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このチュートリアルでは、Python の Matplotlib ライブラリを使って、3D プロットの折れ線グラフの下の領域を埋めるポリゴンを作成する方法を学びます。ポリゴンは半透明になり、一種の「ギザギザのステンドグラス」の効果を作り出します。
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必要なライブラリをインポートして始めましょう。
import math
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.collections import PolyCollection次に、polygon_under_graph(x, y) という関数を定義します。この関数は、(x, y) の折れ線グラフの下の領域を埋めるポリゴンを定義する頂点リストを構築します。この関数は、x が昇順であることを前提としています。
def polygon_under_graph(x, y):
"""
Construct the vertex list which defines the polygon filling the space under
the (x, y) line graph. This assumes x is in ascending order.
"""
return [(x[0], 0.), *zip(x, y), (x[-1], 0.)]ここでは、Matplotlib を使って 3D プロットを作成します。
ax = plt.figure().add_subplot(projection='3d')それぞれ linspace 関数と range 関数を使って、x と lambda の配列を定義します。
x = np.linspace(0., 10., 31)
lambdas = range(1, 9)Matplotlib のvectorize関数とcolormaps関数を使って、頂点と面の色を計算します。
## verts[i] は、ポリゴン i を定義する (x, y) のペアのリストです。
gamma = np.vectorize(math.gamma)
verts = [polygon_under_graph(x, l**x * np.exp(-l) / gamma(x + 1))
for l in lambdas]
facecolors = plt.colormaps['viridis_r'](np.linspace(0, 1, len(verts)))Matplotlib のPolyCollection関数を使ってポリゴンを作成し、それらをプロットに追加します。
poly = PolyCollection(verts, facecolors=facecolors, alpha=.7)
ax.add_collection3d(poly, zs=lambdas, zdir='y')最後に、set関数を使ってプロットの範囲とラベルを設定します。
ax.set(xlim=(0, 10), ylim=(1, 9), zlim=(0, 0.35),
xlabel='x', ylabel=r'$\lambda$', zlabel='probability')show関数を使ってプロットを表示します。
plt.show()このチュートリアルでは、Python の Matplotlib ライブラリを使って、3D プロットの折れ線グラフの下の領域を埋めるポリゴンを作成する方法を学びました。ポリゴンを作成するためにPolyCollection関数を使い、set関数を使ってプロットの範囲とラベルを設定しました。
