Matplotlib新手求助：如何设置多层X轴标签？

我是Matplotlib新手，希望实现多层X轴标签效果。现有如下Python代码绘制折线图，当前X轴仅显示一层标签（anna、adams、jane），想要改成多层X轴标签（双层结构，上层为学生名，下层对应每个学生的细分数据标签），请问该如何实现？

现有代码：

import matplotlib.pyplot as plt

data = {
    "midterm": {"anna": [2,8,6], "adams": [5,10,8], "jane":[4,10,8]},
    "final": {"anna": [3,7,5], "adams": [6,8,7], "jane":[2,8,7]}
}

for key in data.keys():
    y = data[key]["anna"] + data[key]["adams"]+data[key]["jane"]
    plt.plot(y, label=key)

x_location = [1,4,7]
x_labels = ["anna", "adams", "jane"]
plt.xticks(x_location, x_labels)
plt.legend()
plt.show()

解决方案 #

要实现双层X轴标签，可通过Matplotlib的twinx()创建共享Y轴的上层坐标轴，配合刻度位置对齐来完成，修改后的代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt

data = {
    "midterm": {"anna": [2,8,6], "adams": [5,10,8], "jane":[4,10,8]},
    "final": {"anna": [3,7,5], "adams": [6,8,7], "jane":[2,8,7]}
}

# 绘制两条折线
for exam_type, scores in data.items():
    # 拼接所有学生的分数数据
    y_data = []
    for student_scores in scores.values():
        y_data.extend(student_scores)
    plt.plot(y_data, label=exam_type)

# ---------------------- 底层X轴（细分标签） ----------------------
# 每个学生对应3个数据点，生成底层刻度位置和标签
sub_ticks = []
sub_labels = []
current_pos = 0.5  # 初始偏移让刻度居中
for _ in range(len(data["midterm"]) * 3):
    sub_ticks.append(current_pos)
    sub_labels.append(f"Test {(_ % 3) + 1}")
    current_pos += 1

plt.xticks(sub_ticks, sub_labels, fontsize=10)
plt.xlabel("测试场次", fontsize=11)

# ---------------------- 上层X轴（学生名称） ----------------------
# 创建共享Y轴的新X轴
ax_upper = plt.gca().twiny()
# 上层刻度对应每个学生3个数据点的中间位置
upper_ticks = [1.5, 4.5, 7.5]
upper_labels = list(data["midterm"].keys())
ax_upper.set_xticks(upper_ticks)
ax_upper.set_xticklabels(upper_labels, fontsize=12, fontweight="bold")
ax_upper.set_xlabel("学生", fontsize=11)

# 调整上层轴的位置，避免和底层标签重叠
ax_upper.spines["top"].set_position(("outward", 25))

plt.legend()
plt.tight_layout()
plt.show()

关键步骤说明 #

• 底层坐标轴：为每个数据点设置细分标签（如Test 1/2/3），刻度位置偏移0.5确保与折线数据点对齐
• 上层坐标轴：通过twinx()创建新X轴，将刻度位置设置为每个学生3个数据点的中间值，保证学生名字标签居中对应
• 布局优化：spines["top"].set_position调整上层轴的垂直位置，tight_layout()自动适配标签间距，防止内容截断

内容的提问来源于stack exchange，提问作者sikalo7064