如何创建左列1图、右列3图的子图布局？兼GridSpec详解

问题描述 #

想要创建2列子图布局：第一列仅放置1个图，第二列放置3个图。尝试两种方法后遇到问题：

1. 使用plt.subplot无法添加第4个图，且无法控制子图尺寸比例；
2. 使用GridSpec实现了基础布局，但不会自定义子图尺寸。

用户尝试的代码如下：

方法1：plt.subplot 实现（未完成） #

import matplotlib.pyplot as plt

def format_axes(fig):
    for i, ax in enumerate(fig.axes):
        ax.text(0.5, 0.5, "ax%d" % (i+1), va="center", ha="center")
        ax.tick_params(labelbottom=False, labelleft=False)

fig = plt.figure()
ax1 = plt.subplot(222)
ax2 = plt.subplot(224)
ax3 = plt.subplot(121)
axes = [ax1, ax2, ax3]
format_axes(fig)
plt.tight_layout()
plt.show()

方法2：GridSpec 实现（未控制尺寸） #

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec

def format_axes(fig):
    for i, ax in enumerate(fig.axes):
        ax.text(0.5, 0.5, "ax%d" % (i+1), va="center", ha="center")
        ax.tick_params(labelbottom=False, labelleft=False)

fig = plt.figure(layout="constrained")

gs = GridSpec(3, 2, figure=fig)
ax1 = fig.add_subplot(gs[: , 0])
ax2 = fig.add_subplot(gs[0, -1])
ax3 = fig.add_subplot(gs[1, 1])
ax4 = fig.add_subplot(gs[-1, 1])
format_axes(fig)

plt.show()

解决方案 #

1. 实现目标布局并控制尺寸 #

要自定义子图的列宽、行高，只需在创建GridSpec时添加width_ratios（列宽比例）或height_ratios（行高比例）参数。以下是完整可运行代码：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.gridspec import GridSpec

def format_axes(fig):
    for i, ax in enumerate(fig.axes):
        ax.text(0.5, 0.5, "ax%d" % (i+1), va="center", ha="center")
        ax.tick_params(labelbottom=False, labelleft=False)

fig = plt.figure(layout="constrained")

# 定义3行2列网格，设置列宽比例为2:1，行高比例为1:1:1（可自由调整）
gs = GridSpec(3, 2, figure=fig, width_ratios=[2, 1], height_ratios=[1, 1, 1])
ax1 = fig.add_subplot(gs[:, 0])  # 第一列跨所有3行
ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 1])  # 第二列第1行
ax3 = fig.add_subplot(gs[1, 1])  # 第二列第2行
ax4 = fig.add_subplot(gs[2, 1])  # 第二列第3行

format_axes(fig)
plt.show()

• width_ratios=[2,1]：表示第一列宽度是第二列的2倍，可根据需求修改为任意正数比例（比如[3,2]）；
• height_ratios=[1,1,1]：表示第二列的三个子图高度均分，若想让某一个子图更高，可改为[2,1,1]这类比例。

2. GridSpec 核心用法讲解 #

GridSpec是Matplotlib用于灵活布局子图的工具，核心逻辑是先定义网格框架，再将子图映射到网格的指定区域：

（1）创建GridSpec对象

gs = GridSpec(nrows, ncols, figure=fig, width_ratios=[...], height_ratios=[...])

• nrows/ncols：网格的总行数、总列数；
• width_ratios：可选参数，列表类型，每个元素对应一列的宽度比例，默认所有列宽度均分；
• height_ratios：可选参数，列表类型，每个元素对应一行的高度比例，默认所有行高度均分。

（2）映射子图到网格区域

使用fig.add_subplot(gs[行范围, 列范围])，支持Python切片语法：

• gs[:, 0]：选中所有行（:表示全部）、第0列，即跨所有行的单列区域；
• gs[0, 1]：选中第0行、第1列的单个网格单元；
• gs[1:3, 1]：选中第1到第2行（左闭右开规则）、第1列的区域；
• gs[-1, :]：选中最后一行、所有列的区域。

这种方式完全支持任意nrows×ncols的网格布局，通过切片和比例参数就能实现各种复杂的子图排列和尺寸控制。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者bored af