Matplotlibのsubplot関数を使ってPythonで2つのグラフを作成する方法

Matplotlibとは

Matplotlibは、Pythonで最も広く使われているデータ可視化ライブラリのひとつです。

データの可視化は分析において非常に重要なステップです。数値を一つひとつ確認したり複雑な計算を実行したりしなくても、データ全体の傾向や特徴を直感的に把握できるようになるからです。また、定量的な洞察を相手に効果的に伝える手段としても優れています。

Matplotlibは2次元のグラフ（プロット）を作成するために使用され、オブジェクト指向APIを備えているため、Pythonアプリケーションへのグラフ埋め込みも簡単に行えます。IPythonシェル、Jupyter Notebook、Spyder IDEなど、さまざまな環境で利用できます。

Matplotlib自体はPythonで書かれており、数値計算パッケージであるNumPyを基盤として構築されています。

Matplotlibのインストール方法

Windows環境では、以下のコマンドでMatplotlibをインストールできます。

pip install matplotlib

Matplotlibの主な依存パッケージは以下のとおりです。

Python（バージョン3.4以上）
NumPy
Setuptools
Pyparsing
Libpng
Pytz
FreeType
Six
Cycler
Dateutil

複数のグラフを描画したい場面

2つの異なるデータセットの関係性を比較・分析したい場合など、複数のグラフを並べて表示したいことがあります。このようなときに、1つの図の中に複数のプロットを配置する手法が役立ちます。

ポイント： 本記事では、「subplot」関数を明示的に使用して2つのグラフを作成する方法を紹介します。

サンプルコード

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

x1_val = np.linspace(0.0, 6.0)
x2_val = np.linspace(0.0, 3.0)

y1_val = np.cos(2.3 * np.pi * x1_val) * np.exp(-x1_val)
y2_val = np.cos(2.4 * np.pi * x2_val)

plt.subplot(2, 1, 1)
plt.plot(x1_val, y1_val, 'o-')
plt.title('2 plots using "subplot" function')
plt.ylabel('Plot 1')

plt.subplot(2, 1, 2)
plt.plot(x2_val, y2_val, '.-')
plt.xlabel('x-axis')
plt.ylabel('Plot 2')
plt.show()

出力結果

コードの解説

• 必要なパッケージをインポートし、利便性のためにエイリアス（np、plt）を定義します。

• NumPyライブラリを使用して、2種類の異なるデータセットを作成します。linspaceにより範囲内の等間隔の値が生成されます。

• 「subplot」関数を使って、同じ図の中に2つの独立したグラフ領域を作成します。plt.subplot(2, 1, 1)は「縦2行×横1列のレイアウトのうち、1番目の位置」を意味し、plt.subplot(2, 1, 2)は2番目の位置を指定しています。

• 「plot」関数で各データセットをグラフ化します。線のスタイル（'o-'や'.-'）を指定することで、マーカー付きの折れ線グラフになります。

• title、xlabel、ylabel関数を使って、グラフのタイトルおよびX軸・Y軸のラベルを設定します。

• 最後に「show」関数を呼び出して、作成したグラフを画面に表示します。