#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# # matplotlibでグラフ作成（２軸グラフ）
# 
# x軸は時間で共通，y軸を流量と標高とした２軸グラフを作成します．
# 
# 報告書に載せることを意識して，関連情報の描画まで行っています．
# 
# この作図でのテクニックとしては，線種を変えること，２軸グラフの凡例を１つのボックスに収めることの２点でしょうか．
# 
# 
# ## とりあえず描く
# 
# データは，numpyで読み込み，左縦軸を流量，右縦軸を標高に設定します．
# 
# 配列は，ti:時間，EL:水位標高，Qi:流入量，Qo:流出量を意味します．
# 
# ２軸グラフなので，時間と流量の関係を描画後，twinxを入れて時間と水位標高の関係を描画します．
# 
# 入力データは以下のような形式のものです．
# 
# ```
#     i   iUD       time         EL          EL-elv             VOL            q_in           q_out
#     0     0      0.000     64.000    0.000000e+00    1.154000e+06    0.000000e+00    0.000000e+00
#     1     1      1.000     64.681   -8.438230e-04    1.231048e+06    6.300000e+01    2.019536e+01
#     2     1      2.000     65.836   -1.188468e-04    1.359809e+06    1.270000e+02    9.827084e+01
#     3     1      3.000     66.558   -7.335385e-04    1.457899e+06    1.900000e+02    1.642349e+02
# 
#     .............................
# ```
# 

# In[1]:


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def DRAWFIG(fnameR):
    data=np.loadtxt(fnameR,skiprows=1,usecols=(2,3,6,7))
    ti=data[:,0]
    EL=data[:,1]
    Qi=data[:,2]
    Qo=data[:,3]

    fig=plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111)
    plt.plot(ti,Qi,lw=2.0,label='Q (inflow)')
    plt.plot(ti,Qo,lw=2.0,label='Q (outflow)')

    plt.twinx()
    plt.plot(ti,EL,lw=2.0,label='Water Level')

# Main routine
fnameR='out_07flood_20.txt'
DRAWFIG(fnameR)


# ## 凡例を表示
# 
# 凡例をいれないとどれがどれだかわからない．
# 
# legendを２箇所に入れてみたけど重なってしまっています．

# In[2]:


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def DRAWFIG(fnameR):
    data=np.loadtxt(fnameR,skiprows=1,usecols=(2,3,6,7))
    ti=data[:,0]
    EL=data[:,1]
    Qi=data[:,2]
    Qo=data[:,3]

    fig=plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111)
    plt.plot(ti,Qi,lw=2.0,label='Q (inflow)')
    plt.plot(ti,Qo,lw=2.0,label='Q (outflow)')
    plt.legend(shadow=True,loc='upper right',handlelength=3,fontsize=10)

    plt.twinx()
    plt.plot(ti,EL,lw=2.0,label='Water Level')
    plt.legend(shadow=True,loc='upper right',handlelength=3,fontsize=10)

# Main routine
fnameR='out_07flood_20.txt'
DRAWFIG(fnameR)


# そこで，twinxの前にlegendを入れますが，１つのボックスの中に３つの凡例を表示するため，水位標高表示のためのダミーを配置します．
# 
# ３種類の凡例が１つのボックス内に表示されましたが，水位標高の凡例の表示色が，実際のプロットとあっていません．

# In[3]:


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def DRAWFIG(fnameR):
    data=np.loadtxt(fnameR,skiprows=1,usecols=(2,3,6,7))
    ti=data[:,0]
    EL=data[:,1]
    Qi=data[:,2]
    Qo=data[:,3]

    fig=plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111)
    plt.plot(ti,Qi,lw=2.0,label='Q (inflow)')
    plt.plot(ti,Qo,lw=2.0,label='Q (outflow)')
    plt.plot([0],[0],lw=2.0,label='Water Level') #Dummy for legend
    plt.legend(shadow=True,loc='upper right',handlelength=3,fontsize=10)

    plt.twinx()
    plt.plot(ti,EL,lw=2.0,label='Water Level')

# Main routine
fnameR='out_07flood_20.txt'
DRAWFIG(fnameR)


# ## 線種を変える
# 
# そこで，ここでは線色を変えるのではなく，線種を変えることにより，３つのデータを示すことにします．
# 
# 線種の指定は，以下を参照しました．
# 
# [http://matplotlib.org/examples/lines_bars_and_markers/line_demo_dash_control.html](http://matplotlib.org/examples/lines_bars_and_markers/line_demo_dash_control.html)
# 
# [http://stackoverflow.com/questions/32446827/set-the-space-size-of-matplotlibs-linestyle-dashed](http://stackoverflow.com/questions/32446827/set-the-space-size-of-matplotlibs-linestyle-dashed)
# 
# linestyle (ls)に dashed を指定し，dashes=[a, b, ...] で線描画のオン・オフを指定します．

# In[4]:


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def DRAWFIG(fnameR):
    data=np.loadtxt(fnameR,skiprows=1,usecols=(2,3,6,7))
    ti=data[:,0]
    EL=data[:,1]
    Qi=data[:,2]
    Qo=data[:,3]

    fig=plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111)
    plt.plot(ti,Qi,color='#000000',ls='dashed',dashes=[3,1],lw=2.0,label='Q (inflow)')
    plt.plot(ti,Qo,color='#000000',ls='dashed',dashes=[4,2,1,2],lw=2.0,label='Q (outflow)')
    plt.plot([0],[0],color='#000000',lw=2.0,label='Water Level') #Dummy for legend
    plt.legend(shadow=True,loc='upper right',handlelength=3,fontsize=10)

    plt.twinx()
    plt.plot(ti,EL,color='#000000',lw=2.0,label='Water Level')

