$ ./figure.py figure.pgf
$ vi figure.pgf # Done manually for now...
$ latexmk -pdf example.tex

我有两个问题：

我应该怎样做才能使这个过程更简单呢？
我应该如何将元素相对于绘图定位在图形上？

这是生成的图片：

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