今回はmatplotlibで、subplot()で、一つの図の中に複数のグラフを並べる方法を紹介します。
公式ドキュメントを参考にしたので、興味のある方はチェックしてみて下さい。
はじめに
今回は、pyplot.subplot()を使用して、一つの図の中に複数のグラフを並べる方法を紹介します。
pyplotってなんだ？という方はこちらの記事もご覧ください！
subplot()の概要
pyplot.subplot()を使用すると、一つの図の中に複数の小さなプロット（サブプロット）を作成することができます。
例えば、こんなかんじです。
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subplot()を使用しないと、こうなります。
縦にズラーっと並びます。
subplot()を使うのと使わないのと、どちらが見やすいでしょうか？
subplot()使用の流れ
次の２ステップを繰り返すことで、一つの図の中にグラフを追加していきます。
① subplot()でグラフを追加する場所を指定する
② グラフを作成する
→ 別の場所を指定して、①、②を繰り返す
subplot()で場所を指定した後は、次の指定があるまで、現在のサブプロットがアクティブになります。
この状態でグラフを作成・編集すると、アクティブなサブプロットでグラフが作成・編集されます。
subplot()での場所の指定
subplot()の場所は、引数で指定します。
私は次の方法がオススメです。
%matplotlib inline import matplotlib.pyplot as plt
# サブプロットで場所の指定 plt.subplot(LMN) # L、M、Nは、それぞれ一桁の正数
ここで、subplot(LMN)は、図の領域を縦にＬ個、横にM個に分割して、左上から数えてN番目の領域を指定するということを意味します。
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を図にすると、次のようになります。
subplot(231)は左上、subplot(236)は右下になりますね。
このように、subplot()の引数で分割の仕方と場所を指定します。
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subplot()の使用例
次の sin と cos 関数を例にいくつか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 [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。
例１）グラフを縦に並べる
次のコードを実行すると、縦にグラフを２つ並べて表示できます。
subplotの引数に注目しながらコードを見てください。
# 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つの図の中に縦に２つ並んでいます。
例２）グラフを横に並べる
次のコードを実行すると、横にグラフを２つ並べて表示できます。
subplotの引数に注目しながらコードを見てください。
# 横に並べる
plt.figure(figsize=(12,5))
# １つ目のグラフ
plt.subplot(121)
plt.plot(x, y1)
plt.title("sin curve")
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")
# ２つ目のグラフ
plt.subplot(122)
plt.plot(x, y2, 'r--')
plt.title("cos curve")
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")
出力結果はこちらです。１つの図の中に横に２つ並んでいます。
例３）グラフを縦横に並べる
次のコードを実行すると、縦横それぞれにグラフを２つ並べて表示できます。
subplotの引数に注目しながらコードを見てください。
# 縦横に並べる
plt.figure(figsize=(12,5))
# １つ目のグラフ
plt.subplot(221)
plt.plot(x, y1)
# ２つ目のグラフ
plt.subplot(222)
plt.plot(x, y2, 'r--')
# ３つ目のグラフ
plt.subplot(223)
plt.plot(x, y1**2, "g.")
# ４つ目のグラフ
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４つ並んでいます。
応用編：異なるサイズのグラフを並べる
subplot()の領域指定を工夫することで、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。
# 複雑に並べる
# 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)
出力結果は初めの例のものです。
ここで、ポイントになるのは右側のsubplotの指定の仕方です。
コンター図で使用した領域を避けるように、右側の領域を指定しています。
ここで一つ注意です！
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！
上の例では、コンター図で使用している領域 (321)、(323)、(325)にグラフを追加してしまうと、コンター図は表示されなくなります！
後から追加したグラフが優先されて、上書きしてしまうようです。
まとめ
今回はmatplotlibで、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。
① subplot()でグラフを追加する場所を指定する
② グラフを作成する
→ 場所を別の場所を指定して、①、②を繰り返す
引数は、subplot(LMN)という形で与えて、グラフの領域を縦にＬ個、横にM個に分割して、左上からN番目の位置を指定するということを意味する！
あとは、アクティブなサブプロットでグラフを作成、編集しましょう！