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Matplotlib subplotの使い方徹底図解！｜一つの図に複数グラフを描く

Matplotlib Python必須モジュール

Pythonでグラフを描くときは、Matplotlibを使うことが多いですね。

  • Matplotlibで一つの図の中に複数のグラフを並べるにはどうすればいいの？
  • subplotでグラフを並べられるらしいけど、使い方がよくわからない…。

という方のために、

  • plt.subplot()の基本的な使い方｜縦・横に並べる例
  • 【応用編】異なるサイズのグラフを並べる方法

を画像付きで解説していきます！

plt.subplot()でプロットをキレイに配置して、見やすく人に伝わるグラフを目指しましょう！

 

plt.subplot()の概要

plt.subplot()を使うと、一つの図の中に複数の小さなプロット（サブプロット）を配置することができます。

この例では、一つの図の中に、コンター（左側）と、曲線（右側）を出力しています。

仮にJupyter Notebookでplt.subplot()を使用しないと、次のように縦にズラーっと並びます。

plt.subplot()を使うのと使わないのと、どちらが見やすいかは一目瞭然ですね！

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plt.subplot()使用の流れ

plt.subplot()では、次のステップを繰り返して、一つの図の中にグラフを追加していきます。

  1. plt.subplot()でグラフを描く場所を指定
  2. plt.plot()などでグラフを作成
  3. plt.subplot()で別の場所を指定
  4. 次のグラフを作成…（以後、繰り返し）

場所の指定、グラフの作成について、詳しく見ていきましょう。

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subplot()でグラフを描く場所の指定

グラフを描く場所を指定するには、plt.subplot()の引数に３つの整数LMNを渡します。

import matplotlib.pyplot as plt
 
plt.subplot(LMN)

こうすると、

  • L, M, N：それぞれ一桁の正数
  • 図を縦にL個、横にM個に分割
  • 左上から数えてN番目の領域を指定

となります。

例えば、縦に２分割（L = 2）、横に３分割（M = 3）した場合の、各サブプロットの場所は下図のようになります。

例えば、

  • plt.subplot(231) ⇒ 左上を指定
  • plt.subplot(236) ⇒ 右下を指定

ということになります。

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指定場所にプロット作成

plt.subplot()で場所を指定後に、pltの各種メソッドでグラフを作成します。

各種グラフの作成方法については、以下の記事を参考にしてください。

  • 折れ線グラフ：plt.plot()
≫【完全保存版】Matplotlib plt.plot徹底解説 | 基本操作を総まとめ！
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Matplotlibのplt.plotを使用したグラフを作成、グラフの見た目変更、タイトルや軸の設定など基本事項について徹底解説！！この記事を読めば、plt.plotで手軽に手早く簡単に、キレイなグラフ作成可能に！？
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  • 円グラフ：plt.pie()
≫Matplotlib 円グラフ作成方法｜Excel風グラフ、ドーナツグラフも解説
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Matplotlibで円グラフを作成する方法がよくわからない…。何を設定すれば、自分の描きたい円グラフになるのかわからない！という方のために、「Matplotlibの円グラフ作成方法」、「Excel風の見た目に設定する方法」、「グラフやラベルの設定方法」についてまとめしました！これで自由に円グラフを作成できます！
www.yutaka-note.com/entry/matplotlib_pie
 
  • 棒グラフ：plt.bar()
≫Matplotlib 棒グラフを徹底解説｜複数系列・積み上げ棒グラフ全てOK
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Matplotlibで棒グラフを作成する方法がよくわからない…。 棒グラフで悩むなら、MatplotlibあきらめてExcel使おうかな…。 と思ったことはありませんか？そんな方のために、Matplotlibの棒グラフ作成方法を徹底的に解説しました！複数系列？積み上げ棒グラフ？全部大丈夫！
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  • 散布図：plt.scatter()
≫Matplotlib 散布図を徹底解説！｜基本設定からバブルチャートまで
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Matplotlibで散布図を作成する方法がよくわからない…。散布図って何のためにあるの？全部、plt.plotでグラフ作ればよくない？という方のために、「Matplotlibの散布図の作成方法、散布図を応用したデータの可視化例」についてまとめしました！
www.yutaka-note.com/entry/matplotlib_scatter
 

以下では、plt.subplot()の具体的な使用例を紹介していきます。

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subplot()の使用例

次のサンプルデータをもとに使用例を紹介します。

import numpy as np
x = np.linspace(0, 3*np.pi, 100)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

