【python】グラフ作成する【→プログラミング初心者向け】

pythonでグラフ作成する概要

この記事では、pythonを使ったグラフを描く方法を説明します。

これによって、日頃の業務や作業の中である数式が分かりグラフ作成する、あるいは、グラフを描いた方が理解しやすいと言った場合があった時に、その数式データに基づいてグラフを描くことができます。

pythonでグラフ作成する前提の環境

pythonでグラフを描く（プロット）する前提の環境は、下の記事で説明している私の環境と同じ環境で確認しています。

【python】バージョン確認の方法【→プログラミング初心者向け】

レンタルサーバなどのLinuxサーバを使っている場合は、下の記事でプログラミングする環境の作り方を説明しています。

もし、まだプログラムする環境ができていない方は、先にこちらの記事を読んで、プログラミングできる環境をつくることをおすすめします。

レンタルサーバでプログラミングする方法【→レンタルサーバでできる！】

グラフを描く為のライブラリmatplotlibと数式を扱う為のライブラリnumpyをインストールしています。

• matplotlibライブラリ

$ pip freeze | grep matplotlib
matplotlib==1.3.1

• numpyライブラリ

$ pip freeze | grep numpy
numpy==1.8.2

pythonでグラフ作成するサンプルプログラム

ライブラリのインポート

上の手順でインストールしたライブラリを、今から作るソースコードにインポートします。

ここでは、 numpy ライブラリを np 、 matplotlib ライブラリの pyplot というモジュールを　np という名前でインポートすることにします。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

グラフ作成の関数の定義

この関数は、1つ目グラフを変数xのSinカーブ y_sin、２つ目のグラフを変数xのCosカーブ y_cos 、３つ目のグラフを変数xのTanカーブy_tan、４つ目のグラフは、３つ目の y_tan をランダムで出力するy_random と定義します。

plt.show() で作成したグラフを描画しますが、Linuxでターミナルを使ってpythonファイルを実行している場合、この描画には、Xwindowなどのウインドウシステムが別途必要になります。

Xwindowのウインドウシステムについては、下記の記事で説明していますので、こちらを読んでください。

【Linux】SSHのリモート接続でサーバのGUIアプリを使う【→レンタルサーバでも可能】

def create_multi_plot():

    x = np.linspace(0, 5*np.pi, 100)

    y_sin = np.sin(x)
    y_cos = np.cos(x)

    # 1つ目のグラフ
    plt.subplot(2,2,1)
    plt.plot(x, y_sin, label="sin")
    plt.legend()

    # 2つ目のグラフ
    plt.subplot(2,2,2)
    plt.plot(x, y_cos, label="cos")
    plt.legend()

    # 3つ目のグラフ
    plt.subplot(2,2,3)
    y_tan = np.tan(x)
    plt.plot(x, y_tan, label="tan")
    plt.legend()

    # 4つ目のグラフ
    plt.subplot(2,2,4)
    y_random = np.random.randn(len(y_tan))
    plt.plot(x, y_random, label="random")
    plt.legend()

    # 全てのグラフの描画
    plt.show()
    

定義した関数の呼び出し処理

ここでは、上記で定義した４つのグラフを描く関数 create_multi_plot() の呼び出しを行い、グラフを描く例を記載しています。

if __name__ == '__main__':
  create_multi_plot()

処理の結果

処理の結果が下記のグラフになります。上下左右に４つのグラフを表示できています。

上のグラフは、Linuxサーバーで計算した結果をWindowsPCにXウインドウという仕組みを使って、画面転送したものです。

Xウインドウの詳細は下記の記事で説明していますので、合わせて読んでください。

【Linux】SSHのリモート接続でサーバのGUIアプリを使う【→レンタルサーバでも可能】

pythonのその他「初心者向け」技術

その他のpythonプログラムの「基礎知識」を下記の記事にまとめています。

どれもpythonの文法というべき、基本的なものばかりで、これから「pythonでプログラムを学びたい」という人は、「知っておいて方がよいもの」ばかりです。

私は、「プログラム」は「動いて」こそ価値ががあると考えています。 もともと、「プログラムを学ぶ」というのは、「自分が意図した動作をプログラムにさせるようになる」ということだと思います。 つまり、プログラムを自分の意図通りに動かして、初めて「学べた」と言えるということです。

しかし、実際に手で書いて動かしてみないと「学べない」ことがあります。 頭で理解したと思っても、いざプログラムを書こうとおもっても思い通りにいかない場合があるからです。 それには、プログラムを書く環境の問題だったり、pythonのバージョンが違ったり、ライブラリのバージョンが違ったり、いろいろな事情があります。

「頭で理解する」ことと「実際に動かす」ということは違うのです。 だから、プログラムを学ぶ時には実際にプログラムを書いて「動かしてみる」ことを強くおすすめします。

それぞれの記事には、実行可能なサンプルプログラムを掲載しています。 記事を読んで、実際に自分で書いてみてプログラムの動作をご自身で確認することができます。 是非、下記の記事を読んで、「知識」としてだけではなく、「手」でpythonを覚えていってください。

【python】初心者向けおすすめ記事まとめ【pythonの文法をマスターする！】