matplotlib绘制势能面剖面图

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作为计算化学工作者，工作中经常需要绘制势能面剖面图，采用Origin绘制大量这种图时显得特别耗时。本文基于Python中的matplotlib库编写了一键生成势能面剖面图的脚本，可画出平滑曲线图和实虚线相间的折线图。

matplotlib运行环境及操作步骤

脚本运行环境配置

windows系统下需安装anaconda3及matplotlib模块；

  • anaconda3下载地址：https://www.anaconda.com/distribution/
  • Anaconda3安装完成后，打开Anaconda Prompt，安装matplotlib模块，运行命令：
    1
    conda install -c conda-forge matplotlib
  • 需安装adjustText模块，可改善文本标签重叠情况
    打开Anaconda Prompt，安装adjustText模块，运行命令：
    1
    conda install -c phlya adjusttext
  • 需安装PySimpleGUI模块，显示参数调整面板
    打开Anaconda Prompt，安装PySimpleGUI模块，运行命令：
    1
    conda install -c conda-forge pysimplegui

脚本运行格式

  • 打开Anaconda Prompt，进入脚本所在目录，运行命令
    1
    python plot_energyProfile.py

Excel模板

  • EnergyProfile.xlsx 格式如图，第一行为不同路径的名称，第二行为不同路径显示的颜色，对路径个数无要求，可按需求添加更改，第三行为线条类型（-表示实现，–表示虚线）。脚本支持能量数据点部分缺省。

点击下载模板文件EnergyProfile.xlsx
EnergyProfile_data

如若xlrd版本过高，无法读取xlsx文件，可转换为旧版格式xls

图像微调

GUI
  • 若修改能量值小数点后位数，可搜索{:.1f}，将字母f前的数字修改为对应的数字；
  • 若能量值文本相互重叠或与所绘曲线重叠，也可将图片保存为eps格式，用Adobe Illustrator打开，删除背景，选中能量值，可移动到合适位置；
  • matplotlib支持绘制数学公式，以$作为开始和结束符中间包含数学公式；因此，若x轴y轴标签中有上下标，可以用$ $括起来，上标用^，下标用_，比如$NH_3$表示NH3；但是这样处理，显示出来的字体是斜体样式，可在对应的命令（plt.xticks, plt.yticks, plt.xlabel, plt.ylabel）中添加fontstyle=”normal”即可恢复正常字体样式；
  • 对于不同自旋态的能量图绘制，MEP曲线颜色默认设置为灰色grey，若需修改可在脚本中搜索grey字符进行修改；

绘制势能面剖面图

绘制势能面剖面图(平滑曲线Curve)

EnergyProfile_curve_pic

绘制势能面剖面图(虚实折线Line_Dot)

EnergyProfile_line_pic

绘制势能面剖面图(横线&平滑曲线Line_Curve)

EnergyProfile_linecurve_pic

对不同自旋态，只绘制MEP

绘制势能面剖面图(平滑曲线MEP_Curve)

EnergyProfile_MEP_curve_pic

绘制势能面剖面图(虚实折线MEP_Line_Dot)

EnergyProfile_MEP_line_pic

绘制势能面剖面图(横线&平滑曲线MEP_Line_Curve)

EnergyProfile_MEP_linecurve_pic

脚本下载

点击下载代码