Pythonには様々なライブラリが用意されている。その中から、主にデータサイエンスや機械学習の分野で使われる代表的なライブラリを紹介していく。

(イラスト:森 マサコ)
(イラスト:森 マサコ)
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 グラフによる可視化は、データ分析の第一歩です。Pythonでグラフ作成に用いる定番のライブラリが「Matplotlib」です。様々な種類のグラフが作成でき、表示する色をはじめ、各種書式も設定できます。

 インストールコマンドは以下です

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* 環境によっては、Visual C++のパッケージが必要。https://aka.ms/vs/16/release/vc_redist.x64.exeから入手してインストールすること。

 モジュール名は「matplotlib」です。グラフ作成は主に、matplotlib.pyplotクラス以下の関数(メソッド)を使います。関数名の記述をより短くするため、asキーワードを用いて、「plt」の名前でインポートするのが定石です。

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 このあと解説するそれぞれのリスト(コード)の例は、このインポート文も含んだかたちで掲載しています。

 なお、リストをコマンドプロンプトに入力する際は、「python」と入力・実行してPythonの対話モードに切り替えるのを忘れないようにしてください。

ベーシックな折れ線グラフ

 最初に、ベーシックな折れ線グラフの作り方を解説します。「matplotlib.pyplot.plot」関数で作成します。基本的な書式は以下です。

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 引数*argsには、グラフ化したいデータを指定します。2次元グラフならば、X軸とY軸のデータをカンマ区切りで指定します。必ず、前にX軸、後ろにY軸、の順で指定してください。かつ、各データはリストなどイテラブルなオブジェクトの形式で指定します。

 例をお見せしましょう。ある架空の都市の2023年と2022年の月ごとの平均気温をそれを折れ線グラフ化する例です。系列が2つあるグラフです。X軸(横軸)は月の英語の省略形(1月なら「Jan」など)、Y軸(縦軸)は平均気温とします。

 そのコードが、リスト1です。

リスト1●シンプルな折れ線グラフを作成するコード
リスト1●シンプルな折れ線グラフを作成するコード
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 リスト1の実行結果が、図1です。リスト1をコマンドプロンプトで実行すると、付属ツールのウインドウが別途開かれて、そこにグラフを表示します。

図1●リスト1の実行結果。2023年と2022年の月ごとの平均気温が、2系列の折れ線グラフで表示された
図1●リスト1の実行結果。2023年と2022年の月ごとの平均気温が、2系列の折れ線グラフで表示された
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 リスト1を解説します。

 (1)は、X軸とY軸のデータを、リスト形式のデータ構造として用意する処理です。リストmonthは月名、リストtmp_aveは2023年ぶんの平均気温、リストtmp_ave_prevは2022年ぶんの平均気温としています。

 (2)は、2023年のグラフ描画の処理です。matplotlib.pyplot.plot関数の引数*argsに、リストmonthとリストtmp_aveを「 , 」区切りで順に指定することで、X軸とY軸のデータを指定しています。

 (3)は、2022年のグラフ描画の処理です。同様にmatplotlib.pyplot.plot関数を使い、Y軸のデータにはリストtmp_ave_prevを指定しています。このように、matplotlib.pyplot.plot関数の処理を2つ並べると、その2つの系列が同じグラフエリアにプロットされます。

 (4)は、「matplotlib.pyplot.show」関数によって、グラフを画面上に表示する処理です。この処理は原則、グラフ描画とは別に必要です。

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グラフの書式を設定

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