Python Matplotlib チュートリアル | グラフ作成ライブラリの基本

はじめに

このチュートリアルでは、Python プログラミング言語用のグラフ作成ライブラリである Python Matplotlib の基本を学びます。このチュートリアルでは、Matplotlib を使ってさまざまな種類のグラフを作成してカスタマイズする方法を学びます。

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る場合があります。Jupyter Notebook の制限により、操作の検証を自動化することはできません。

学習中に問題に遭遇した場合は、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。そうすれば、迅速に問題を解決します。

インストール

Matplotlib を使用する前に、インストールする必要があります。Python 用のパッケージマネージャである pip を使って、ターミナルで次のコマンドを実行することで Matplotlib をインストールできます。

pip install matplotlib

Matplotlib のインポート

Matplotlib を使用するには、Python スクリプトでインポートする必要があります。次のコードを使用して Matplotlib をインポートできます。

import matplotlib.pyplot as plt

単純なグラフの作成

Matplotlib で最も基本的なグラフは線グラフです。plot() メソッドを使用して線グラフを作成できます。以下は、単純な線グラフを作成するコード例です。

import matplotlib.pyplot as plt

## データ
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

## グラフを作成する
plt.plot(x, y)

## ラベルとタイトルを追加する
plt.xlabel('X 軸')
plt.ylabel('Y 軸')
plt.title('単純なグラフ')

## グラフを表示する
plt.show()

このコードでは、まずデータポイントを x と y の 2 つのリストとして定義します。次に、plot() メソッドを使用してグラフを作成し、データポイントを渡します。その後、xlabel()、ylabel()、title() メソッドを使用して、X 軸と Y 軸にラベルを追加し、グラフにタイトルを追加します。最後に、show() メソッドを使用してグラフを表示します。

グラフのカスタマイズ

Matplotlib は、グラフに対して幅広いカスタマイズオプションを提供しています。以下は、単純な線グラフをカスタマイズするコード例です。

import matplotlib.pyplot as plt

## データ
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

## グラフを作成する
plt.plot(x, y, color='red', linewidth=2, linestyle='--', marker='o', markersize=8, markerfacecolor='yellow')

## ラベルとタイトルを追加する
plt.xlabel('X 軸')
plt.ylabel('Y 軸')
plt.title('カスタマイズされたグラフ')

## グラフを表示する
plt.show()

このコードでは、plot() メソッドのさまざまなパラメータを使用してグラフをカスタマイズしています。線の色を赤色に、線幅を 2 に、線のスタイルを破線 (--) に、マーカーを丸 (o) に、マーカーサイズを 8 に、マーカーの塗りつぶし色を黄色に変更しています。

さまざまな種類のグラフの作成

Matplotlib は、線グラフ、散布図、棒グラフなど、幅広い種類のグラフをサポートしています。以下は、散布図を作成するコード例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

## いくつかのランダムなデータを生成する
x = np.random.rand(50)
y = np.random.rand(50)
colors = np.random.rand(50)
sizes = 1000 * np.random.rand(50)

## 散布図を作成する
plt.scatter(x, y, c=colors, s=sizes, alpha=0.5)

## ラベルとタイトルを追加する
plt.xlabel('X 軸')
plt.ylabel('Y 軸')
plt.title('散布図')

## グラフを表示する
plt.show()

このコードでは、scatter() メソッドを使用して散布図を作成しています。NumPy ライブラリを使っていくつかのランダムなデータを生成し、それを scatter() メソッドに渡しています。また、c パラメータを使ってデータポイントの色を指定し、s パラメータを使ってデータポイントのサイズを指定し、alpha パラメータを使ってデータポイントの透明度を指定しています。

まとめ

このチュートリアルでは、Python の Matplotlib を使ってさまざまな種類のグラフを作成してカスタマイズする方法を学びました。また、Matplotlib をインストールし、Python スクリプトでインポートし、単純な線グラフと散布図を作成する方法も学びました。Matplotlib は、高品質なグラフを作成するための幅広いカスタマイズオプションを提供する強力なグラフ作成ライブラリです。

Python Matplotlib のグラフ作成基本