Matplotlib 时间序列可视化 | Python 编程教程

简介

在本实验中，你将学习如何使用 Matplotlib 创建一个多个时间序列的图表，展示绘图框架、刻度线、刻度标签和折线图属性的自定义样式。该图表将显示 32 年间各公司的股票价格。

虚拟机提示

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如果你在学习过程中遇到问题，请随时向 Labby 提问。课程结束后提供反馈，我们将立即为你解决问题。

导入必要的库

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.cbook import get_sample_data
import matplotlib.transforms as mtransforms

加载股票数据

with get_sample_data('Stocks.csv') as file:
    stock_data = np.genfromtxt(
        file, delimiter=',', names=True, dtype=None,
        converters={0: lambda x: np.datetime64(x, 'D')}, skip_header=1)

创建一个图形和轴对象

fig, ax = plt.subplots(1, 1, figsize=(6, 8), layout='constrained')

定义绘图中要使用的颜色

ax.set_prop_cycle(color=[
    '#1f77b4', '#aec7e8', '#ff7f0e', '#ffbb78', '#2ca02c', '#98df8a',
    '#d62728', '#ff9896', '#9467bd', '#c5b0d5', '#8c564b', '#c49c94',
    '#e377c2', '#f7b6d2', '#7f7f7f', '#c7c7c7', '#bcbd22', '#dbdb8d',
    '#17becf', '#9edae5'])

设置要绘制的股票名称和股票代码

stocks_name = ['IBM', 'Apple', 'Microsoft', 'Xerox', 'Amazon', 'Dell',
               'Alphabet', 'Adobe', 'S&P 500', 'NASDAQ']
stocks_ticker = ['IBM', 'AAPL', 'MSFT', 'XRX', 'AMZN', 'DELL', 'GOOGL',
                 'ADBE', 'GSPC', 'IXIC']

手动垂直调整标签位置以避免重叠

y_offsets = {k: 0 for k in stocks_ticker}
y_offsets['IBM'] = 5
y_offsets['AAPL'] = -5
y_offsets['AMZN'] = -6

用各自的颜色分别绘制每只股票

for nn, column in enumerate(stocks_ticker):
    ## 用各自的颜色分别绘制每条线。
    ## 不包括任何包含 NaN 的数据。
    good = np.nonzero(np.isfinite(stock_data[column]))
    line, = ax.plot(stock_data['Date'][good], stock_data[column][good], lw=2.5)

    ## 在每条线的右端添加一个文本标签。下面的大部分代码
    ## 是在添加特定的 y 轴位置偏移量，因为有些标签会重叠。
    y_pos = stock_data[column][-1]

    ## 对于任何需要上下微调的文本，使用以点为单位的偏移变换。
    offset = y_offsets[column] / 72
    trans = mtransforms.ScaledTranslation(0, offset, fig.dpi_scale_trans)
    trans = ax.transData + trans

    ## 同样，确保所有标签都足够大，以便查看者能够轻松阅读。
    ax.text(np.datetime64('2022-10-01'), y_pos, stocks_name[nn],
            color=line.get_color(), transform=trans)

设置 x 轴和 y 轴的范围，并添加标题和网格

ax.set_xlim(np.datetime64('1989-06-01'), np.datetime64('2023-01-01'))
fig.suptitle("Technology company stocks prices dollars (1990-2022)", ha="center")
ax.spines[:].set_visible(False)
ax.xaxis.tick_bottom()
ax.yaxis.tick_left()
ax.set_yscale('log')
ax.grid(True,'major', 'both', ls='--', lw=.5, c='k', alpha=.3)
ax.tick_params(axis='both', which='both', labelsize='large',
               bottom=False, top=False, labelbottom=True,
               left=False, right=False, labelleft=True)

显示图表

plt.show()

总结

在本实验中，你学习了如何创建一个多个时间序列的图表，该图表展示了如何使用 Matplotlib 对绘图框架、刻度线、刻度标签和折线图属性进行自定义样式设置。你还学习了如何用各自的颜色分别绘制每只股票，设置 x 轴和 y 轴的范围，以及添加标题和网格。

创建自定义股票价格图表

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