在 Matplotlib 中绘制“时间”与“日期”

Posted 2023-03-27

【中文标题】在 Matplotlib 中绘制“时间”与“日期”

【英文标题】：Plotting 'time' vs 'date' in Matplotlib

【发布时间】：2021-12-29 02:48:04

【问题描述】：

我有一本带有日期（年、月、日）和时间戳（小时、分钟、秒）的字典，如下所示：

dict = datetime.date(2021, 11, 1): [datetime.time(7, 43, 23)],
 datetime.date(2021, 11, 8): [datetime.time(6, 4, 45),
                              datetime.time(6, 3, 36),
                              datetime.time(5, 56, 26)],
 datetime.date(2021, 11, 12): [datetime.time(8, 5, 11),
                               datetime.time(5, 44, 45),
                               datetime.time(5, 24, 14),
                               datetime.time(4, 56, 5)]

我想用它做一个散点图。 首先我写了这段代码：

from matplotlib import pyplot as plt
for key, value in dict.items():
    x = [key]*len(value)
    y = value
    plt.scatter(x, y)
plt.tight_layout()
plt.show()

此代码产生错误：

TypeError: float() argument must be a string or a number, not 'datetime.time'

然后我尝试使用 matplotlib.dates 转换日期时间，将我的代码更改为：

from matplotlib import pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates
for key, value in dict.items():
    x = [mdates.date2num(key)]*len(value)
    y = [mdates.date2num(y) for y in value]
    plt.scatter(x, y)
plt.tight_layout()
plt.show()

这段代码产生了另一个错误：

ValueError: Could not convert object to NumPy datetime

起初，问题看起来很简单。 但是，现在我不明白如何使用 matplotlib 来处理它。

我的问题：

如何使用 matplotlib 工具处理日期时间对象？ 在 matplotlib 中处理 datetime 对象时如何正确设置刻度和刻度？

【参考方案1】：

您可以使用 pandas 的日期时间功能：

import pandas as pd

arr = []
for key, value in dict.items():
    for time in value:
        arr.append([key, time])
        
df = pd.DataFrame(arr, columns=['day', 'time'])
df.day = pd.to_datetime(df.day)
df.time = pd.to_datetime(df.time.astype('str'))

plt.scatter(df.day, df.time)

【讨论】：

非常感谢您的回复！两个问题：（1）为什么我们需要使用 df.time.astype('str') 来创建时间点？ (2) 是否可以在 00:00 到 23:59 之间设置 y 轴的限制，即设为 24 小时？

(1) 因为否则它会抛出一个TypeError: <class 'datetime.time'> is not convertible to datetime。 (2) 可以加plt.ylim(pd.to_datetime('00:00:00'), pd.to_datetime('23:59:59'))。

【参考方案2】：

您可以通过结合合适的虚拟日期将time 对象转换为datetime，然后进行绘图：

from datetime import date
from datetime import datetime

value = [datetime.combine(date.today(), value) for v in value]
scatter(x, value)

matplotlib 不会为您执行此操作，因为它无法知道您想要的开始日期。

如果您不希望日期显示在 y 轴上，请设置日期格式化程序：https://matplotlib.org/stable/api/dates_api.html