Matplotlib のステップ関数とプロット関数の使用方法

はじめに

Matplotlib は、Python プログラミング言語とその数値数学拡張 NumPy 用のグラフ描画ライブラリです。Tkinter、wxPython、Qt、または GTK などの汎用 GUI ツールキットを使って、グラフをアプリケーションに埋め込むためのオブジェクト指向 API を提供します。Matplotlib は、2003 年に John D. Hunter によって最初に開発されました。

このチュートリアルでは、Matplotlib の.step()と.plot()関数の使い方を案内します。

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Notebookタブに切り替えて、Jupyter Notebook を使って練習しましょう。

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。

必要なライブラリをインポートする

まず、必要なライブラリであるmatplotlib.pyplotとnumpyをインポートする必要があります。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

グラフ用のデータを作成する

次に、グラフに使うデータを作成しましょう。0 から 14 までの値の配列を作成し、変数xに格納するためにnumpy.arange()関数を使います。また、xの各値の 2 で割った値のサインの値の配列を作成し、変数yに格納するためにnumpy.sin()関数を使います。

x = np.arange(14)
y = np.sin(x / 2)

.step() を使ってグラフを描画する

.step() 関数を使って、区間定数曲線を作成することができます。where パラメータは、ステップを描画する場所を決定します。異なる where の値を使って 3 つのグラフを作成します。

plt.step(x, y + 2, label='pre (default)', where='pre')
plt.step(x, y + 1, label='mid', where='mid')
plt.step(x, y, label='post', where='post')
plt.legend()
plt.show()

上記のコードは、それぞれ異なる where の値を持つ 3 つの区間定数曲線を持つグラフを作成します。

.plot() を使ってグラフを描画する

.plot() 関数の drawstyle パラメータを使うことで、.step() と同じ動作を実現することができます。異なる drawstyle の値を使って 3 つのグラフを作成します。

plt.plot(x, y + 2, drawstyle='steps', label='steps (=steps-pre)')
plt.plot(x, y + 1, drawstyle='steps-mid', label='steps-mid')
plt.plot(x, y, drawstyle='steps-post', label='steps-post')
plt.legend()
plt.show()

上記のコードは、それぞれ異なる drawstyle の値を持つ 3 つの区間定数曲線を持つグラフを作成します。

まとめ

このチュートリアルでは、Matplotlib の.step()関数と.plot()関数を使って区間定数曲線を作成する方法を学びました。また、ステップを描画する場所を決定するためにwhereパラメータとdrawstyleパラメータをどのように使うかも学びました。