# Main routine
fnameR='out_07flood_20.txt'
DRAWFIG(fnameR)


# ## 軸の調整
# 
# かっこよく行きました．あとは軸の調整を行います．
# 
# + xlim, ylim : 軸の範囲設定（上限・下限）
# + xlabel, ylabel : 軸名ラベル
# + xticks, yticks : 軸数値
# + grid : グリッドの表示

# In[8]:


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def DRAWFIG(fnameR):
    data=np.loadtxt(fnameR,skiprows=1,usecols=(2,3,6,7))
    ti=data[:,0]
    EL=data[:,1]
    Qi=data[:,2]
    Qo=data[:,3]

    xmin=0.0;xmax=132.0
    qmin=0.0;qmax=5000.0
    hmin=60.0;hmax=110.0

    fig=plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111)
    plt.plot(ti,Qi,color='#000000',ls='dashed',dashes=[3,1],lw=2.0,label='Q (inflow)')
    plt.plot(ti,Qo,color='#000000',ls='dashed',dashes=[4,2,1,2],lw=2.0,label='Q (outflow)')
    plt.plot([0],[0],color='#000000',lw=2.0,label='Water Level') #Dummy for legend
    plt.xlim([xmin,xmax])
    plt.ylim([qmin,qmax])
    plt.xlabel('Time (hour)')
    plt.ylabel('Discharge (m$^3$/s)')
    plt.xticks(np.arange(xmin,xmax+12,12))
    plt.yticks(np.arange(qmin,qmax+1000,1000))
    plt.grid(color='#777777',linestyle='solid')
    plt.legend(shadow=True,loc='upper right',handlelength=3,fontsize=10)

    plt.twinx()
    plt.plot(ti,EL,color='#000000',lw=2.0,label='Water Level')
    plt.xlim([xmin,xmax])
    plt.ylim([hmin,hmax])
    plt.yticks(np.arange(hmin,hmax+5,5))
    plt.ylabel('Water Level (EL.m)')

# Main routine
fnameR='out_07flood_20.txt'
DRAWFIG(fnameR)


# ## 関連情報の表示
# 
# 最後に関連情報を追加します．ここでは，以下の情報を追加表示しています．
# 
# + inflow, outflow の最大値
# + 水位標高の最大値
# + トンネルのインバートと天端（クラウン）の位置（青線と青文字）
# + トンネルの内径と本数（左上：D7.0m x 2）
# 
# また図の表示サイズを fig=plt.figure(figsize=(8,5)) により少し大きくします．

# In[13]:


import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def DRAWFIG(fnameR):
    data=np.loadtxt(fnameR,skiprows=1,usecols=(2,3,6,7))
    ti=data[:,0]
    EL=data[:,1]
    Qi=data[:,2]
    Qo=data[:,3]

    n1=np.argmax(Qi)
    n2=np.argmax(Qo)
    n3=np.argmax(EL)

    xmin=0.0;xmax=132.0
    qmin=0.0;qmax=5000.0
    hmin=60.0;hmax=110.0

    fig=plt.figure(figsize=(8,5))
    ax = fig.add_subplot(111)
    plt.plot(ti,Qi,color='#000000',ls='dashed',dashes=[3,1],lw=2.0,label='Q (inflow)')
    plt.plot(ti,Qo,color='#000000',ls='dashed',dashes=[4,2,1,2],lw=2.0,label='Q (outflow)')
    plt.plot([0],[0],color='#000000',lw=2.0,label='Water Level') #Dummy for legend
    plt.xlim([xmin,xmax])
    plt.ylim([qmin,qmax])
    plt.xlabel('Time (hour)')
    plt.ylabel('Discharge (m$^3$/s)')
    plt.xticks(np.arange(xmin,xmax+12,12))
    plt.yticks(np.arange(qmin,qmax+1000,1000))
    plt.grid(color='#777777',linestyle='solid')
    plt.legend(shadow=True,loc='upper right',handlelength=3,fontsize=10)
    # Additional information
    plt.text(ti[n1],Qi[n1],'max:%.0f'%max(Qi),fontsize=10,color='#000000',ha='left',va='bottom')
    plt.text(ti[n2],Qo[n2],'max:%.0f'%max(Qo),fontsize=10,color='#000000',ha='left',va='bottom')

    plt.twinx()
    plt.plot(ti,EL,color='#000000',lw=2.0,label='Water Level')
    plt.xlim([xmin,xmax])
    plt.ylim([hmin,hmax])
    plt.yticks(np.arange(hmin,hmax+5,5))
    plt.ylabel('Water Level (EL.m)')
    # Additional information
    plt.text(ti[n3],EL[n3],'ELmax:%.3f'%max(EL),fontsize=10,color='#000000',ha='left',va='bottom')
    crh=64.0+float(fnameR[4:6])
    sch='{0:4.3f}'.format(crh)
    strd='D{0:.1f}m x 2'.format(float(fnameR[4:6]))
    plt.hlines([64.0],xmin,xmax,color='#0000ff',lw=1.0,linestyle='solid') # Line of Tunnel invert
    plt.hlines([crh],xmin,xmax,color='#0000ff',lw=1.0,linestyle='solid') # Line of Tunnel crown
    plt.text(xmax-5,64.0,'Tunnel InvertL:EL.64.0',fontsize=10,color='#0000ff',ha='right',va='top')
    plt.text(xmax-5,crh,'Tunnel Crown:EL.'+sch,fontsize=10,color='#0000ff',ha='right',va='bottom')
    plt.text(0.03, 0.95, strd, transform=ax.transAxes,fontsize=16,ha='left', va='top') # Tunnel diameter

# Main routine
fnameR='out_07flood_20.txt'
DRAWFIG(fnameR)


# In[ ]: