使用matplotlib绘制大量时间序列数据点的图表

Question

我已经收集了一个月（30天）的传感器数据，每5分钟采集一次。这意味着我总共有288*30个数据点的时间序列数据。

我想将数据制成散点图（x轴：时间，y轴：传感器值）。以下代码是测试用的。

import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt
import numpy as np

# generate time series randomly (length: 1 month)
rng=pd.date_range("2015-11-11",periods=288*30,freq="5min")
ts=pd.Series(np.random.randn(len(rng)),rng)

nr=3
nc=1

fig=plt.figure(1)
fig.subplots_adjust(left=0.04,top=1,bottom=0.02,right=0.98,wspace=0.1,hspace=0.1)

for i in range(3):
    ctr=i+1
    ax=fig.add_subplot(nr,nc,ctr)

    ax.scatter(ts.index,ts.values)
    ax.set_xlim(ts.index.min(),ts.index.max())

plt.show()

我生成了一组随机时间序列数据，共有288*30个观测值，并尝试将其绘制成散点图。然而，正如您所看到的，分析这张图是不可能的。

我希望你能满足以下条件重新绘制内容：

1. 我希望有一个放大的图像版本，即一段时间范围内（例如2-3小时）的某些数据点一次性显示出来。然后，相邻点之间应有足够的空间。

2. 我想把图形保存为png或pdf文件。然后，如果我打开文件，图像（或pdf）查看器会有一个水平滚动条，使我可以浏览整个图形。

有人能解决吗？

对于matplotlib专家来说，我不认为这很难，但对于我这个初学者来说确实很难。

- Minsoo Choy

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重要的是要指定您想要一个水平缩放的图形版本，而不是两个方向都缩放。 - David Z

Answer 1

读者注意：由于问题的澄清，答案已经从v1版本大幅更改。

1. 我想要一个放大图表的版本。换句话说，一次只显示某个时间范围（例如2~3小时）内的部分数据点。然后，相邻点之间应有足够的空间。

在matplotlib中，缩放是通过轴的x和y限制实现的。因此，您可以简单地更改对ax.set_xlim的调用的参数，使相应的时间相差2-3小时或任何您想要的时间长度。知道您每5分钟有一个样本，因为2小时/（5分钟/样本）= 24，所以您可以使用：

ax.set_xlim(ts.index.min(),ts.index.min() + 24)

为了获得2小时的范围，请使用以下方法。

2. 我想将图形保存为PNG或PDF文件。然后，如果我打开文件，图像（或PDF）查看器会有一个水平滚动条，使我可以浏览整个图形。

使用savefig将图形保存到文件中。请注意，如果您使用set_xlim或xlim或等价物设置了轴限制，则仅保存在给定限制内可见的图形部分。因此，要保存整个图形（所有数据点都可见），您需要将轴限制分别设置为最小值和最大值。

当您在查看器中打开图像/PDF文件时，它是否显示滚动条（以及显示多少图形）完全取决于查看器。您无法在Python中控制此项功能。但是，通过在水平方向上使图形非常大，您可以让它有一些出现水平滚动条的机会。为此，创建图形时可以传递figsize =（width，height）关键字参数，或在现有的Figure对象上使用set_size_inches（width，height）方法。在两种情况下，测量单位均为英寸。传递一个width值，该值比height大得多，您将获得一个非常宽的图形；例如，宽度为40，高度为4。您必须尝试这些值，以找到使您的图形具有所需比例的值。

- David Z