图对象

参考：Graph Objects | Python | Plotly

什么是图对象?

plotly.graph_objects 模块(通常按顺序导入)包含一个自动生成的 Python类层次结构，这些类在这个图模式中表示非叶节点。术语“图对象”指的是这些类的实例。plotly.graph_objects 模块中有两大主类：Figure 和 FigureWidget（兼容 ipywidgets 的变体），它们都表示整个图。这些类的实例有许多方便的方法来用 Python 操作它们的属性(例如 .update_layout() 或 .add_trace()，它们都接受“魔法下划线”表示法)，以及渲染它们(例如.show())并将它们导出为各种格式(例如 .to_json() 或 .write_image() 或 .write_html())。

注意：Plotly Express 中的函数(这是 Plotly 库的推荐入口点)都建立在图对象之上，并且全返回 plotly.graph_objects.Figure 实例。

图的每个非叶子属性都由 plotly 中的一个 plotly.graph_objects 层次结构的类实例表示。例如，一个 fig 可以有一个属性layout.margin包含属性 t、l、b 和 r，它们是树的叶子：它们没有子节点。fig.layout 的字段是 plotly.graph_objects.Layout 类的一个对象，并且 fig.layout.margin 表示 margin 节点，它有字段 t、l、b 和 r，其中包含各自叶节点的值。注意，指定所有这些值不需要使用“魔法下划线”符号创建中间对象： go.Figure(layout_margin=dict(t=10, b=10, r=10, l=10))。

列表中包含的对象是属性data的值，称为“轨迹”，可以是 40 多种类型中的一种，每种类型在plotly.graph_objects中都有相应的类。例如，scatter类型的轨迹由plotly.graph_objects.Scatter类的实例表示。这意味着一个以go.Figure(data=[go.Scatter(x=[1,2], y=[3,4)])将JSON 表示 {"data": [{"type": "scatter", "x": [1,2], "y": [3,4]}]}。

何时直接使用图对象

创建图的推荐方法是使用plotly.express模块中的函数，统称为 Plotly express，它都返回 plot.graph_objects.Figure 的实例，所以使用 plotly 库生成的每个图，实际上都使用了图对象，除非是手工从字典中构建的。也就是说，某些类型的图形还不能用 Plotly Express 创建，比如使用特定的 3D 轨迹类型(如网格或等值面)的图。此外，从使用 Plotly Express 创建的图形开始创建某些图形非常麻烦，例如具有不同类型的子图、双轴图 或具有多个不同类型轨迹的分面图。

注意，Plotly Express 在一个函数调用中生成的图很容易在创建时定制，并且在创建后使用update_*和add_*方法进行操作。Plotly Express 生成的图总是可以使用图对象从头开始构建，但这种方法通常需要 5-100 行代码，而不是 1 行。下面是一个简单的例子，演示如何从相同的数据生成相同的图形对象，一次使用 Plotly Express，另一次不使用。本例中的数据是 “long form” 的，但 Plotly Express 也接受 “wide form” 的数据，而且 Plotly Express 相对于图对象节省的行数是可以比较的。更复杂的图形，如 sunbursts, parallel coordinates, facet plots 或 animations 需要更多的图对象代码行，而使用 Plotly Express 从一种表示转换到另一种表示通常只需要更改几个字符。

import pandas as pd

df = pd.DataFrame({
  "Fruit": ["Apples", "Oranges", "Bananas", "Apples", "Oranges", "Bananas"],
  "Contestant": ["Alex", "Alex", "Alex", "Jordan", "Jordan", "Jordan"],
  "Number Eaten": [2, 1, 3, 1, 3, 2],
})

import plotly.express as px

fig = px.bar(df, x="Fruit", y="Number Eaten", color="Contestant", barmode="group")
fig.show()

不使用 px：

import plotly.graph_objects as go

fig = go.Figure()
for contestant, group in df.groupby("Contestant"):
    fig.add_trace(go.Bar(x=group["Fruit"], y=group["Number Eaten"], name=contestant,
      hovertemplate="Contestant=%s<br>Fruit=%%{x}<br>Number Eaten=%%{y}<extra></extra>"% contestant))
fig.update_layout(legend_title_text = "Contestant")
fig.update_xaxes(title_text="Fruit")
fig.update_yaxes(title_text="Number Eaten")
fig.show()

混合子图

重要

Plotly Express 不支持创建具有任意混合子图的图形，即具有不同类型子图的图形。Plotly Express 仅支持 facet 图和边际分布子图。要制作带有混合子图的图形，请将 make_subplots() 函数与下图所述的图对象结合使用。

import plotly.graph_objects as go
from plotly.subplots import make_subplots

import pandas as pd
go.FigureWidget();

