ハットグラフを作成する

はじめに

この実験では、Matplotlib ライブラリを使って Python でハットグラフを作成する方法を学びます。ハットグラフは、積み上げ棒グラフの一種で、各棒がハットの形をしています。ゲームの数とプレイヤーによる得点のデータセットを使ってグラフを作成します。

VM のヒント

VM の起動が完了したら、左上隅をクリックして ノートブック タブに切り替えて、Jupyter Notebook を使って練習します。

時々、Jupyter Notebook が読み込み終わるまで数秒待つ必要があります。Jupyter Notebook の制限により、操作の検証は自動化できません。

学習中に問題がある場合は、Labby にお問い合わせください。セッション後にフィードバックを提供してください。すぐに問題を解決いたします。

ライブラリのインポート

このステップでは、ハットグラフを作成するために必要なライブラリをインポートします。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

ハットグラフ関数の定義

このステップでは、ハットグラフを作成する関数を定義します。この関数には以下のパラメータが必要です。

• ax: プロットする Axes。
• xlabels: x 軸に表示するカテゴリ名。
• values: データ値。行はグループ、列はカテゴリです。
• group_labels: 凡例に表示するグループラベル。

def hat_graph(ax, xlabels, values, group_labels):
    """
    Create a hat graph.

    Parameters
    ----------
    ax : matplotlib.axes.Axes
        The Axes to plot into.
    xlabels : list of str
        The category names to be displayed on the x-axis.
    values : (M, N) array-like
        The data values.
        Rows are the groups (len(group_labels) == M).
        Columns are the categories (len(xlabels) == N).
    group_labels : list of str
        The group labels displayed in the legend.
    """

    def label_bars(heights, rects):
        """Attach a text label on top of each bar."""
        for height, rect in zip(heights, rects):
            ax.annotate(f'{height}',
                        xy=(rect.get_x() + rect.get_width() / 2, height),
                        xytext=(0, 4),  ## 4 points vertical offset.
                        textcoords='offset points',
                        ha='center', va='bottom')

    values = np.asarray(values)
    x = np.arange(values.shape[1])
    ax.set_xticks(x, labels=xlabels)
    spacing = 0.3  ## spacing between hat groups
    width = (1 - spacing) / values.shape[0]
    heights0 = values[0]
    for i, (heights, group_label) in enumerate(zip(values, group_labels)):
        style = {'fill': False} if i == 0 else {'edgecolor': 'black'}
        rects = ax.bar(x - spacing/2 + i * width, heights - heights0,
                       width, bottom=heights0, label=group_label, **style)
        label_bars(heights, rects)

データの準備

このステップでは、ラベルと numpy 配列を初期化します。配列内に N 個の値の N 個のラベルがあることを確認します。

## initialise labels and a numpy array make sure you have
## N labels of N number of values in the array
xlabels = ['I', 'II', 'III', 'IV', 'V']
playerA = np.array([5, 15, 22, 20, 25])
playerB = np.array([25, 32, 34, 30, 27])

ハットグラフの作成

このステップでは、前のステップで準備したデータと hat_graph 関数を使ってハットグラフを作成します。

fig, ax = plt.subplots()
hat_graph(ax, xlabels, [playerA, playerB], ['Player A', 'Player B'])

## Add some text for labels, title and custom x-axis tick labels, etc.
ax.set_xlabel('Games')
ax.set_ylabel('Score')
ax.set_ylim(0, 60)
ax.set_title('Scores by number of game and players')
ax.legend()

fig.tight_layout()
plt.show()

完成コード

以下は、Python でハットグラフを作成するための完成コードです。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np


def hat_graph(ax, xlabels, values, group_labels):
    """
    Create a hat graph.

    Parameters
    ----------
    ax : matplotlib.axes.Axes
        The Axes to plot into.
    xlabels : list of str
        The category names to be displayed on the x-axis.
    values : (M, N) array-like
        The data values.
        Rows are the groups (len(group_labels) == M).
        Columns are the categories (len(xlabels) == N).
    group_labels : list of str
        The group labels displayed in the legend.
    """

    def label_bars(heights, rects):
        """Attach a text label on top of each bar."""
        for height, rect in zip(heights, rects):
            ax.annotate(f'{height}',
                        xy=(rect.get_x() + rect.get_width() / 2, height),
                        xytext=(0, 4),  ## 4 points vertical offset.
                        textcoords='offset points',
                        ha='center', va='bottom')

    values = np.asarray(values)
    x = np.arange(values.shape[1])
    ax.set_xticks(x, labels=xlabels)
    spacing = 0.3  ## spacing between hat groups
    width = (1 - spacing) / values.shape[0]
    heights0 = values[0]
    for i, (heights, group_label) in enumerate(zip(values, group_labels)):
        style = {'fill': False} if i == 0 else {'edgecolor': 'black'}
        rects = ax.bar(x - spacing/2 + i * width, heights - heights0,
                       width, bottom=heights0, label=group_label, **style)
        label_bars(heights, rects)


## initialise labels and a numpy array make sure you have
## N labels of N number of values in the array
xlabels = ['I', 'II', 'III', 'IV', 'V']
playerA = np.array([5, 15, 22, 20, 25])
playerB = np.array([25, 32, 34, 30, 27])

fig, ax = plt.subplots()
hat_graph(ax, xlabels, [playerA, playerB], ['Player A', 'Player B'])

## Add some text for labels, title and custom x-axis tick labels, etc.
ax.set_xlabel('Games')
ax.set_ylabel('Score')
ax.set_ylim(0, 60)
ax.set_title('Scores by number of game and players')
ax.legend()

fig.tight_layout()
plt.show()

まとめ

この実験では、Matplotlib ライブラリを使って Python でハットグラフを作成する方法を学びました。ハットグラフを作成する関数を定義し、データを準備し、hat_graph 関数を使ってグラフを作成しました。ハットグラフは、積み上げ棒グラフのバリエーションで、各棒がハットの形をしています。グラフを作成するために、試合数とプレイヤーによる得点のデータセットを使用しました。