Matplotlibで曲線グラフにカーソル（補助線・マーカー・座標表示）を追加する方法

Matplotlibの曲線にカーソルを追加する手順

Matplotlibで描画した曲線グラフに、マウスの動きに合わせて追従するカーソル（補助線・マーカー・座標表示）を追加すると、グラフ上の任意の点の値を直感的に確認できて非常に便利です。以下の手順で実装できます。

1. 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（余白）を調整します。
2. NumPyを使用して t と s のデータポイントを作成します。
3. figureとサブプロットのセットを作成します。
4. カーソルクラスのインスタンスを作成し、プロット上のカーソル位置を更新できるようにします。
5. mouse_event 内で、マウスの現在位置におけるx・yのデータを取得します。
   • x・yデータポイントのインデックスを取得します。
   • x・yの位置を設定します。
   • テキストの位置を設定し、Aggバッファとマウスイベントを再描画します。
6. plot() メソッドを使って t と s のデータポイントをプロットします。
7. 軸のプロパティを設定します。
8. show() メソッドで図を表示します。

サンプルコード

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

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

class CursorClass(object):
    def __init__(self, ax, x, y):
        self.ax = ax
        self.ly = ax.axvline(color='yellow', alpha=0.5)
        self.marker, = ax.plot([0], [0], marker='o', color='red', zorder=3)
        self.x = x
        self.y = y
        self.txt = ax.text(0.7, 0.9, '')

    def mouse_event(self, event):
        if event.inaxes:
            x, y = event.xdata, event.ydata
            indx = np.searchsorted(self.x, [x])[0]
            x = self.x[indx]
            y = self.y[indx]
            self.ly.set_xdata(x)
            self.marker.set_data([x], [y])
            self.txt.set_text('x=%1.2f, y=%1.2f' % (x, y))
            self.txt.set_position((x, y))
            self.ax.figure.canvas.draw_idle()
        else:
            return

t = np.arange(0.0, 1.0, 0.01)
s = np.sin(2 * 2 * np.pi * t)

fig, ax = plt.subplots()

cursor = CursorClass(ax, t, s)
cid = plt.connect('motion_notify_event', cursor.mouse_event)

ax.plot(t, s, lw=2, color='green')
plt.axis([0, 1, -1, 1])

plt.show()

実行結果

このコードを実行してグラフ上でマウスを動かすと、半透明の黄色い縦線がカーソルのx位置に追従し、赤い丸のマーカーが曲線上の対応するデータポイントを示します。あわせて「x=値, y=値」の形式で、その地点の正確な座標がテキストとしてリアルタイムに表示されます。これにより、sin波などの曲線上の任意の位置にあるデータ値を簡単に読み取ることができます。