CCPP/utils_pack/draw_line_compare.py

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import argparse
from matplotlib.patches import Rectangle
import matplotlib.transforms as transforms

# 设置全局字体为Times New Roman
plt.rcParams['font.family'] = 'Times New Roman'
plt.rcParams['mathtext.fontset'] = 'cm'  # 确保数学公式也使用合适的字体

def load_data(file_path):
    """加载数据，支持空格分隔和逗号分隔"""
    try:
        # 尝试以空格分隔符读取
        df = pd.read_csv(file_path, header=None, sep=r'\s+')
        print(f"已使用空格分隔符读取文件: {file_path}")
        return df
    except Exception as e:
        print(f"以空格分隔符读取失败，尝试以逗号分隔符读取: {e}")
        try:
            # 尝试以逗号分隔符读取
            df = pd.read_csv(file_path, header=None)
            print(f"已使用逗号分隔符读取文件: {file_path}")
            return df
        except Exception as e:
            print(f"读取文件失败: {e}")
            raise

def plot_time_series(original_file, perturbed_file, sequence_id, beta, zoom_start=None, zoom_end=None, sub_offset=0.1):
    """绘制指定序号的原始和扰动时间序列对比图，并添加局部放大图
    
    参数:
    original_file -- 原始时间序列文件路径
    perturbed_file -- 扰动时间序列文件路径
    sequence_id -- 要绘制的序列ID
    beta -- beta参数值
    zoom_start -- 放大区域的起始索引（如果为None则不添加放大图）
    zoom_end -- 放大区域的结束索引（如果为None则不添加放大图）
    """
    # 加载数据
    original_data = load_data(original_file)
    perturbed_data = load_data(perturbed_file)
    
    # 确保序号是整数
    sequence_id = int(sequence_id)
    
    # 在两个文件中查找指定序号的行
    original_row = original_data[original_data[0] == sequence_id]
    perturbed_row = perturbed_data[perturbed_data[0] == sequence_id]
    
    print(f"数据中的唯一序号: {original_data[0].unique()}")
    
    if original_row.empty or perturbed_row.empty:
        print(f"序号 {sequence_id} 在一个或两个文件中不存在！")
        return
    
    # 提取时间序列数据（从第3列开始）
    original_series = original_row.iloc[0, 2:].values
    perturbed_series = perturbed_row.iloc[0, 2:].values
    
    # 创建x轴数据点
    x = np.arange(len(original_series))
    
    # 设置图形大小和布局
    fig = plt.figure(figsize=(8, 5))
    
    # 创建主图
    ax_main = plt.subplot(111)
    ax_main.plot(x, original_series, label='origin', color='blue', linewidth=2)
    ax_main.plot(x, perturbed_series, label='perturbed', color='red', linewidth=2)
    ax_main.legend(prop={'family': 'Times New Roman', 'size': 16})
    ax_main.set_xlabel(r'$\beta=$' + f'{beta}', fontsize=24)
    ax_main.grid(True, linestyle='--', alpha=0.7)
    
    # 增大主图坐标轴刻度字体
    ax_main.tick_params(axis='both', labelsize=20)
    
    # 如果提供了放大区域，添加子图和矩形框
    if zoom_start is not None and zoom_end is not None:
        # 确保缩放范围有效
        zoom_start = max(0, min(zoom_start, len(original_series)-1))
        zoom_end = max(zoom_start+1, min(zoom_end, len(original_series)))
        
        # 计算放大区域的y轴范围
        min_y = min(min(original_series[zoom_start:zoom_end]), min(perturbed_series[zoom_start:zoom_end]))
        max_y = max(max(original_series[zoom_start:zoom_end]), max(perturbed_series[zoom_start:zoom_end]))
        y_margin = (max_y - min_y) * 0.1  # 10% 的边距
        
        # 添加矩形框表示放大区域
        rect = Rectangle((zoom_start, min_y - y_margin), 
                         zoom_end - zoom_start, 
                         (max_y - min_y) + 2 * y_margin,
                         fill=False, edgecolor='gray', linestyle='--', linewidth=1.5)
        ax_main.add_patch(rect)
        
        # 创建放大子图 - 调整位置到上方，缩小尺寸
        # 对主图对象进行调整
        box = ax_main.get_position()
        ax_main.set_position([box.x0, box.y0, box.width, box.height * 0.9])
        
        # 放大图放在上方，位置和大小调整
        left = sub_offset  # 右侧位置
        bottom = 0.65  # 上方位置
        width = 0.35  # 缩小宽度
        height = 0.30  # 缩小高度
        
        # 创建子图
        ax_zoom = fig.add_axes([left, bottom, width, height])
        ax_zoom.plot(x[zoom_start:zoom_end], original_series[zoom_start:zoom_end], color='blue', linewidth=2)
        ax_zoom.plot(x[zoom_start:zoom_end], perturbed_series[zoom_start:zoom_end], color='red', linewidth=2)
        ax_zoom.grid(True, linestyle='--', alpha=0.7)
        
        # 隐藏子图的坐标轴刻度数字
        ax_zoom.set_xticklabels([])
        ax_zoom.set_yticklabels([])
        
        # 调整子图显示范围，添加一点边距
        ax_zoom.set_xlim(zoom_start, zoom_end)
        ax_zoom.set_ylim(min_y - y_margin, max_y + y_margin)
    
    plt.tight_layout()
    
    # 保存图片
    output_filename = f'time_series_comparison_{beta}_{sequence_id}.pdf'
    plt.savefig(output_filename)
    print(f"图像已保存为 {output_filename}")
    
    # 显示图像
    plt.show()
    
# python draw_line_compare.py --original /Users/catb/Library/CloudStorage/CloudMounter-B40-4/home/BJTU/project/CPadv/CCPP实验结果/factor/ECG200/0_02/ori_time_series0.txt --perturbed /Users/catb/Library/CloudStorage/CloudMounter-B40-4/home/BJTU/project/CPadv/CCPP实验结果/factor/ECG200/0_02/attack_time_series0.txt --id 2 --beta 0.02 --zoom-start 60 --zoom-end 80
if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser(description='绘制时间序列对比图')
    parser.add_argument('--original', type=str, required=True, help='原始时间序列文件路径')
    parser.add_argument('--perturbed', type=str, required=True, help='攻击/扰动时间序列文件路径')
    parser.add_argument('--id', type=int, required=True, help='要绘制的时间序列序号')
    parser.add_argument('--beta', type=float, default=0.01, help='beta参数值')
    parser.add_argument('--zoom-start', type=int, help='放大区域的起始索引')
    parser.add_argument('--zoom-end', type=int, help='放大区域的结束索引')
    parser.add_argument('--sub_offset', type=float, help='放大子图向右偏移量')
    
    args = parser.parse_args()
    
    plot_time_series(
        args.original, 
        args.perturbed, 
        args.id, 
        args.beta,
        args.zoom_start,
        args.zoom_end,
        args.sub_offset
    )