如何使用Matplotlib在Python中创建垂直子图？我的代码为何异常？

我在Python中编写了两个绘图代码，单独运行前两段代码时可正常渲染出对应的两个图形，但尝试将这两个图形上下排列制作垂直子图时，Python生成了不符合预期的异常图像。

原始代码 #

数据定义 #

K1 = 1
K2 = [[0. 0. 0.]
      [0. 3. 0.]
      [0. 0. 0.]]

单独绘图代码（可正常运行） #

# 绘制K1的图形
plt.clf()
plt.imshow([[K1, K1],
            [K1, K1]], cmap='viridis')
plt.colorbar()
plt.show()

# 绘制K2的图形
plt.clf()
plt.imshow(K2, cmap='viridis')
plt.colorbar()
plt.show()

错误的子图绘制代码 #

# 尝试制作垂直子图（生成异常图像）
plt.clf()
plt.imshow([[K1, K1],
            [K1, K1]], cmap='viridis')
plt.colorbar()
plt.subplot(2, 1, 1)


plt.clf()
plt.imshow(K2, cmap='viridis')
plt.colorbar()
plt.subplot(2, 1, 2)
plt.show()

问题分析 #

你的代码存在三个核心问题：

• 子图创建顺序错误：应该先创建子图坐标轴，再在对应坐标轴上绘制内容。你先绘制图像再调用plt.subplot()，会导致之前的绘图被新创建的子图轴覆盖。
• 重复清空绘图区域：两次调用plt.clf()会清空整个画布，第一次绘制的内容直接被删除，最终只保留最后一次的绘图操作。
• 颜色条布局冲突：直接使用plt.colorbar()会默认绑定到当前最后一个轴，且没有考虑子图布局，导致颜色条挤压子图空间，甚至覆盖内容。

修正后的代码 #

import matplotlib.pyplot as plt

K1 = 1
K2 = [[0. 0. 0.]
      [0. 3. 0.]
      [0. 0. 0.]]

# 创建2行1列的子图布局，获取两个轴对象
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(2, 1, figsize=(6, 8))

# 在第一个子图绘制K1的内容
im1 = ax1.imshow([[K1, K1], [K1, K1]], cmap='viridis')
# 为第一个子图添加颜色条，指定绑定的轴
fig.colorbar(im1, ax=ax1)

# 在第二个子图绘制K2的内容
im2 = ax2.imshow(K2, cmap='viridis')
# 为第二个子图添加颜色条
fig.colorbar(im2, ax=ax2)

# 调整子图间距，避免重叠
plt.tight_layout()
plt.show()

说明 #

• 使用plt.subplots()一次性创建所有子图，直接获取每个子图的轴对象，确保绘图内容对应到正确的子图。
• 每个颜色条通过fig.colorbar()指定对应的轴，避免布局冲突。
• 调用plt.tight_layout()自动调整子图和颜色条的间距，保证布局美观。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user12581768