Bokeh双Y轴绘图：实现单个Y轴的独立缩放

本文介绍了如何在Bokeh绘图中实现双Y轴，并允许用户仅对其中一个Y轴进行缩放，而保持另一个Y轴固定。通过合理的配置`Range1d`和`extra_y_ranges`，以及理解Bokeh的缩放行为，可以实现灵活的交互式数据可视化。

在使用Bokeh进行数据可视化时，双Y轴图表是一种常见的需求，例如，需要在一个图表中同时展示不同量纲的数据。然而，默认情况下，Bokeh的缩放操作会同时影响所有Y轴。本文将介绍如何配置Bokeh，实现仅对一个Y轴进行缩放，而保持另一个Y轴固定。

核心概念：Range1d 和 extra_y_ranges

Bokeh使用Range1d对象来定义轴的范围。 extra_y_ranges允许你在一个绘图中添加额外的Y轴。要实现单个Y轴的独立缩放，需要正确地配置这两个对象。

实现步骤

1. 创建绘图对象： 首先，创建一个figure对象，这是Bokeh绘图的基础。

   from bokeh.plotting import figure, show
   from bokeh.models import Range1d
   
   # 创建绘图对象
   p = figure(width=800, height=400, title="双Y轴独立缩放示例")

2. 定义Y轴范围： 使用Range1d定义主Y轴的范围。如果需要固定一个Y轴，可以在此处设置固定的范围值。

   # 定义主Y轴范围
   y_range_main = Range1d(start=0, end=10)
   p.y_range = y_range_main

3. 添加额外Y轴： 使用extra_y_ranges添加额外的Y轴，并为每个Y轴指定一个Range1d对象。

   # 定义额外Y轴范围
   y_range_extra = Range1d(start=0, end=100)
   p.extra_y_ranges = {"extra": y_range_extra}

4. 添加数据： 使用line或circle等方法添加数据。对于需要显示在额外Y轴上的数据，需要指定y_range_name参数。

   

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   # 添加数据到主Y轴
   p.line([1, 2, 3, 4, 5], [6, 7, 2, 4, 5], line_color="blue", legend_label="Line 1")
   
   # 添加数据到额外Y轴
   p.line([1, 2, 3, 4, 5], [20, 40, 10, 30, 50], line_color="red", legend_label="Line 2", y_range_name="extra")

5. 添加额外Y轴： 使用add_layout方法添加额外的Y轴。

   from bokeh.models import LinearAxis
   
   # 添加额外Y轴
   axis_extra = LinearAxis(y_range_name="extra", axis_label="Extra Y Axis")
   p.add_layout(axis_extra, 'right')

6. 配置工具栏： 配置工具栏，使其包含缩放工具。 确保tools参数包含wheel_zoom。

   from bokeh.models import WheelZoomTool
   
   # 添加缩放工具
   wheel_zoom = WheelZoomTool()
   wheel_zoom.maintain_focus = False # 禁用自动焦点
   p.add_tools(wheel_zoom)
   p.toolbar.active_scroll = wheel_zoom

7. 显示绘图： 使用show函数显示绘图。

   # 显示绘图
   show(p)

完整示例代码：

from bokeh.plotting import figure, show
from bokeh.models import Range1d, LinearAxis, WheelZoomTool

# 创建绘图对象
p = figure(width=800, height=400, title="双Y轴独立缩放示例")

# 定义主Y轴范围
y_range_main = Range1d(start=0, end=10)
p.y_range = y_range_main

# 定义额外Y轴范围
y_range_extra = Range1d(start=0, end=100)
p.extra_y_ranges = {"extra": y_range_extra}

# 添加数据到主Y轴
p.line([1, 2, 3, 4, 5], [6, 7, 2, 4, 5], line_color="blue", legend_label="Line 1")

# 添加数据到额外Y轴
p.line([1, 2, 3, 4, 5], [20, 40, 10, 30, 50], line_color="red", legend_label="Line 2", y_range_name="extra")

# 添加额外Y轴
axis_extra = LinearAxis(y_range_name="extra", axis_label="Extra Y Axis")
p.add_layout(axis_extra, 'right')

# 添加缩放工具
wheel_zoom = WheelZoomTool()
wheel_zoom.maintain_focus = False # 禁用自动焦点
p.add_tools(wheel_zoom)
p.toolbar.active_scroll = wheel_zoom

# 显示绘图
show(p)

注意事项：

• wheel_zoom.maintain_focus = False: 这一行代码非常重要。 默认情况下，Bokeh的缩放工具会尝试保持焦点，这会导致所有轴一起缩放。 禁用此选项可以允许单个Y轴的独立缩放。
• 实时更新： 如果你的绘图需要实时更新（如问题描述中提到的add_periodic_callback），确保在每次更新时，都正确地更新Range1d对象的值，以反映数据的变化。

总结：

通过合理地使用Range1d和extra_y_ranges，并禁用缩放工具的自动焦点，可以轻松地实现Bokeh双Y轴绘图中单个Y轴的独立缩放。 这种方法可以创建更灵活、更具交互性的数据可视化图表。 记住在实时更新数据时，也要相应地更新Y轴的范围。