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Matplotlibは、Pythonでデータ可視化を行うためのツールを幅広く提供する人気のあるデータ可視化ライブラリです。Matplotlibの興味深い機能の1つは、グラフに十字マーカーカーソルを追加する機能です。この実験では、Matplotlibのグラフに十字マーカーカーソルを追加する方法を学びます。
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、Jupyter Notebookを使って練習しましょう。
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学習中に問題が発生した場合は、Labbyにお問い合わせください。セッション終了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。
最初のステップは、Matplotlibのグラフにシンプルなカーソルを追加することです。このカーソルは、現在のマウス位置のxとyの値を表示します。
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.backend_bases import MouseEvent
class Cursor:
"""
十字マーカーカーソル。
"""
def __init__(self, ax):
self.ax = ax
self.horizontal_line = ax.axhline(color='k', lw=0.8, ls='--')
self.vertical_line = ax.axvline(color='k', lw=0.8, ls='--')
## 軸座標におけるテキストの位置
self.text = ax.text(0.72, 0.9, '', transform=ax.transAxes)
def set_cross_hair_visible(self, visible):
need_redraw = self.horizontal_line.get_visible()!= visible
self.horizontal_line.set_visible(visible)
self.vertical_line.set_visible(visible)
self.text.set_visible(visible)
return need_redraw
def on_mouse_move(self, event):
if not event.inaxes:
need_redraw = self.set_cross_hair_visible(False)
if need_redraw:
self.ax.figure.canvas.draw()
else:
self.set_cross_hair_visible(True)
x, y = event.xdata, event.ydata
## 線の位置を更新
self.horizontal_line.set_ydata([y])
self.vertical_line.set_xdata([x])
self.text.set_text(f'x={x:1.2f}, y={y:1.2f}')
self.ax.figure.canvas.draw()
x = np.arange(0, 1, 0.01)
y = np.sin(2 * 2 * np.pi * x)
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_title('Simple cursor')
ax.plot(x, y, 'o')
cursor = Cursor(ax)
fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', cursor.on_mouse_move)
plt.show()前のステップで作成したカーソルは、マウスの各移動時にグラフを再描画するため、少し遅いです。このステップでは、高速な描画のためにブリッティングを使ったカーソルを作成します。
class BlittedCursor:
"""
高速な再描画のためにブリッティングを使った十字マーカーカーソル。
"""
def __init__(self, ax):
self.ax = ax
self.background = None
self.horizontal_line = ax.axhline(color='k', lw=0.8, ls='--')
self.vertical_line = ax.axvline(color='k', lw=0.8, ls='--')
## 軸座標におけるテキストの位置
self.text = ax.text(0.72, 0.9, '', transform=ax.transAxes)
self._creating_background = False
ax.figure.canvas.mpl_connect('draw_event', self.on_draw)
def on_draw(self, event):
self.create_new_background()
def set_cross_hair_visible(self, visible):
need_redraw = self.horizontal_line.get_visible()!= visible
self.horizontal_line.set_visible(visible)
self.vertical_line.set_visible(visible)
self.text.set_visible(visible)
return need_redraw
def create_new_background(self):
if self._creating_background:
## この関数内からトリガーされた呼び出しを破棄
return
self._creating_background = True
self.set_cross_hair_visible(False)
self.ax.figure.canvas.draw()
self.background = self.ax.figure.canvas.copy_from_bbox(self.ax.bbox)
self.set_cross_hair_visible(True)
self._creating_background = False
def on_mouse_move(self, event):
if self.background is None:
self.create_new_background()
if not event.inaxes:
need_redraw = self.set_cross_hair_visible(False)
if need_redraw:
self.ax.figure.canvas.restore_region(self.background)
self.ax.figure.canvas.blit(self.ax.bbox)
else:
self.set_cross_hair_visible(True)
## 線の位置を更新
x, y = event.xdata, event.ydata
self.horizontal_line.set_ydata([y])
self.vertical_line.set_xdata([x])
self.text.set_text(f'x={x:1.2f}, y={y:1.2f}')
self.ax.figure.canvas.restore_region(self.background)
self.ax.draw_artist(self.horizontal_line)
self.ax.draw_artist(self.vertical_line)
self.ax.draw_artist(self.text)
self.ax.figure.canvas.blit(self.ax.bbox)
x = np.arange(0, 1, 0.01)
y = np.sin(2 * 2 * np.pi * x)
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_title('Blitted cursor')
ax.plot(x, y, 'o')
blitted_cursor = BlittedCursor(ax)
fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', blitted_cursor.on_mouse_move)
plt.show()前のステップで作成したカーソルは、マウスの各移動時にカーソル位置を更新するため、やはり少し遅いです。このステップでは、Line2Dオブジェクトのデータポイントにスナップするカーソルを作成します。
class SnappingCursor:
"""
線のデータポイントにスナップする十字マーカーカーソルで、
このカーソルの*x*位置に最も近いものです。
簡単のため、これはデータの*x*値がソートされていることを前提としています。
"""
def __init__(self, ax, line):
self.ax = ax
self.horizontal_line = ax.axhline(color='k', lw=0.8, ls='--')
self.vertical_line = ax.axvline(color='k', lw=0.8, ls='--')
self.x, self.y = line.get_data()
self._last_index = None
## 軸座標におけるテキストの位置
self.text = ax.text(0.72, 0.9, '', transform=ax.transAxes)
def set_cross_hair_visible(self, visible):
need_redraw = self.horizontal_line.get_visible()!= visible
self.horizontal_line.set_visible(visible)
self.vertical_line.set_visible(visible)
self.text.set_visible(visible)
return need_redraw
def on_mouse_move(self, event):
if not event.inaxes:
self._last_index = None
need_redraw = self.set_cross_hair_visible(False)
if need_redraw:
self.ax.figure.canvas.draw()
else:
self.set_cross_hair_visible(True)
x, y = event.xdata, event.ydata
index = min(np.searchsorted(self.x, x), len(self.x) - 1)
if index == self._last_index:
return ## まだ同じデータポイント上です。何もする必要はありません。
self._last_index = index
x = self.x[index]
y = self.y[index]
## 線の位置を更新
self.horizontal_line.set_ydata([y])
self.vertical_line.set_xdata([x])
self.text.set_text(f'x={x:1.2f}, y={y:1.2f}')
self.ax.figure.canvas.draw()
x = np.arange(0, 1, 0.01)
y = np.sin(2 * 2 * np.pi * x)
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_title('Snapping cursor')
line, = ax.plot(x, y, 'o')
snap_cursor = SnappingCursor(ax, line)
fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', snap_cursor.on_mouse_move)
plt.show()この実験では、Matplotlibのグラフに十字マーカーカーソルを追加する方法を学びました。シンプルなカーソル、高速な描画のためにブリッティングを使ったカーソル、およびLine2Dオブジェクトのデータポイントにスナップするカーソルを作成しました。これらのカーソルは、データの探索や可視化からの洞察の獲得に役立つ場合があります。
