Matplotlib: Как отобразить данные даты и времени на оси X?

18.10.2025
21839

3 мин
61

Необходимость отображения даты и времени на оси X

Визуализация данных, связанных с временными периодами, играет ключевую роль во многих областях, включая финансы, науку о данных, веб-аналитику и маркетинг. Matplotlib, будучи мощной библиотекой для визуализации данных в Python, предоставляет гибкие инструменты для работы с датами и временем на оси X. Отображение даты и времени позволяет анализировать тренды, выявлять закономерности и делать обоснованные выводы на основе данных, изменяющихся во времени. Например, в контекстной рекламе можно отслеживать изменение CTR рекламных кампаний во времени, чтобы оптимизировать ставки и креативы.

Основные модули Python для работы с датами и временем: datetime и matplotlib.dates

Для работы с датами и временем в Python используются два основных модуля:

datetime: Предоставляет классы для работы с датами, временем и интервалами времени. Он позволяет создавать, манипулировать и форматировать объекты даты и времени.
matplotlib.dates: Предназначен для работы с датами и временем в Matplotlib. Он предоставляет инструменты для преобразования данных даты и времени в числовой формат, понятный Matplotlib, а также для форматирования меток оси X.

Преобразование данных в формат datetime

Прежде чем отображать даты и время на оси X, необходимо преобразовать данные в формат datetime. Это можно сделать с помощью функции datetime.datetime.strptime(), которая позволяет преобразовывать строки в объекты datetime в соответствии с заданным форматом. Например:

from datetime import datetime

def parse_date(date_string: str) -> datetime:
    """Преобразует строку даты в объект datetime."""
    return datetime.strptime(date_string, '%Y-%m-%d')

date_string = '2023-10-26'
date_object = parse_date(date_string)
print(date_object)

Отображение дат и времени на оси X: основные методы

Использование метода plot() с данными datetime

После преобразования данных в формат datetime, их можно использовать непосредственно в методе plot() для построения графика. Matplotlib автоматически распознает объекты datetime и отобразит их на оси X.

import matplotlib.pyplot as plt
import datetime

def plot_time_series(dates: list[datetime.datetime], values: list[float]) -> None:
    """Строит график временного ряда."""
    plt.plot(dates, values)
    plt.xlabel('Дата')
    plt.ylabel('Значение')
    plt.title('Временной ряд')
    plt.show()

dates = [datetime.datetime(2023, 1, 1), datetime.datetime(2023, 1, 8), datetime.datetime(2023, 1, 15)]
values = [10, 12, 15]
plot_time_series(dates, values)

Автоматическое форматирование оси X с помощью Matplotlib

Matplotlib предоставляет автоматическое форматирование оси X для данных даты и времени. Однако, иногда требуется более тонкая настройка формата. Автоматическое форматирование обычно хорошо работает для базовых случаев, но для сложных графиков или специфических требований к отображению может потребоваться ручная настройка.

Настройка формата даты и времени: strftime и DateFormatter

Для настройки формата даты и времени можно использовать:

strftime(): Метод объекта datetime для форматирования даты и времени в строку.
DateFormatter: Класс из модуля matplotlib.dates для форматирования меток оси X.

import matplotlib.dates as mdates

def format_date_axis(ax: plt.Axes, date_format: str) -> None:
    """Форматирует ось X с использованием DateFormatter."""
    date_formatter = mdates.DateFormatter(date_format)
    ax.xaxis.set_major_formatter(date_formatter)
    plt.gcf().autofmt_xdate()

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(dates, values)
format_date_axis(ax, '%Y-%m-%d')
plt.show()

Более детальная настройка отображения даты и времени

Поворот меток оси X для улучшения читаемости

Если метки оси X перекрываются, можно повернуть их для улучшения читаемости. Это можно сделать с помощью метода plt.xticks(rotation=angle). Например:

plt.xticks(rotation=45)

Установка интервалов между метками: AutoDateFormatter и HourLocator/DayLocator/MonthLocator/YearLocator

Для установки интервалов между метками можно использовать классы HourLocator, DayLocator, MonthLocator и YearLocator из модуля matplotlib.dates. Также можно использовать AutoDateFormatter для автоматической настройки интервалов.

import matplotlib.dates as mdates

def set_date_locator(ax: plt.Axes, locator: mdates.Locator) -> None:
    """Устанавливает локатор для оси X."""
    ax.xaxis.set_major_locator(locator)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(dates, values)
set_date_locator(ax, mdates.DayLocator(interval=7))
format_date_axis(ax, '%Y-%m-%d')
plt.show()

Форматирование дат для разных локалей

Для форматирования дат в соответствии с разными локалями можно использовать модуль locale.

Примеры использования отображения даты и времени на оси X

Построение графиков временных рядов

Отображение даты и времени на оси X необходимо для построения графиков временных рядов, например, для анализа продаж, посещаемости веб-сайта или цен на акции.

Визуализация финансовых данных с датами

Финансовые данные часто связаны с датами, поэтому отображение даты и времени на оси X необходимо для визуализации финансовых данных, например, графиков котировок акций.

Анализ данных с временными метками

Анализ данных с временными метками, таких как данные мониторинга серверов или данные из социальных сетей, требует отображения даты и времени на оси X.

Распространенные ошибки и способы их решения

Неправильный формат данных даты и времени

Убедитесь, что данные даты и времени имеют правильный формат и соответствуют формату, указанному в функции datetime.datetime.strptime().

Некорректное отображение меток оси X

Используйте методы plt.xticks(rotation=angle), AutoDateFormatter и HourLocator/DayLocator/MonthLocator/YearLocator для настройки отображения меток оси X.

Проблемы с локализацией даты и времени

Используйте модуль locale для форматирования дат в соответствии с разными локалями.