【Python】Matplotlibで色が連続的に変化する単一の線をグラフに描画する方法

Matplotlibでは、1本の線を複数のセグメントに分割してそれぞれ異なる色で描画することで、色が連続的に変化する線を作成できます。以下の手順で実装してみましょう。

実装の手順

• 図（figure）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。
• NumPyを使って x および y のデータポイントを生成します。
• 図とサブプロットのセットを作成します。
• 0から100までの範囲でインデックスを一定間隔ごとに繰り返し処理します。
• ループ内でランダムなRGBカラーを生成し、その色を使って x と y のデータポイントを少しずつプロットしていきます。
• 最後に show() メソッドを呼び出して図を表示します。

サンプルコード

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import random

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

x = np.linspace(1, 10, 100)
y = np.sin(x)
fig, ax = plt.subplots()

for i in range(0, 100, 5):
    r = random.random()
    b = random.random()
    g = random.random()
    color = (r, g, b)
    ax.plot(x[i:i+5+1], y[i:i+5+1], c=color, lw=7)

plt.show()

コードの解説

このコードのポイントは、np.sin(x) で生成した正弦波データを5点ずつの小さなセグメントに分割しているところです。各セグメントは random.random() によって生成された赤（R）・緑（G）・青（B）のランダムな値を組み合わせた色で描画されるため、全体として一本の線が虹色のように変化して見えます。線の太さは lw=7 で指定しており、色の変化がより分かりやすくなっています。

補足：LineCollectionを使う方法

より効率的に色変化のある線を描きたい場合は、matplotlib.collections.LineCollection を使う方法もあります。この手法では、セグメントごとにカラーマップ（例：viridis や rainbow）を適用できるため、ランダムな色ではなく意図したグラデーションを再現性よく表現できます。

出力結果

上記のコードを実行すると、正弦波の曲線がセグメントごとに異なるランダムな色で描画され、色が連続的に変化するカラフルな一本の線が表示されます。