Python matplotlib如何使用subplots拆分多个图形为独立子图？

问题描述 #

我是Python初学者，想要将现有代码中的四个图形拆分到独立的子图块中，已知需要使用subplots但不知具体操作方法。

原代码：

import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt

mpl.rcParams['lines.color'] = 'k'
mpl.rcParams['axes.prop_cycle'] = mpl.cycler('color', ['k'])
x = np.linspace(-9, 9, 400)
y = np.linspace(-5, 5, 400)
x, y = np.meshgrid(x, y)

def axes():
    plt.axhline(0, alpha=.1)
    plt.axvline(0, alpha=.1)

a = 0.3
axes()
plt.contour(x, y, (y**2 - 4*a*x), [2], colors='k')
plt.show()

a1 = 2
b1= 2
axes()
plt.contour(x, y,(x**2/a1**2 + y**2/b1**2), [1], colors='k')
plt.show()

a = 4.0
b = 2.0
axes()
plt.contour(x, y,(x**2/a**2 + y**2/b**2), [1], colors='k')
plt.show()

a = 2.0
b = 1.0
axes()
plt.contour(x, y,(x**2/a**2 - y**2/b**2), [1], colors='k')
plt.show()

我尝试过以下两种写法，但均无法成功：

fig, ax = plt.subplots(3, 2)

a = 0.3
axes()
ax[0].plot(x, y, (y**2 - 4*a*x), [2], colors='k')
plt.show()

fig, ax = plt.subplots(3, 2)

def practice():
   a = 0.3
   axes()
   ax[0].plot(x, y, (y**2 - 4*a*x), [2], colors='k')
ax[0].plot(practice)

解决方案 #

你的代码主要有三个问题：

1. 原来的axes()函数基于全局plt对象绘制坐标轴，子图模式下需要针对具体子图对象操作
2. 错误用ax.plot()代替ax.contour()，你要画的是等高线图，不是折线图
3. 创建3行2列子图时，ax是二维数组，需用ax[row, col]访问子图，而非ax[0]

下面是修正后的完整代码：

import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt

mpl.rcParams['lines.color'] = 'k'
mpl.rcParams['axes.prop_cycle'] = mpl.cycler('color', ['k'])
x = np.linspace(-9, 9, 400)
y = np.linspace(-5, 5, 400)
x, y = np.meshgrid(x, y)

# 修改axes函数，接收子图对象ax作为参数
def axes(ax):
    ax.axhline(0, alpha=.1)
    ax.axvline(0, alpha=.1)

# 创建2行2列的子图，刚好放下4个图形（坚持3行2列的话，空出两个位置即可）
fig, ax = plt.subplots(2, 2, figsize=(10, 8))

# 第一个子图：抛物线
a = 0.3
axes(ax[0, 0])
ax[0, 0].contour(x, y, (y**2 - 4*a*x), [2], colors='k')
ax[0, 0].set_title('抛物线')

# 第二个子图：圆（a1=b1的椭圆）
a1 = 2
b1= 2
axes(ax[0, 1])
ax[0, 1].contour(x, y,(x**2/a1**2 + y**2/b1**2), [1], colors='k')
ax[0, 1].set_title('圆')

# 第三个子图：椭圆
a = 4.0
b = 2.0
axes(ax[1, 0])
ax[1, 0].contour(x, y,(x**2/a**2 + y**2/b**2), [1], colors='k')
ax[1, 0].set_title('椭圆')

# 第四个子图：双曲线
a = 2.0
b = 1.0
axes(ax[1, 1])
ax[1, 1].contour(x, y,(x**2/a**2 - y**2/b**2), [1], colors='k')
ax[1, 1].set_title('双曲线')

# 调整子图间距，避免标题重叠
plt.tight_layout()
plt.show()

错误代码解析 #

• 第一种尝试：ax[0].plot()错误，一是plot不适合画等高线，二是3行2列子图需用ax[0,0]访问第一个子图，三是axes()函数未指定子图，会把坐标轴画到全局画布而非目标子图。
• 第二种尝试：把函数practice传给ax[0].plot()完全不符合语法，plot需要传入x、y等数据，不能直接传函数对象。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rozy0930