如何使用matplotlib绘制可以指定大小的饼图

如果想绘制指定大小的饼图，如直径5mm，可以参考本博文实现。

有此需求的起因是我有两个维度的数据想要用图形展示，第一个维度是每种场景下2021，2022和2023年的总容量，第二个维度是每种场景下2021，2022和2023年的容量占总容量的百分比。我最终选择的呈现方式是使用多个饼图进行展示这些数据。每种场景绘制一个饼图，三种渐近的颜色分别表示饼图的占比，2021-2023年的总容量则用饼图的大小来展示。为了实现上述需求，我需要画出指定大小的饼图，只有当我知道多大的饼图代表的容量是多少，我才能方便的制作图例。

当我直接使用python的matplotlib绘制饼图，我发现尽管我指定了radius，我仍然不能得到我想要的尺寸的饼图，经过文档的学习我发现原因如下：

radius指的是相对大小，当对于axes，默认值为1，如果你设置了ax.axis('equal')或ax.pie(..., frame=True)等，你将没有办法改变饼的大小，如果你不设置，其含义是饼状图的实际大小与axes的宽度和高度最小值的0.8倍之间的比值，也即，如果你设置radius=1，你得到的饼状图的直径就与矩形axes的宽的比值是0.8，这个是从源码得知的。

self.set(frame_on=False, xticks=[], yticks=[],
    xlim=(-1.25 + center[0], 1.25 + center[0]),
    ylim=(-1.25 + center[1], 1.25 + center[1]))

所以，要实现开头提到的需求，我们需要做两件事，精确控制axes的尺寸和指定所需的radius。举例说明如何实现这两点。我们可以开始做如下设置来创建一个figure和两个axes对象。其含义为创建一个宽6英寸和高4英寸的figure对象，并在figure对象上添加两个axes对象，axes创建的参数为rect=(left,bottom,width,height)，其含义做如下解释axes_legend左边缘与figure左边缘的距离是figure宽的0倍，axes_legend下边缘与figure下边缘的距离是figure高的0倍，即axes_legend右和下边缘分别与figure右和下边缘对齐，axes_legend的宽是figure宽的1/3倍，高与figure相等。axes_pie同理。

import matplotlib.pyplot as plt
FIGURE_HEIGHT = 4
FIGURE_WIDTH = 6
fig = plt.figure(figsize=(FIGURE_WIDTH, FIGURE_HEIGHT))
axes_legend = fig.add_axes(rect=(0, 0, 1/3, 1))
axes_pie = fig.add_axes(rect=(1/3, 0, 1, 1))
plt.savefig("fig1.png", dpi=300)

这时，我们可以在`figure`的左侧4x2英寸的位置绘制图例，右侧4x4英寸的位置绘制指定大小的饼图。

PIE_SIZE = 3 # inches
labels = [f'Test{i}' for i in range(15)]
sizes = range(1, 16)
# Get the minimum value of width and height of the axes.
box = axes_pie.get_position(original=True)
AXES_RADIUS = min(box.width * FIGURE_WIDTH, box.height * FIGURE_HEIGHT)
axes_pie.pie(
    sizes, labels=labels, autopct='%.2f', startangle=90,
    radius= PIE_SIZE / (AXES_RADIUS*0.8)
)
handles, labels = axes_pie.get_legend_handles_labels()
axes_legend.legend(handles, labels, loc='center')
axes_legend.axis('off')  # 关闭axes_legend的坐标轴
axes_pie.axhline(0, color='gray', linestyle='--', linewidth=0.5)
axes_pie.axvline(0, color='gray', linestyle='--', linewidth=0.5)
plt.savefig('fig2.png', dpi=300)