Matplotlibで日時軸上に長方形をプロットする方法を解説

Matplotlibを使用して日時（datetime）軸上に長方形を描画するには、以下の手順に従います。

• 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。
• 新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
• add_subplot()メソッドを使って、サブプロット配置の一部として図にAxes（軸オブジェクト）を追加します。
• 長方形を定義するために、Pythonのdatetimeとmatplotlib.datesを組み合わせて、アンカーとなる基準点を求めます。
• add_patch()メソッドを使って、軸にPatch（長方形パッチ）を追加します。
• x軸の主目盛りに対してロケーターとフォーマッターを設定し、日付を見やすい形式で表示できるようにします。
• x軸とy軸それぞれの表示範囲（スケール）を指定します。
• show()メソッドを呼び出して、図を画面に表示します。

コード例

from datetime import datetime, timedelta
from matplotlib.patches import Rectangle

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.dates as mdates

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

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111)

startTime = datetime.now()
endTime = startTime + timedelta(seconds=1)
start = mdates.date2num(startTime)
end = mdates.date2num(endTime)

width = end - start
rect = Rectangle((start, 0), width, 1, color='red')
ax.add_patch(rect)

locator = mdates.AutoDateLocator(minticks=3)
formatter = mdates.AutoDateFormatter(locator)

ax.xaxis.set_major_locator(locator)
ax.xaxis.set_major_formatter(formatter)

plt.xlim([start - width, end + width])
plt.ylim([-.5, 1.5])

plt.show()

処理のポイント

このコードでは、まずmdates.date2num()を使ってdatetimeオブジェクトをMatplotlib内部の日時数値に変換しています。これにより、開始時刻と終了時刻から長方形の幅（width）を計算できます。

次に、Rectangle((start, 0), width, 1, color='red')で左下の座標・幅・高さを指定した赤い長方形を作成し、add_patch()で軸に追加します。

さらに、AutoDateLocatorとAutoDateFormatterを設定することで、x軸の目盛りが自動的に適切な日時形式で表示されます。最後にxlim()とylim()で表示範囲を調整すれば、長方形が見切れずに収まるグラフになります。

出力結果

上記のコードを実行すると、現在時刻から1秒間の範囲を示す赤い長方形が、日時ラベル付きのx軸上に描画されたグラフが表示されます。