Matplotlib及DateFormatter的使用问题解决

最近在使用Matplotlib进行数据分析时遇到了一个问题：使用DateFormatter为轴标签设置日期格式时无法生效。本文将分享我对这个问题的研究和解决过程。文章主要包括以下内容：

Matplotlib简介
Matplotlib中的DateFormatter类
DateFormatter在轴标签中的应用
DateFormatter无法生效的问题
解决方法
总结

Matplotlib简介

Matplotlib是一个基于Python的数据可视化库，可以实现各种数据可视化图表的绘制，包括折线图、散点图、柱状图、等高线图等等。它是由John D. Hunter于2003年创建的，现在已经成为了Python中最受欢迎的数据可视化库之一。

Matplotlib要求用户使用numpy数组作为输入数据，这使得它能够在数据处理和数据可视化之间进行无缝连接，并使得Matplotlib成为数据科学项目中的一个重要工具。此外，Matplotlib还具有丰富的功能，可以创建高度自定义的图表，并支持多种输出格式（PDF、SVG、PNG等）。

Matplotlib中的DateFormatter类

在Matplotlib中，日期数据的可视化常常需要自定义日期格式。这时，我们可以使用Matplotlib中的DateFormatter类来实现。

首先，我们需要将日期数据转换为Matplotlib所支持的日期格式。Matplotlib使用Python datetime模块中的date对象或datetime对象表示日期时间数据。例如，我们将日期转换为datetime对象：

import datetime
date = datetime.datetime(2021, 1, 1)

为了将日期时间数据转换为Matplotlib所支持的日期格式，我们需要使用matplotlib.dates中的date2num()函数。该函数将日期时间数据转换为浮点型数值，并将其表示为自公元1年1月1日0时0分0秒以来的天数。例如：

import matplotlib.dates as mdates

date_num = mdates.date2num(date)

接下来，我们可以创建一个DateFormatter对象来格式化日期标签。DateFormatter有多种格式化选项，如'%Y-%m-%d'表示使用年-月-日的形式显示日期。

DateFormatter在轴标签中的应用

有了DateFormatter对象，我们可以方便地设定坐标轴的标签格式。例如，我们创建一个简单的线图，并将x轴标签设置为月份：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates
import datetime

# 创建数据
dates = [datetime.datetime(2022, 1, 1), datetime.datetime(2022, 2, 1), datetime.datetime(2022, 3, 1),
         datetime.datetime(2022, 4, 1), datetime.datetime(2022, 5, 1)]
values = [1, 3, 2, 5, 4]

# 绘制线图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(dates, values)

# 设置x轴标签格式
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.DateFormatter('%b'))

plt.show()

运行代码后，我们可以得到一个折线图，其中x轴标签设置为月份的缩写。

DateFormatter无法生效的问题

然而，在我的使用过程中，当我尝试在自己的项目中使用DateFormatter时，我发现它并没有为轴标签设置日期格式。

这里是我尝试过的代码：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates
import datetime

# 创建数据
dates = [datetime.datetime(2022, 1, 1), datetime.datetime(2022, 2, 1), datetime.datetime(2022, 3, 1),
         datetime.datetime(2022, 4, 1), datetime.datetime(2022, 5, 1)]
values = [1, 3, 2, 5, 4]

# 绘制线图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(dates, values)

# 设置x轴标签格式
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.DateFormatter('%Y-%m-%d'))

plt.show()

这段代码尝试将x轴标签格式设置为年-月-日的形式，但结果显示的仍然是原始的datetime对象。

经过一番折腾，我发现这个问题可能与Matplotlib版本有关，而我的项目中使用的版本是3.4.2。Matplotlib从需要3.1.2版本开始，DateFormatter类对日期标签的格式化进行了重构。因此，在较老的版本中使用DateFormatter可能会出现问题。

解决方法

解决这个问题的最简单方法是将Matplotlib版本升级到3.1.2及以上。在这个版本之后，我们可以使用DateFormatter类的set_major_formatter()方法来设置日期标签的格式，例如：

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates
import datetime

# 创建数据
dates = [datetime.datetime(2022, 1, 1), datetime.datetime(2022, 2, 1), datetime.datetime(2022, 3, 1),
         datetime.datetime(2022, 4, 1), datetime.datetime(2022, 5, 1)]
values = [1, 3, 2, 5, 4]

# 绘制线图
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(dates, values)

# 设置x轴标签格式
ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.DateFormatter('%Y-%m-%d'))

plt.show()

最终，我们得到了将日期标签设置为年-月-日的折线图。

此外，我们也可以使用其他日期格式字符串，例如’%Y/%m/%d’、’%Y%m%d’等等，以适应不同的需求。