Matplotlibで円形のcontourf（塗りつぶし等高線図）を作成する方法

matplotlib.pyplot の contourf() を使って円形の等高線図（塗りつぶしコンター）を作成するには、アスペクト比を1:1に設定することがポイントです。以下の手順で実装できます。

手順

• 図のサイズを設定し、plt.rcParams でサブプロット間・周囲の余白を自動調整します。
• NumPy を使用して x、y、a、b、c のデータポイントを作成します。np.meshgrid() でグリッド座標を生成し、c は原点を中心とした同心円状の値になるように計算します。
• plt.subplots() で図とサブプロットを作成します。
• contourf() メソッドを使って塗りつぶし等高線図を描画します。
• set_aspect(1) でX軸とY軸のアスペクト比を等しく設定します。これにより、等高線が正確な円形として表示されます。
• show() メソッドで図を表示します。

コード例

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 図のサイズとレイアウトの自動調整を設定
plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

# -0.5〜0.5の範囲で100個のデータポイントを生成
x = np.linspace(-0.5, 0.5, 100)
y = np.linspace(-0.5, 0.5, 100)

# グリッド座標を作成し、円形の等高線になるよう値を計算
a, b = np.meshgrid(x, y)
c = a ** 2 + b ** 2 - 0.2

# 図とサブプロットを作成
figure, axes = plt.subplots()

# 塗りつぶし等高線図を描画
axes.contourf(a, b, c)

# アスペクト比を1に設定して円形に見せる
axes.set_aspect(1)

plt.show()

出力結果

ポイント解説

この例では c = a² + b² - 0.2 という式により、原点を中心とした同心円状の値を持つデータを作成しています。ここが重要なポイントで、set_aspect(1) を指定しないと、X軸とY軸のスケールが異なるため円が楕円に歪んで表示されてしまいます。アスペクト比を1にすることで、データ上の単位距離が画面上でも等しくなり、真円の等高線図が得られます。