📈 データの可視化

ここでは基本的なグラフの描画方法について学びます。なお、グラフの描画には、matplotlibライブラリを使用します。 Matplotlib は matplotlib.pyplot as pltとしてインポートされることが多いです。

`matplotlib.pyplot`の主な関数
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教科書 p.351（Lesson 12.3）

関数	内容
`axis(x最小値, x最大値, y最小値, y最大値)`	軸を設定する。
`xlim(x最小値, x最大値)`	x軸の範囲を設定する。
`ylim(y最小値, y最大値)`	y軸の範囲を設定する。
`xlabel(x軸のラベル)`	x軸のラベルを設定する。
`ylabel(y軸のラベル)`	y軸のラベルを設定する。
`xticks(位置列)`	位置列に目盛りを設定する。
`yticks(位置列)`	位置列に目盛りを設定する。
`title(タイトル)`	グラフタイトルを設定する。
`text(x, y, 文字列)`	`(x, y)`に文字列を描画する。
`arrow(x,y, dx, dy)`	`(x, y)-(dx, dy)`に矢印を描画する。
`legend()`	凡例を表示する。
`imread(ファイル)`	画像を読み込む。
`imsave(ファイル)`	画像として保存する。
`imshow(x)`	`x`に画像を表示する。
`cla()`	クリアする。
`show()`	グラフを描画する。
`plot(データ系列)`	データ系列を描画する。
`hist(データ系列)`	ヒストグラムを描画する。
`scatter(データ系列1, データ系列2)`	散布図を描画する。

ヒストグラム（Histogram）
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教科書 p.347（Lesson 12.3）

ヒストグラムを描画するには、plt.hist(data)関数で、描画したいデータ（data）を渡し、plt.show()関数でグラフを表示します。 hist関数には、以下のように様々なオプション引数があります（教科書 p.350）。

引数	内容	デフォルト値	他の指定など
`x`	データ系列		必須の引数
`bins`	階級数	規定値
`range`	範囲	`None`
`cumulative`	累積	`False`	`True`（累積）
`bottom`	下端	`None`
`histtype`	ヒストグラムの種類	`bar`	`barstacked`（積み上げグラフ）、`step`（枠線）、`stepfilled`（枠線塗りつぶし）
`align`	位置	`mid`（中央）	`left`（左）、`right`（右）
`orientation`	向き	`vertical`（垂直）	`horizontal`（水平）
`rwidth`	階級幅に対する棒の相対値	`None`
`log`	対数表示	`False`	`True`（対数表示）
`color`	色	`None`
`label`	凡例	`None`
`stacked`	積み上げ	`False`	`True`（積み上げ表示）

散布図（Scatter Plot）
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教科書 p.353（Lesson 12.4）

散布図を描画するには、plt.scatter(x, y)関数で、x軸とy軸のデータを渡し、plt.show()関数でグラフを表示します。 scatter関数には、以下のように様々なオプション引数があります（教科書 p.352）。

引数	内容	デフォルト値	他の指定など
`x`	`x`		必須
`y`	`y`		必須
`s`	サイズ	規定値
`c`	色	`b`	`b`（青）, `g`（緑）, `r`（赤）, `c`（シアン）, `m`（マゼンタ）, `y`（黄）, `k`（黒）, `w`（白）
`marker`	マーカー	`o`	教科書 p.360 表12-9参照
`alpha`	透明度	`None`	0.0（透明）〜1.0（不透明）
`linewiths`	線の太さ	`None`
`edgecolors`	境界色	`None`	`b`（青）, `g`（緑）, `r`（赤）, `c`（シアン）, `m`（マゼンタ）, `y`（黄）, `k`（黒）, `w`（白）

その他のグラフ
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教科書 p.357（Lesson 12.5）

サイン/コサイン関数
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import math
import matplotlib.pyplot as plt

x = []
s = []
c = []

for i in range(50):
    x.append(i * 0.05 * math.pi) # xの値を作成する。
    s.append(math.sin(x[i]))     # sinの値を作成する。
    c.append(math.cos(x[i]))     # cosの値を作成する。

plt.title("sin/cos functions")
plt.xlabel("rad")
plt.ylabel("value")
plt.grid(True)              # グリッドを表示する。
plt.axis("equal")           # グラフの縦横比を1:1にする。

plt.plot(x, s, label="sin") # sin関数のグラフをラベル付きで作成する。
plt.plot(x, c, label="cos") # cos関数のグラフをラベル付きで作成する。
plt.legend()                # ラベルから凡例を作成する（plot の後に呼び出す）。

plt.show()

実行結果
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matplotlib.pyplotの主な関数#

ヒストグラム（Histogram）#

散布図（Scatter Plot）#

その他のグラフ#

サイン/コサイン 関数#

実行結果#