如何使用 Matplotlib 在Python中突出显示时间序列图中的时间范围？

时间序列图是包含在一段时间内测量的数据的图，例如一个国家的国内生产总值、世界人口和许多其他数据。

有时我们想突出时间线的特定时间段，以便观察者更容易阅读特定数据。我们可以使用 pyplot.axvspan() 在时间序列图中突出显示时间范围 在matplotlib模块中。

句法：

matplotlib.pyplot.axvspan(xmin, xmax, ymin=0, ymax=1, **kwargs)

Parameters: 

• xmin: Number indicating the starting position of the vertical rectangle on X-axis.
• xmin: Number indicating the ending position of the vertical rectangle on X-axis.
• ymin: Vertical rectangle starting position on y axis, it will take values between 0 and 1, 0 being bottom of the axis, 1 being top of the axis
• ymax: Vertical rectangle ending position on y axis, it will take values between 0 and 1, 0 being bottom of the axis, 1 being top of the axis.
• **kwargs: Other optional parameters to change the properties of the rectangle, like changing color etc.

下面是一些描述如何在时间序列图中突出显示时间范围的示例：

示例 1 ：

让我们假设我们有一个国家，我们想绘制一个多年跨度的国内生产总值图。首先，我们必须准备我们的数据，以便我们可以绘制图表。在 Y 轴上，我们将采用 GDP 将是从 5 到 10 的随机整数。在 X 轴上，我们将采用 1900 年至 2020 年的时间段。

我们将取一个国家的 GDP 并在一段时间内突出显示它。

Python3

# import required modules
import random
import matplotlib.pyplot as plt
 
# create dataset
year = [i for i in range(1900,2021)]
GDP = []
for i in range(121):
    GDP.append(random.randint(5,10))
     
# display dataset   
print("Length of year list is: " + str(len(year)))
print("Length of GDP list is: " + str(len(GDP)))
print("First 10 elements of respective list are: ")
print(year[:10])
print(GDP[:10])

输出：

现在我们将绘制 GDP 与年份的关系图。我们相应地缩放了 Y 轴。

蟒蛇3

# depict time series
fig, ax = plt.subplots(figsize=(5,5))
ymin, ymax = plt. ylim()
ax.plot(year,GDP)
plt.ylim(ymin * 50, ymax * 50)
 
# adjust label
ax.set_ylabel("GDP")
 
# assign title
ax.set_title("GDP of country over years" ,size=15)
plt.show()

输出：

GDP与年份的关系图

subplot 关键字返回图形，即绘图和 Axes 数组（存储在ax中），我们将使用它们来突出显示图形。

我们将使用axvspan()方法，该方法在给定范围内的轴上添加垂直跨度（矩形），然后我们可以更改矩形的颜色，然后降低其不透明度，以便看起来我们已经突出显示了它。

注意：请记住降低不透明度，否则它将在图形上显示为纯色矩形。使用**kwargs使用的alpha参数用于降低不透明度。

蟒蛇3

# depict illustration
fig, ax = plt.subplots(figsize=(5, 5))
ymin, ymax = plt. ylim()
ax.plot(year, GDP)
plt.ylim(ymin * 50, ymax * 50)
 
# adjust labels
ax.set_ylabel("GDP")
 
# assign title
ax.set_title("GDP of country over years", size=15)
 
# highlight a time range
ax.axvspan(1990, 2010, color="blue", alpha=0.3)
plt.show()

突出显示的 GDP 与年份图

示例 2 ：

这是另一个程序，我们将在其中突出显示散点图的 x 轴。

蟒蛇3

# importing libraries
import matplotlib.pyplot as plt
import random
 
# creating the dataset
date = [i for i in range(2000, 2021)]
value = []
for i in range(21):
    value.append(random.randint(5, 15))
 
# Create a figure and a set of subplots
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
 
# Creating the scatter plot
ax.scatter(date, value)
 
# Highlighting for a certain period of time
ax.axvspan(2002, 2005, alpha=0.3, color="green")
plt.show()

在散点图上突出显示

示例 3 ：

下面是另一个例子，我们突出显示从 2005 年到 2010 年的时间范围

蟒蛇3

# import required modules
import random
import matplotlib.pyplot as plt
 
# create dataset
x = [int(i) for i in range(2000,2020)]
y = [i for i in range(20)]
 
# depict illustration
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 10))
ymin, ymax = plt. ylim()
ax.plot(x, y)
 
# highlight a time range
ax.axvspan(2005, 2010, color="green", alpha=0.6)
plt.show()

输出：