横軸はNumPyのlinspace()で [0, 3π] を100等分した数列 x です。

縦軸は y1 = sin(x), y2 = cos(x) とします。

np.linspace()の詳細は、次の記事を参考にしてください。

≫【徹底図解】NumPy linspace | お手軽！等間隔の数列を作成
≫【徹底図解】NumPy linspace | お手軽！等間隔の数列を作成
NumPyで、等間隔の数列を作るにはどうすればいいの？！そんな疑問にお答えします。等間隔の数列を生成するには、NumPyの関数linspace()を使いましょう！この記事では、linspaceの使い方を、図解・サンプルコード付きで紹介します。類似関数arrangeとの使い分けについても、しっかり解説しています！
www.yutaka-note.com/entry/numpy_linspace
 
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例１）グラフを縦に並べる

縦にグラフを２つ並べる例を紹介します。

  • plt.subplot(LMN)で、縦に２分割（L = 2）、横に1分割（M = 1）
  • plt.subplot(211)で、上のグラフの位置指定
  • plt.subplot(212)で、下のグラフの位置指定

とする点がポイントです。

# 図のサイズを決める 
plt.figure(figsize=(5,5))
 
# １つ目のグラフ 
plt.subplot(211) 
plt.plot(x, y1) 
 
# ２つ目のグラフ 
plt.subplot(212) 
plt.plot(x, y2, 'r--')

出力結果はこちらです。１つの図の中にグラフが縦に２つ並んでいます。

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例２）グラフを横に並べる

横にグラフを２つ並べる例を紹介します。

  • plt.subplot(LMN)で、縦に１分割（L = 1）、横に２分割（M = 2）
  • plt.subplot(121)で、左のグラフの位置指定
  • plt.subplot(122)で、右のグラフの位置指定

とする点がポイントです。

# 図のサイズを決める 
plt.figure(figsize=(5,5))
 
# １つ目のグラフ 
plt.subplot(121) 
plt.plot(x, y1) 
 
# ２つ目のグラフ 
plt.subplot(122) 
plt.plot(x, y2, 'r--')

出力結果はこちらです。１つの図の中にグラフが縦に２つ並んでいます。

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例３）グラフを縦横に並べる

縦横にグラフを２×２で並べる例を紹介します。

  • plt.subplot(LMN)で、縦に２分割（L = 2）、横に２分割（M = 2）
  • plt.subplot(221)で、左上指定
  • plt.subplot(222)で、右上指定
  • plt.subplot(223)で、左下指定
  • plt.subplot(224)で、右下指定

とする点がポイントです。

# 縦横に並べる
plt.figure(figsize=(12,5))
 
# 左上のグラフ
plt.subplot(221)
plt.plot(x, y1)
 
# 右上のグラフ
plt.subplot(222)
plt.plot(x, y2, 'r--')
 
# 左下のグラフ
plt.subplot(223)
plt.plot(x, y1**2, "g.")
 
# 右下のグラフ
plt.subplot(224)
plt.plot(x, y2**2, 'c-.')

出力結果はこちらです。１つの図の中にグラフが縦に２つ並んでいます。

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【応用編】異なるサイズのグラフを並べる

plt.subplot()の領域指定を工夫すると、サイズの異なるグラフを一つの図の中に表示することもできます。

# 標準正規分布を計算する関数
def f_norm(x):
    return 1/np.sqrt(2*np.pi)*np.exp(-0.5*x**2)
 
# xとyの値を準備
x = np.linspace(-2, 2, 100)
y = np.linspace(-2, 2, 100)
# z は正規分布の積
z = np.tensordot( f_norm(x), f_norm(y), axes=0)
 
# 左半分にコンター
plt.figure(figsize=(10,5))
plt.subplot(121)
plt.contourf(x,y,z)
 
# 右半分にプロット
plt.subplot(322)
plt.plot(y,z[30,:], "--")
plt.ylim(0,0.2)
 
plt.subplot(324)
plt.plot(y,z[50,:], "r")
plt.ylim(0,0.2)
 
plt.subplot(326)
plt.plot(y,z[90,:], "c-.")
plt.ylim(0,0.2)

出力結果はこちらです。

ポイントになるのはのplt.subplot()の領域指定方法です。

  • plt.subplot(121)で、図の左半分を指定
  • plt.subplot(322)で、図の右上を指定
  • plt.subplot(324)で、図の右中央を指定
  • plt.subplot(326)で、図の右下を指定

下図のように、領域が重ならないようにplt.subplot()の位置指定をしています。

使用済みの領域を指定すると、先に描いていたグラフは表示されないという点に注意しましょう。

上の例ではコンターで使用済み領域(321)、(323)、(325)に、後からグラフを追加してしまうと、コンターは表示されなくなります。

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まとめ

plt.subplot()を用いて、一つの図の中に複数のグラフを並べる方法を紹介しました。

  • plt.subplot()でグラフを追加する場所を指定
  • plt.plot()などでグラフを作成

を繰り返すという点がポイントです！

plt.subplot()をマスターして、キャッチーな伝わるグラフを目指しましょう！

もっとMatplotlibを自由自在に操作したい！という方へのおススメコンテンツはこちらです！

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