Matplotlib：绘制两个x轴，一个线性的，一个具有对数刻度

Question

在Python的Matplotlib中，我想用两个x轴绘制y关于x的图表，其中一个下面有线性刻度，另一个上面有对数刻度。

下面的x值是上面的任意函数（在这种情况下，映射为func(x)=np.log10(1.0+x)）。推论：上面的x刻度位置是下面的同一任意函数。

数据点和两个轴的刻度位置必须解耦。我希望上轴的对数刻度位置和标签尽可能整齐。

如何最好地生成这样的图表？

相关链接: http://matplotlib.1069221.n5.nabble.com/Two-y-axis-with-twinx-only-one-of-them-logscale-td18255.html

类似（但未回答）的问题？：Matplotlib：如何在对数图中设置双轴刻度

可能有用：https://dev59.com/u4nda4cB1Zd3GeqPBZpL#29592508

- jtlz2

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你尝试过twiny()吗？ - Marco

@BusyBeaver 我还没有使用 twinx() - 你能给个答案吗？ - jtlz2

你想在两个x轴之间共享y轴（对吧？），所以使用twiny()函数。 - Marco

啊 - 是的 - 正确 - jtlz2

问题在于当两个不同比例尺的关系是非线性的时候，无法在相同位置显示相同的数据。这是数学问题。你可以使用两种类似但刻度标签不同的比例尺来解决这个问题。现在的问题是，由于这个原因，期望的结果并不清楚，因此你没有收到任何有用的答案。 - ImportanceOfBeingErnest

Answer 1

您可能会发现Axes.twiny()和Axes.semilogx()很有用。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax1 = plt.subplots()

x = np.arange(0.01, 10.0, 0.01) # x-axis range
y = np.sin(2*np.pi*x) # simulated signal to plot

ax1.plot(x, y, color="r") # regular plot (red)
ax1.set_xlabel('x')

ax2 = ax1.twiny() # ax1 and ax2 share y-axis
ax2.semilogx(x, y, color="b") # semilog plot (blue)
ax2.set_xlabel('semilogx')

plt.show()

- Marco

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我需要一个数据点集（只有一个数据系列）。我采纳了您的想法，但它给出了上述结果；我需要在上部x轴上做一些操作才能实现 - 我想看到y与z和log10(1+z)同时变化的方式。 - jtlz2

例如，您的图中，指数为10的0次方在顶部应与底部的1.0对齐吗？ - jtlz2

但是上面的是对数刻度吗？我想在顶部使用对数刻度，底部使用线性刻度。 - jtlz2

现在你完全把我搞糊涂了 :) 你不想将信号半对数绘制（蓝色），而是只想绘制红色，并在上面的 x轴 上显示“更多”刻度？ - Marco

谢谢！我已经使用你的ticky()提示添加了一个答案，并根据我们的讨论 - 准备修改问题以使其更好地提出。 - jtlz2

Answer 2

这里是在和几个人交谈并感谢@BusyBeaver之后尝试回答的结果。

我同意这个问题表述不清，将进行修改以澄清（欢迎帮助！）。

我认为这是一个有用的问题可以记录在stackoverflow上。

代码：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.ticker import AutoMinorLocator

# Necessary functions

def tick_function(x):
    """Specify tick format"""
    return ["%2.f" % i for i in x]

def func(x):
    """This can be anything you like"""
    funcx=np.log10(1.0+x)
    return funcx

z=np.linspace(0.0,4.0,20)

np.random.seed(seed=1234)
y=np.random.normal(10.0,1.0,len(z))

# Set up the plot
fig,ax1 = subplots()
ax1.xaxis.set_minor_locator(AutoMinorLocator())
ax1.yaxis.set_minor_locator(AutoMinorLocator())

# Set up the second axis
ax2 = ax1.twiny()

# The tick positions can be at arbitrary positions
zticks=np.arange(z[0],z[-1]+1)
ax2.set_xticks(func(zticks))
ax2.set_xticklabels(tick_function(zticks))
ax2.set_xlim(func(z[0]),func(z[-1]))
ax1.set_ylim(5.0,15.0)

ax1.set_xlabel(r'$\log_{10}\left(1+z\right)$')
ax2.set_xlabel(r'$z$')
ax1.set_ylabel('amplitude/arb. units')

plt.tick_params(axis='both',which = 'major', labelsize=8, width=2)
plt.tick_params(axis='both',which = 'minor', labelsize=8, width=1)

_=ax1.plot(func(z),y,'k.')

plt.savefig('lnopz2.png')

我不确定如何控制上部ax2次刻度（例如每0.5）。

- jtlz2

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我仍然不明白在阅读情节时这有什么用处 ;) - Marco

因为我想跟踪这两个（相关的）变量，否则我就必须一直进行心理转换。 - jtlz2

那么它是否不是 https://stackoverflow.com/questions/45440474/matplotlib-twinx-wrong-values-on-second-axis 的重复？ - ImportanceOfBeingErnest