【Python】Matplotlibで簡単な折れ線グラフ、曲線のグラフを描こう!

こんにちは!

皆さんは、 Pythonでグラフを描いたことはありますか?

Pythonでグラフを描いたことがない方も、機械学習などを学んでいくと、後々様々なグラフを描く必要が出てきます。

Matplotlibを使うと、Pythonで簡単に様々なグラフを描くことができますよ。

そこで今回の記事では、以下の描き方を紹介していきます。

  • 折れ線グラフの描き方
  • 曲線のグラフの描き方
  • グラフを重ねる方法

Matplotlib

Matplotlibについて

Matplotlibとは、Pythonにおけるグラフ描写のためのライブラリです。

グラフ描写のための様々な機能が用意されていて、とても便利なので是非インストールしておきましょう。

Matplotlibのインストール方法

Matplotlibのインストールは、下記のコマンドを入力しましょう。

pip install matplotlib

折れ線グラフ

初めに、折れ線グラフの描き方を見てみましょう。

折れ線グラフを描くには「plot()」を使用します。

plt.plot(x軸, y軸)

以下のプログラムは、折れ線グラフを表示するプログラムです。

import matplotlib.pyplot as plt
A = [1, 2, 3, 4, 5]
B = [6, 1, 4, 8, 2]

plt.plot(A, B)
plt.title("title")
plt.xlabel("A")
plt.ylabel("B")
plt.show()

解説

plt.plot(A, B)
指定された引数の要素が描かれたグラフを作成します。
plt.title(“title”)
plt.xlabel(“A”)
plt.ylabel(“B”)
グラフにタイトルx軸ラベルy軸ラベルを付け加えます。
plt.show()
作成したグラフを表示します。

実行結果

曲線のグラフ

次に曲線のグラフの描き方を見てみましょう。

曲線のグラフを描くには、折れ線グラフのプロットを細かくして、曲線に見えるようにします。

以下のプログラムは、sin(x)のグラフを表示するプログラムです。

import matplotlib.pyplot as plt
import math

x = range(0, 720)
y = [math.sin(math.radians(d)) for d in x]

plt.plot(x, y)
plt.title("sin(x)")
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")
plt.show()

解説

x = range(0, 720)
y = [math.sin(math.radians(d)) for d in x]
プロットするデータを作成します。
x軸は0~719の整数、y軸はxの範囲に対応するsin(x)の値です。
これにより720個の座標が作成されます。

実行結果

折れ線グラフと同じ描き方ですが、視覚的に見ると曲線に見えますね。

上記プログラムでは、(0, sin(0)) ~ (719, sin(719))の点を線でつないで折れ線グラフにしたグラフが曲線に見えているだけです。

グラフを複数重ねる

Matplotlibでは、簡単にグラフを重ねて表示することができます。

plot()の数を増やすだけでグラフを重ねて描くことができます。

以下のプログラムは、sin(x)、sin(x+45°)、sin(x+90°)のグラフを一度に表示するプログラムです。

import matplotlib.pyplot as plt
import math

x = range(0, 720)
y1 = [math.sin(math.radians(d)) for d in x]
y2 = [math.sin(math.radians(d+45)) for d in x]
y3 = [math.sin(math.radians(d+90)) for d in x]

plt.plot(x, y1)
plt.plot(x, y2)
plt.plot(x, y3)
plt.title("sin(x)")
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")
plt.show()

実行結果

plt.plot()の数を増やすと、その分のグラフが色分けされて増えていますね。

まとめ

今回の記事では、以下の描き方を紹介しました。

  • 折れ線グラフの描き方
     →plt.plot()を使用する
  • 曲線のグラフの描き方
     →プロットする座標を増やして、曲線に見えるようにする
  • グラフを重ねる方法
     →plot()を複数個使用する

Matplotlibを使用すると簡単にグラフを描くことができます。

他にも様々なグラフを描くことができますよ。

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