Matplotlib subplots 轴对象解包错误解析与修正

在使用 matplotlib.pyplot 和 seaborn 进行数据可视化时，attributeerror: 'numpy.ndarray' object has no attribute 'bar' 是一个常见的错误，尤其是在创建包含多个子图的图形布局时。这个错误通常发生在尝试在一个 numpy.ndarray 类型的对象上调用绘图方法（如 bar、countplot 等）时，而这些方法实际上应该在 matplotlib.axes.axes 对象上调用。问题的根源在于对 plt.subplots 返回值的误解和不正确的解包操作。

理解 plt.subplots 的返回值

plt.subplots 函数用于创建一个包含多个子图的图形。它的返回值是一个元组，通常包含两个元素：

1. fig: 一个 matplotlib.figure.Figure 对象，代表整个图形窗口。
2. ax: 一个或一组 matplotlib.axes.Axes 对象，代表图中的一个或多个子图（坐标系）。

关键在于 ax 的类型取决于你如何调用 plt.subplots：

• 单个子图: 当 nrows=1 和 ncols=1 (或省略这些参数，因为它们默认都是1) 时，ax 将直接是一个 matplotlib.axes.Axes 对象。

  fig, ax = plt.subplots() # ax 是一个 Axes 对象

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• 多个子图 (一维排列): 当 nrows > 1 且 ncols = 1，或 nrows = 1 且 ncols > 1 时，ax 将是一个 numpy.ndarray 对象，其中包含多个 Axes 对象。

  fig, axes = plt.subplots(nrows=2, ncols=1) # axes 是一个包含两个 Axes 对象的 NumPy 数组
  fig, axes = plt.subplots(nrows=1, ncols=2) # axes 是一个包含两个 Axes 对象的 NumPy 数组

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• 多个子图 (二维网格): 当 nrows > 1 且 ncols > 1 时，ax 将是一个二维的 numpy.ndarray 对象，其形状与 (nrows, ncols) 对应。

  fig, axes = plt.subplots(nrows=2, ncols=2) # axes 是一个 2x2 的 NumPy 数组

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错误示例分析

考虑以下导致 AttributeError 的代码片段：

import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import pandas as pd
import numpy as np

# 假设 dataset 是一个 DataFrame，包含 'class_label' 列
# 这里创建一个示例数据集
data = {'class_label': np.random.choice(['A', 'B', 'C', 'D'], 100)}
dataset = pd.DataFrame(data)

# 错误的代码示例
fig, (ax1) = plt.subplots(ncols=2, figsize=(25, 7.5), dpi=100)
fig.suptitle(f'Counts of Observation Labels in ciciot_2023 ', fontsize=25)
sns.countplot(x="class_label", palette="OrRd_r", data=dataset, order=dataset['class_label'].value_counts().index, ax=ax1)

ax1.set_title('ciciot2023', fontsize=20)
ax1.set_xlabel('label', fontsize=15)
ax1.set_ylabel('count', fontsize=15)
ax1.tick_params(labelrotation=90)

plt.show()

在这个例子中，plt.subplots(ncols=2, ...) 明确要求创建两个列的子图。根据上面的解释，plt.subplots 会返回一个 fig 对象和一个包含两个 Axes 对象的 numpy.ndarray。然而，代码中使用了 fig, (ax1) = ... 这样的解包方式。这里的 (ax1) 仅仅是给变量 ax1 加上了括号，它并没有实现数组的解包。因此，ax1 变量实际上接收到的是整个 numpy.ndarray 对象，而不是第一个 Axes 对象。

当 sns.countplot 函数尝试在 ax=ax1 上绘图时，它会内部调用 ax1.bar 方法。但由于 ax1 是一个 numpy.ndarray 对象，它并没有 bar 这个方法，从而引发 AttributeError: 'numpy.ndarray' object has no attribute 'bar'。

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正确的解包与修正方法

要解决这个问题，关键在于正确地解包 plt.subplots 返回的 Axes 数组。当 ncols=2 时，你需要提供两个变量来接收这两个 Axes 对象。

import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import pandas as pd
import numpy as np

# 假设 dataset 是一个 DataFrame，包含 'class_label' 列
data = {'class_label': np.random.choice(['A', 'B', 'C', 'D'], 100)}
dataset = pd.DataFrame(data)

# 正确的代码示例
# 当 ncols=2 时，需要解包为两个 Axes 对象，例如 (ax1, ax2)
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(ncols=2, figsize=(25, 7.5), dpi=100)

fig.suptitle(f'Counts of Observation Labels in ciciot_2023 ', fontsize=25)

# 现在 ax1 是一个 Axes 对象，可以正确地传递给 seaborn
sns.countplot(x="class_label", palette="OrRd_r", data=dataset, order=dataset['class_label'].value_counts().index, ax=ax1)

ax1.set_title('ciciot2023', fontsize=20)
ax1.set_xlabel('label', fontsize=15)
ax1.set_ylabel('count', fontsize=15)
ax1.tick_params(labelrotation=90)

# 如果有第二个子图，可以在 ax2 上进行绘图
# sns.countplot(x="another_label", data=dataset, ax=ax2)
# ax2.set_title('Another Plot')

plt.tight_layout(rect=[0, 0.03, 1, 0.95]) # 调整布局以避免标题重叠
plt.show()

通过将 fig, (ax1) 修改为 fig, (ax1, ax2)，我们正确地将 plt.subplots 返回的 Axes 数组解包为两个独立的 Axes 对象 ax1 和 ax2。这样，ax1 就不再是 numpy.ndarray，而是真正的 matplotlib.axes.Axes 对象，其上所有绘图方法（如 bar）都可正常调用。

注意事项与最佳实践

1. 匹配解包数量: 始终确保你用于解包 Axes 对象的变量数量与 plt.subplots 创建的子图数量相匹配。
   • plt.subplots(nrows=1, ncols=1) -> fig, ax = plt.subplots()
   • plt.subplots(nrows=1, ncols=N) 或 plt.subplots(nrows=N, ncols=1) -> fig, axes = plt.subplots(...)，然后通过 axes[0], axes[1] 等访问，或者 fig, (ax1, ax2, ..., axN) = plt.subplots(...) 进行解包。
   • plt.subplots(nrows=N, ncols=M) -> fig, axes = plt.subplots(...)，然后通过 axes[i, j] 访问。
2. 灵活使用索引: 当子图数量较多或布局复杂时，使用 axes 数组的索引（如 axes[0] 或 axes[1, 0]）来访问特定的 Axes 对象通常比解包到大量单独的变量更方便。
3. squeeze=False: 如果你总是希望 ax 返回一个二维数组，即使是单行单列的布局，可以使用 plt.subplots(..., squeeze=False)。这可以使代码在不同布局下更具一致性，但需要始终使用索引访问 ax[0, 0]。
4. 导入规范: 习惯性地导入 matplotlib.pyplot 为 plt，seaborn 为 sns，以保持代码的简洁性和可读性。

总结

AttributeError: 'numpy.ndarray' object has no attribute 'bar' 错误通常源于对 matplotlib.pyplot.subplots 返回值（特别是 Axes 对象）的误解和不当解包。通过理解 plt.subplots 如何根据 nrows 和 ncols 参数返回单个 Axes 对象或 Axes 对象的 numpy.ndarray，并采用正确的解包或索引访问方式，可以有效地避免此类错误，确保绘图代码的顺利执行。始终记住，绘图函数如 sns.countplot 需要一个 matplotlib.axes.Axes 对象作为其 ax 参数。

以上就是Matplotlib subplots 轴对象解包错误解析与修正的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！