Matplotlibで何千もの円を高速にプロットする方法

Matplotlibで何千もの円を素早く描画したい場合には、matplotlib.collectionsモジュールを活用するのが最適です。本記事では、その中でもCircleCollectionクラスを使った高速な描画方法を解説します。

通常、個々の円をパッチとして1つずつ軸に追加していくと、オブジェクト数が膨大になり描画速度が大きく低下します。一方、CircleCollectionを使えば、すべての円を1つのコレクションとしてまとめて扱えるため、レンダリングが大幅に高速化されます。大量のデータポイントを可視化する際に非常に有効な手法です。

手順

• matplotlibからcollectionsパッケージを、pyplotおよびnumpyと一緒にインポートします。
• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲のパディングを調整します。
• 小さな円の個数を表す変数「num」と、円のサイズを格納する変数「sizes」を初期化します。
• 円パッチのリストを作成します。
• 現在の軸に円パッチのアーティストを追加します。
• 軸のマージンを設定します。
• show()メソッドを呼び出して図を表示します。

コード例

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.collections as mc

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

num = 1000
sizes = 50 * np.random.random(num)
xy = 10 * np.random.random((num, 2))

patches = [plt.Circle(center, size) for center, size in zip(xy, sizes)]

fig, ax = plt.subplots()

collection = mc.CircleCollection(sizes, offsets=xy, transOffset=ax.transData, color='green')
ax.add_collection(collection)

ax.margins(0.01)

plt.show()

出力結果

上記のコードを実行すると、次のような出力が得られます。