# read in volcano database data
df = pd.read_csv(
    "https://raw.githubusercontent.com/plotly/datasets/master/volcano_db.csv",
    encoding="iso-8859-1",
)

# frequency of Country
freq = df
freq = freq.Country.value_counts().reset_index().rename(columns={"index": "x"})

# read in 3d volcano surface data
df_v = pd.read_csv("https://raw.githubusercontent.com/plotly/datasets/master/volcano.csv")

# Initialize figure with subplots
fig = make_subplots(
    rows=2, cols=2,
    column_widths=[0.6, 0.4],
    row_heights=[0.4, 0.6],
    specs=[[{"type": "scattergeo", "rowspan": 2}, {"type": "bar"}],
           [            None                    , {"type": "surface"}]])

# Add scattergeo globe map of volcano locations
fig.add_trace(
    go.Scattergeo(lat=df["Latitude"],
                  lon=df["Longitude"],
                  mode="markers",
                  hoverinfo="text",
                  showlegend=False,
                  marker=dict(color="crimson", size=4, opacity=0.8)),
    row=1, col=1
)

# Add locations bar chart
fig.add_trace(
    go.Bar(x=freq["x"][0:10],y=freq["Country"][0:10], marker=dict(color="crimson"), showlegend=False),
    row=1, col=2
)

# Add 3d surface of volcano
fig.add_trace(
    go.Surface(z=df_v.values.tolist(), showscale=False),
    row=2, col=2
)

# Update geo subplot properties
fig.update_geos(
    projection_type="orthographic",
    landcolor="white",
    oceancolor="MidnightBlue",
    showocean=True,
    lakecolor="LightBlue"
)

# Rotate x-axis labels
fig.update_xaxes(tickangle=45)

# Set theme, margin, and annotation in layout
fig.update_layout(
    template="plotly_dark",
    margin=dict(r=10, t=25, b=40, l=60),
    annotations=[
        dict(
            text="Source: NOAA",
            showarrow=False,
            xref="paper",
            yref="paper",
            x=0,
            y=0)
    ]
)

fig.show()

---------------------------------------------------------------------------
KeyError                                  Traceback (most recent call last)
File ~/checkouts/readthedocs.org/user_builds/daofield/envs/latest/lib/python3.12/site-packages/pandas/core/indexes/base.py:3805, in Index.get_loc(self, key)
   3804 try:
-> 3805     return self._engine.get_loc(casted_key)
   3806 except KeyError as err:

File index.pyx:167, in pandas._libs.index.IndexEngine.get_loc()

File index.pyx:196, in pandas._libs.index.IndexEngine.get_loc()

File pandas/_libs/hashtable_class_helper.pxi:7081, in pandas._libs.hashtable.PyObjectHashTable.get_item()

File pandas/_libs/hashtable_class_helper.pxi:7089, in pandas._libs.hashtable.PyObjectHashTable.get_item()

KeyError: 'x'

The above exception was the direct cause of the following exception:

KeyError                                  Traceback (most recent call last)
Cell In[2], line 41
     29 fig.add_trace(
     30     go.Scattergeo(lat=df["Latitude"],
     31                   lon=df["Longitude"],
   (...)
     36     row=1, col=1
     37 )
     39 # Add locations bar chart
     40 fig.add_trace(
---> 41     go.Bar(x=freq["x"][0:10],y=freq["Country"][0:10], marker=dict(color="crimson"), showlegend=False),
     42     row=1, col=2
     43 )
     45 # Add 3d surface of volcano
     46 fig.add_trace(
     47     go.Surface(z=df_v.values.tolist(), showscale=False),
     48     row=2, col=2
     49 )

File ~/checkouts/readthedocs.org/user_builds/daofield/envs/latest/lib/python3.12/site-packages/pandas/core/frame.py:4102, in DataFrame.__getitem__(self, key)
   4100 if self.columns.nlevels > 1:
   4101     return self._getitem_multilevel(key)
-> 4102 indexer = self.columns.get_loc(key)
   4103 if is_integer(indexer):
   4104     indexer = [indexer]

File ~/checkouts/readthedocs.org/user_builds/daofield/envs/latest/lib/python3.12/site-packages/pandas/core/indexes/base.py:3812, in Index.get_loc(self, key)
   3807     if isinstance(casted_key, slice) or (
   3808         isinstance(casted_key, abc.Iterable)
   3809         and any(isinstance(x, slice) for x in casted_key)
   3810     ):
   3811         raise InvalidIndexError(key)
-> 3812     raise KeyError(key) from err
   3813 except TypeError:
   3814     # If we have a listlike key, _check_indexing_error will raise
   3815     #  InvalidIndexError. Otherwise we fall through and re-raise
   3816     #  the TypeError.
   3817     self._check_indexing_error(key)

KeyError: 'x'