Pythonで円形（極座標）ヒストグラムを描画する方法

Pythonで円形（極座標）ヒストグラムを描画するには、Matplotlibの極座標プロット機能を利用します。以下の手順に従って実装できます。

描画の手順

• numpyを使用して、theta（角度）、radii（半径）、width（幅）のデータポイントを作成します。
• projection='polar' を指定し、現在の図にサブプロットを追加します（nrows=1、ncols=1、index=1）。
• bar()メソッドを使い、theta・radii・widthのデータポイントで棒グラフを作成します。
• radiiとbarsをzip()で組み合わせて反復処理し、各バーの面の色（facecolor）とアルファ値（透明度）を設定します。アルファ値が小さいほど、バーはより透明になります。
• 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
import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.00, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

N = 20
theta = np.linspace(0.0, 2 * np.pi, N, endpoint=False)
radii = 10 * np.random.rand(N)
width = np.pi / 4 * np.random.rand(N)

ax = plt.subplot(111, projection='polar')
bars = ax.bar(theta, radii, width=width, bottom=0.0)

for r, bar in zip(radii, bars):
    bar.set_facecolor(plt.cm.rainbow(r / 10.0))
    bar.set_alpha(0.5)

plt.show()

出力結果

コードの解説

np.linspace(0.0, 2 * np.pi, N, endpoint=False) により、0から2πまでの範囲を20等分した角度を生成しています。endpoint=False を指定することで最後の点（2π）を含めず、各バーが円周上に均等に配置されます。

半径（radii）と幅（width）は乱数で生成されるため、実行するたびに異なるグラフが描かれます。

plt.cm.rainbow(r / 10.0) では、半径の大きさに応じて虹色のカラーマップから色が割り当てられます。これにより、バーの高さが視覚的に区別しやすくなります。また、set_alpha(0.5) によって半透明にすることで、バー同士が重なった部分も確認できるようになります。

極座標ヒストグラムは、風向や方位データなど、周期的な性質を持つデータを可視化する際に特に有効な手法です。