设置Pandas时间序列图的X轴主要和次要刻度和标签

Pandas 是 Python 中非常受欢迎的数据分析工具，其时间序列图绘制功能十分强大。在绘制时间序列图时，X 轴上的刻度和标签尤为重要，它们可以参考时间轴上的事件，为观察者提供更多的信息。

本文将介绍如何设置 Pandas 时间序列图的 X 轴主要和次要刻度和标签。我们将使用 Jupyter Notebook 进行演示，涉及的Pandas 版本是 1.3.3。

更多Pandas相关文章，请阅读：Pandas 教程

准备数据

首先，让我们准备一个简单的时间序列数据集。

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

# 创建日期索引
date_index = pd.date_range(start="2022-01-01", end="2022-12-31", freq="D")

# 创建数据
data = [i**2 for i in range(len(date_index))]

# 创建 DataFrame
df = pd.DataFrame(data, index=date_index, columns=["value"])

运行上面的代码后，我们就有了一个名为 df 的 Pandas DataFrame 对象，其中包含一个名为 value 的列和时间戳索引。

绘制图表

接下来，我们将使用 Pandas 的 plot 函数绘制 DataFrame 中的数据。

# 绘制折线图
df.plot()
plt.show()

运行上面的代码后，我们会看到一个简单的折线图，其中 X 轴是时间轴。

设置 X 轴主要刻度和标签

默认情况下，Pandas 会为时间轴设置主要刻度和标签。但有时我们希望自己定制它们，Pandas 提供了一些函数来帮助我们处理这些内容。例如，我们可以使用 dates 函数为 X 轴设置刻度和标签。在下面的代码中，我们将 dates 函数的参数设置为考虑每个月的第一个工作日，这将导致 X 轴上的标签只显示出一个月的第一天。

# 绘制折线图（使用 dates 函数）
df.plot(x_compat=True)
plt.gca().xaxis.set_major_locator(pd.tseries.offsets.MonthBegin())
plt.show()

运行上面的代码后，我们会看到 X 轴上的刻度和标签只显示了每个月的第一天。

设置 X 轴次要刻度和标签

默认情况下，Pandas 不会为 X 轴生成次要刻度和标签。但我们可以使用 Matplotlib 的 FixedLocator、MultipleLocator 和 AutoLocator 等函数自定义刻度。例如，在下面的代码中，我们使用 MultipleLocator 函数为 X 轴生成次要刻度，并使用 set_minor_formatter 函数设置次要标签的格式。

# 绘制折线图（使用 dates 函数和次要刻度）
df.plot(x_compat=True)
plt.gca().xaxis.set_major_locator(pd.tseries.offsets.MonthBegin())
plt.gca().xaxis.set_minor_locator(plt.MultipleLocator(6))

# 设置次要标签格式
plt.gca().xaxis.set_minor_formatter(plt.FuncFormatter(lambda x, y: (x+pd.Timedelta(days=3)) if x.day == 1 else ""))

plt.show()

运行上面的代码后，我们会看到 X 轴上有次要刻度和标签，次要刻度距离主要刻度的间隔是 6 天。

设置 X 轴次要刻度和标签（另一种方法）

还有一种更简单的方法可以为 X 轴设置次要刻度和标签，我们可以直接使用 set_xticks、set_xticklabels、set_xticks、set_xticklabels 函数来手动设置。例如，在下面的代码中，我们使用 set_xticks 和 set_xticklabels 函数来为 X 轴设置刻度和标签。其中，np.arange 函数用于生成一组等间隔的刻度，strftime 方法用于将日期对象转换为字符串，以便在 X 轴上显示出来。

import numpy as np

# 绘制折线图（手动添加刻度和标签）
df.plot()
plt.xticks(np.arange(df.index.min().value, df.index.max().value, np.timedelta64(30, 'D')), 
           df.index.strftime('%Y-%m-%d')[::30],
           rotation=45)
plt.show()

运行上面的代码后，我们会看到 X 轴上的标签显示了每个月的第一天，刻度间隔为 30 天。