S-JIS[2018-01-14/2018-01-15] 変更履歴

Python Matplotlib pyplot

Pythonの拡張モジュールMatplotlib（2.1.1）のpyplotのメモ。

概要

pyplotはグラフが描画できるグローバルなオブジェクト。

import matplotlib.pyplot as plt

pltに対してグラフの情報を登録して描画する。

座標軸のラベル等の設定方法は、どのグラフでも共通。
例えばplt.plot()を呼び出すと折れ線グラフ、plt.scatter()を呼び出すと散布図になる。
最後にplt.show()を呼び出すとグラフが表示される。

ipythonだとダイアログが出て、そこにグラフが描画される。
Jupyter Notebookだとブラウザー上（plt.show()を実行した行の下）にグラフが描画される。

pyplotの内部ではグラフ描画用のオブジェクトが使われている。
pltはグローバルなので、本当は描画用のオブジェクトを作ってコーディングする方が良さそうだが、とりあえず試すにはpltの描画メソッドを使うのが楽。

pyplotのグラフ描画用メソッド

pyplotで各グラフを描画する為の共通のメソッド。

グラフの例

例えば散布図を描くにはscatterメソッド、折れ線グラフを書くにはplotメソッドを使用する。

これらのメソッドには複数の点の座標を渡すのだが、X座標の配列とY座標の配列を用意して両方を渡す形になっている。
（個人的には(X, Y)のタプルのリストで表す方が好みなのだが、配列（ベクトル）の方が計算が効率的らしい）

# (1, 2)(3, 4)(5, 6)という3つの点
xs = [1, 3, 5]
ys = [2, 4, 6]
plt.scatter(xs, ys)
plt.show()

座標にはNumPyのndarrayを使うことも出来る。

import numpy as np

xs = np.array([1, 3, 5])
ys = np.array([2, 4, 6])
plt.scatter(xs, ys)
plt.show()

showメソッドを呼び出すまでに複数のグラフのメソッドを呼んでおくことが出来る。
そうすると、ひとつの表示領域の中に複数のグラフが表示されることになる。

plt.title("example")
plt.xlabel("xxx")
plt.ylabel("yyy")

x_max =  6
y_max = 10
plt.xlim(0, x_max)
plt.ylim(0, y_max)

# 水平線
plt.hlines(y_max / 2, 0, x_max, color="green", linestyle=":")

# 折れ線グラフ
line_xs = [1, 3, 4]
line_ys = [1, 4, 7]
plt.plot(line_xs, line_ys, color="blue", linestyle="--", marker="o", label="line")

# 散布図
point_xs = [2, 4, 5]
point_ys = [3, 5, 9]
plt.scatter(point_xs, point_ys, color="red", marker="*", label="point")

plt.legend() # 凡例を表示
plt.show()

↓実行結果

色

色（color）は色の名前、もしくは色によっては1文字で指定する。
また、RGBを十六進数表記（#FFC000）やタプルで各要素を0〜1で表す（(1, 0.5, 0)）ことも出来る。

plt.hlines(5, 0, 10, color="yellow")
plt.hlines(5, 0, 10, color="y")
plt.hlines(5, 0, 10, color="#FFFF00")
plt.hlines(5, 0, 10, color=(1, 1, 0))

• 参考
  • Takekatsu Hiramuraさんのmatplotlib で指定可能な色の名前と一覧
  • Matplotlib documentationのcolors

色の名前はmatplatlib.colorsで確認できる。

import matplotlib
print(matplotlib.colors.cnames)

1文字で指定できる色は以下の通り。

ただし、色の濃さに違いのある色がある。
例えば黄色はyだと#C0C000相当だがyellowは#FFFF00。

線の種類

線の種類（linestyle）はスタイル名もしくは記号で指定する。
あるいはタプルで形式を指定する事も出来る。

# linestyleの例
plt.hlines(5, 0, 10, linestyle="solid")
plt.hlines(5, 0, 10, linestyle="-.")
plt.hlines(5, 0, 10, linestyle=(0, (1, 1))) # dotted

• 参考
  • Matplotlib documentationのLine-style reference
  • Matplotlib documentationのLinestyles

マーカーの種類

マーカーは要するに「点」のこと。散布図の点とか折れ線グラフの頂点とかに使用する。

マーカー（marker）の種類は記号で指定する。

# マーカーの例
plt.scatter([5], [5], marker=".")

• 参考
  • Matplotlib documentationのmarkers
  • Matplotlib documentationのFilled and unfilled-marker types
  • Matplotlib documentationのMarker filling-styles