如何制作匹配时长、顶部为斜线的时间序列条形图

我需要在时间序列画布上展示条形图，要求：

• 条形宽度与对应时间段的时长匹配
• 条形顶部边缘连接该时间段的首个数据值与末尾数据值，也就是顶部为斜线以契合数据走势的黑色折线

我已经能实现基于末尾值（示例1）或首个值（示例2）的普通条形图，但需要的是贴合折线的多边形条形：

示例1：基于时间段末尾值绘制的条形图，顶部为水平边，无法贴合折线
示例2：基于时间段首个值绘制的条形图，顶部为水平边，无法贴合折线

解决方案 #

普通的plt.bar无法实现顶部斜线的效果，我们可以使用matplotlib.patches.Polygon手动绘制每个时间段的多边形区域。每个多边形的四个顶点为：(Start, 0)、(Start, First)、(End, Last)、(End, 0)，连接这些点就能形成顶部带斜线的条形，完美贴合数据折线。

完整代码 #

import pandas as pd
from pandas import Timestamp
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Polygon

# 初始化数据
dd = {'Name': {0: 'A', 1: 'B', 2: 'C'}, 
      'Start': {0: Timestamp('1800-01-01 00:00:00'), 1: Timestamp('1850-01-01 00:00:00'), 2: Timestamp('1950-01-01 00:00:00')}, 
      'End': {0: Timestamp('1849-12-31 00:00:00'), 1: Timestamp('1949-12-31 00:00:00'), 2: Timestamp('1979-12-31 00:00:00')}, 
      'Team': {0: 'Red', 1: 'Blue', 2: 'Red'}, 
      'First': {0: 5, 1: 10, 2: 8}, 
      'Last': {0: 10, 1: 8, 2: 12}}
d = pd.DataFrame.from_dict(dd)

# 设置团队颜色
colors = {'Red': '#E81B23', 'Blue': '#00AEF3'}

# 准备折线图数据
def reshape(data):
    d1 = data[['Start', 'First']].rename(columns={'Start': 'Date', 'First': 'value'})
    d2 = data[['End', 'Last']].rename(columns={'End': 'Date', 'Last': 'value'})
    return pd.concat([d1, d2]).sort_values(by='Date').reset_index(drop=True)
df = reshape(d)

# 创建画布
fig, ax = plt.subplots()

# 绘制黑色折线
ax.plot(df['Date'], df['value'], color='black')

# 遍历每个时间段，绘制多边形条形
for idx, row in d.iterrows():
    # 定义多边形的四个顶点
    vertices = [
        (row['Start'], 0),
        (row['Start'], row['First']),
        (row['End'], row['Last']),
        (row['End'], 0)
    ]
    # 创建多边形并添加到坐标轴
    poly = Polygon(vertices, color=colors[row['Team']], edgecolor='white', linewidth=2)
    ax.add_patch(poly)

# 设置坐标轴范围，确保所有元素都显示
ax.set_xlim(df['Date'].min(), df['Date'].max())
ax.set_ylim(0, df['value'].max() + 2)

plt.show()

效果说明 #

运行代码后，每个时间段的条形顶部会以斜线连接该时段的首尾数据值，完全贴合黑色折线的走势，同时条形宽度自动匹配时间段的时长，满足需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PatrickT