如何在Matplotlib中对齐柱状图与阶梯折线图的X轴

问题核心：柱状图的每个柱子对应时段区间（如00:00-01:00），阶梯折线图的水平线段也应覆盖相同区间，但原代码使用字符串作为X轴分类变量，导致柱子中心与阶梯线段的位置不匹配。

关键修改思路 #

1. 使用数值型索引作为X轴底层坐标，精确控制柱子和阶梯的位置
2. 设置柱状图宽度为1，让每个柱子刚好占据两个相邻索引之间的区间
3. 调整X轴范围，确保最后一个时段的阶梯线段完整显示
4. 将数值索引替换为时间字符串作为刻度标签

修改后的完整代码 #

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# Time of day values
time_of_day = [
    "00:00", "01:00", "02:00", "03:00", "04:00", "05:00", "06:00", "07:00", "08:00",
    "09:00", "10:00", "11:00", "12:00", "13:00", "14:00", "15:00", "16:00", "17:00",
    "18:00", "19:00", "20:00", "21:00", "22:00", "23:00"
]

# Electricity load values in W
electricity_load = np.array([
    5460, 177, 163, 745, 770, 1049, 1090, 868, 277, 3117, 3416, 1383, 1551, 4324, 969, 431, 703, 1201, 898, 4969,7839, 259, 410, 617
])

# Convert electricity load values to kW
electricity_load_kW = electricity_load / 1000

# Price values in Cent/kWh
price_values = [
    27.1,  26.5,  26.0, 25.1, 26.6, 27.5,  34.4, 51.3, 45.3,  44.3, 44.3,  41.3,  38.1,  35.5,
    33.9,  37, 41.4,  48.6,  53.4,  48.6,  43.4, 38.7, 37.8,  27.4,
]

# 创建数值型X轴索引，对应每个时段的左端点
x = np.arange(len(time_of_day))

# Create subplots within the same figure
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(12, 10), sharex=True)

# 绘制柱状图：width=1，让柱子刚好占据x到x+1的区间
ax1.bar(x, electricity_load_kW, width=1, color='#FFD700', edgecolor='black')

# Labeling the first plot
ax1.set_ylabel('Electricity Load (kW)', fontsize=18)
ax1.grid(axis='y', linestyle='--', alpha=0.7)

# 绘制阶梯图：where='post'表示从当前x位置延伸到下一个x位置
ax2.step(x, price_values, where='post', color='limegreen', linewidth=6)

# Labeling the second plot
ax2.set_xlabel('Time of Day', fontsize=18)
ax2.set_ylabel('Price (Cent/kWh)', fontsize=18)
ax2.grid(axis='y', linestyle='--', alpha=0.7)

# 调整X轴范围，确保最后一个时段（23:00-00:00）的阶梯线段完整显示
ax1.set_xlim(-0.1, x[-1]+1.1)

# 设置X轴刻度：将数值索引替换为时间字符串，刻度位置对应时段左端点
ax2.set_xticks(x)
ax2.set_xticklabels(time_of_day)

# Increase thickness and rotation of x-tick labels
for ax in [ax1, ax2]:
    ax.tick_params(axis='x', which='both', labelsize=14, width=2)

# Set x-tick labels with rotation and horizontal alignment
plt.sca(ax2)
plt.xticks(rotation=45, ha='right')

# Tighten the layout
plt.tight_layout()

# Save the figure and plot it
plt.savefig('C:/Users/wi9632/Desktop/temp_combined.png', dpi=100)
plt.show()

修改点说明 #

• 新增x = np.arange(len(time_of_day))：用0-23的数值索引代表每个时段的左端点
• ax1.bar(x, ..., width=1)：柱子宽度设为1，刚好覆盖x到x+1的区间，对应一个小时的时段
• ax1.set_xlim(-0.1, x[-1]+1.1)：扩展X轴范围，避免最后一个柱子和阶梯线段被截断
• ax2.set_xticks(x)和ax2.set_xticklabels(time_of_day)：将数值刻度替换为时间字符串，保证显示的标签和实际区间对应

这样修改后，柱状图的左右边界会和阶梯折线图的水平线段完全对齐，每个时间区间（如00:00-01:00）的视觉位置完全匹配。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者PeterBe