第3关：X 射线衍射曲线峰值

任务描述

本关任务：读文件中的数据绘制线图形并加绘制峰值。

编程要求

根据提示，在右侧编辑器中补充代码，绘制 X 射线衍射峰值图。具体要求如下：

找出最高的5个峰，输出峰点坐标，
在图上标注峰点的纵坐标值，坐标值从数据中读取，参数参模板中要求。
绘制横坐标[5,25]之间的曲线图
图名为“X射线衍射图谱”
纵坐标标签为“Intensity”,横坐标标签为“2d”，
设置线颜色为“红色”，实线。
绘制红色破折线为横坐标轴，
要求中文显示正常，宋体’SimSun’，字号用默认值。

测试说明

平台会对你编写的代码进行测试：

输出示例：
在这里插入图片描述

参考代码

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimSun']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

def read_file(file):
    """ 读文件file， 返回值为二维列表，其中数据是字符串类型。 """
    with open(file, 'r') as f:
        data_list = [list(map(eval, line.strip().split())) for line in f.readlines()[1:]]
    	return data_list

def top_five_peak(data_list):
    """参数为读文件获得的数据列表，返回纵坐标值最大的5个峰的坐标的列表，降序排序。"""
    res = sorted(data_list, key=lambda x:x[1], reverse=True)
    return res[:5]

def plot_xrd(data_list):
    """接收二维列表为参数，绘制曲线，红色实线"""
    x = [d[0] for d in data_list]
    y = [d[1] for d in data_list]
    plt.plot(x, y, 'r')

def mark_peak(peak_ls):
    """参数为峰值数据列表，在指定的坐标点加注释。注释标记点相对横坐标偏移+30，纵坐标等高，
    注释文本为峰高，即y 值，注释文本字号为12，箭头类型"->"。
    """
    for x, y in peak_ls:
        plt.annotate(f'{y}', xy=(float(x), float(y)), xytext=(+30, 0),
            textcoords='offset points', fontsize=12,
            arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

def add_label():
    """增加坐标轴标识与图名"""
    plt.xlim(5, 25)
    plt.axhline(0, linestyle='--', color='b')
    plt.title("X射线衍射图谱")
    plt.xlabel("2d")
    plt.ylabel("Intensity")

if __name__ == '__main__':
    data = read_file('XRD_AFO.txt')
    peak_lst = top_five_peak(data)
    plot_xrd(data)
    mark_peak(peak_lst)
    add_label()
    plt.savefig('result/result.jpg')
    plt.show()

第4关：X 射线衍射曲线多子图绘制

任务描述

本关任务：使用matplotlib绘制图形。

编程要求

根据提示，在右侧编辑器中补充代码，绘制 X 射线衍射曲线区域图。具体要求如下：

将画布分为三个区域，上面一个区域绘制完整XRD曲线，设置x轴范围为[5, 25]; 下面两个区域各放置x轴范围为[6.7, 7.0]和x轴范围为[9.5, 10.0]的局部放大图，使用户可以清晰的查看重叠的峰的区域。
提示：
第一个子图的绘制要求与第3关相同

测试说明

平台会对你编写的代码进行测试：

输出示例：
在这里插入图片描述

参考代码

import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimSun']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

def read_file(file):
    """ 读文件file， 返回值为二维列表，其中数据是字符串类型。 """
    with open(file, 'r') as f:
        data_list = [list(map(eval, line.strip().split())) for line in f.readlines()[1:]]
    	return data_list

def top_five_peak(data_list):
    """参数为读文件获得的数据列表，返回纵坐标值最大的5个峰的坐标的列表，降序排序。"""
    res = sorted(data_list, key=lambda x:x[1], reverse=True)
    return res[:5]

def plot_xrd(data_list):
    """接收二维列表为参数，绘制曲线，红色实线"""
    x = [d[0] for d in data_list]
    y = [d[1] for d in data_list]
    plt.subplot(211)
    plt.plot(x, y, 'r')
    add_label()

def mark_peak(peak_ls):
    """参数为峰值数据列表，在指定的坐标点加注释。注释标记点相对横坐标偏移+30，纵坐标等高，
    注释文本为峰高，即y 值，注释文本字号为12，箭头类型"->"。
    """
    for x, y in peak_ls:
        plt.annotate(f'{y}', xy=(float(x), float(y)), xytext=(+30, 0),
            textcoords='offset points', fontsize=12,
            arrowprops=dict(arrowstyle="->", connectionstyle="arc3,rad=.2"))

def add_label():
    """增加坐标轴标识与图名"""
    plt.xlim(5, 25)
    plt.axhline(0, linestyle='--', color='b')
    plt.title("X射线衍射图谱")
    plt.xlabel("2d")
    plt.ylabel("Intensity")

def sub_xrd(data_list):
    """接收二维列表为参数，在第二行第1和2列绘制x值在[6.7, 7.0]和[9.5, 10]间曲线"""
    x = [d[0] for d in data_list]
    y = [d[1] for d in data_list]
    plt.subplot(223)
    plt.plot(x, y, 'b')
    plt.xlim(6.7, 7.0)
    plt.subplot(224)
    plt.plot(x, y, 'b')
    plt.xlim(9.5, 10)

if __name__ == '__main__':
    data = read_file('XRD_AFO.txt')
    peak_lst = top_five_peak(data)
    plot_xrd(data)
    mark_peak(peak_lst)
    sub_xrd(data)
    plt.savefig('result/result.jpg')
    plt.show()