Python Matplotlibでスクリプト実行中に図をリアルタイムに操作する方法

はじめに

PythonのMatplotlibでは、スクリプトの実行中に図をリアルタイムで操作・更新することができます。例えば、データを少しずつ追加しながらグラフの変化を目視で確認したい場合などに便利です。本記事では、plt.pause()を活用して、スクリプト実行中に図をインタラクティブに操作する手順を解説します。

実装の手順

Pythonでスクリプトの実行中に図を操作するには、以下の手順に従います。

1. 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。
2. figure()メソッドを使用して、新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
3. 現在の軸axを取得し、fig.show()で図を表示します。
4. ループ処理の中でplot()メソッドにより線を描画し、fig.canvas.draw()でキャンバスを再描画します。
5. 最終的なプロットの前に、plt.pause()メソッドで一時停止することで、図の更新や操作を可能にします。
6. 図を表示するには、show()メソッドを使用します。

コード例

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

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

fig = plt.figure()
ax = fig.gca()
fig.show()

for i in range(20):
    ax.plot(np.random.randn(10, 1), ls='-')
    fig.canvas.draw()
    plt.pause(0.1)

plt.close(fig)
plt.plot([1, -2, 3, 5, 3, 1, 0])

plt.show()

出力結果

解説

このコードでは、まずfig.show()で空の図ウィンドウを先に表示しておきます。その後、forループ内でランダムなデータをplot()で順次追加し、fig.canvas.draw()によってキャンバスを即座に再描画しています。plt.pause(0.1)は0.1秒間の待機時間を設けると同時に、GUIイベントの処理を行うため、実行中でも図の拡大縮小や移動などの操作が可能になります。

ループが20回完了するとplt.close(fig)で図が閉じられ、続いて別のデータによる最終的なプロットがplt.show()で表示されます。この手法は、シミュレーション結果の逐次可視化やアニメーション的なデータ表示など、さまざまな場面で応用できます。