PythonのXlsxWriterモジュールでExcelシートに散布図を作成・プロットする方法

散布図（Scatter Plot）とは、デカルト座標系（直交座標）を利用して、データセット内の通常2つの変数の値を点として視覚化するグラフの一種です。各点に色やマーカーの種類を割り当てることで、3つ目の変数の情報も同時に表示することができます。

PythonのXlsxWriterモジュールを使えば、コードから直接Excelファイルを生成し、その中に散布図を挿入できます。ここでは、実際に動作するサンプルコードを通じて、基本的な流れを解説します。

サンプルコード

以下のコードでは、「Number」「Batch 1」「Batch 2」の3列のデータをワークシートに書き込み、それをもとに2つの系列を持つ散布図を作成してセルE2に挿入します。

# xlsxwriterモジュールをインポート
import xlsxwriter

# Workbook()には必須引数として、作成したいファイル名を指定します
workbook = xlsxwriter.Workbook('chart_scatter.xlsx')

# add_worksheet()メソッドで新しいワークシートを追加します
worksheet = workbook.add_worksheet()

# add_format()メソッドでセルの書式を定義するFormatオブジェクトを作成します
# ここでは太字（bold）のフォーマットオブジェクトを作成しています
bold = workbook.add_format({'bold': 1})

# データリストを作成
headings = ['Number', 'Batch 1', 'Batch 2']

data = [
    [2, 3, 4, 5, 6, 7],
    [80, 80, 100, 60, 50, 100],
    [60, 50, 60, 20, 10, 20],
]

# 太字フォーマットを適用しながら「A1」から1行分の見出しを書き込みます
worksheet.write_row('A1', headings, bold)

# 「A2」「B2」「C2」を起点として、それぞれの列データを書き込みます
worksheet.write_column('A2', data[0])
worksheet.write_column('B2', data[1])
worksheet.write_column('C2', data[2])

# add_chart()メソッドでワークシートに追加できるチャートオブジェクトを作成します
# ここではタイプに「scatter」（散布図）を指定しています
chart1 = workbook.add_chart({'type': 'scatter'})

# add_series()メソッドでチャートにデータ系列を追加します

# --- 1つ目の系列を設定 ---
# A1形式の文字列で範囲を指定します（'=Sheet1!$A$1' は ['Sheet1', 0, 0] と同等）
# 注意：「=」と「Sheet1」、「Sheet1」と「!」の間にスペースを入れないでください。
# スペースが入ると警告が発生します
chart1.add_series({
    'name':       '=Sheet1!$B$1',
    'categories': '=Sheet1!$A$2:$A$7',
    'values':     '=Sheet1!$B$2:$B$7',
})

# --- 2つ目の系列を設定 ---
# 範囲の指定にはリスト構文も使用できます：
# [シート名, 開始行, 開始列, 終了行, 終了列]
chart1.add_series({
    'name':       ['Sheet1', 0, 2],
    'categories': ['Sheet1', 1, 0, 6, 0],
    'values':     ['Sheet1', 1, 2, 6, 2],
})

# グラフのタイトルを設定
chart1.set_title({'name': 'Results of data analysis'})

# X軸のラベルを設定
chart1.set_x_axis({'name': 'Test number'})

# Y軸のラベルを設定
chart1.set_y_axis({'name': 'Data length (mm)'})

# Excelの組み込みチャートスタイルを設定
chart1.set_style(11)

# チャートをワークシートに挿入します
# チャートの左上隅はセルE2にアンカーされます
worksheet.insert_chart('E2', chart1)

# 最後にclose()メソッドを呼び出してExcelファイルを保存・終了します
workbook.close()

コードのポイント解説

1. ワークブックとワークシートの準備

xlsxwriter.Workbook()にファイル名を渡すと新しいExcelファイルが作成され、add_worksheet()でその中にワークシートを追加できます。戻り値のオブジェクトを通じて、以降のすべての操作を行います。

2. データの書き込み

write_row()は1行単位、write_column()は1列単位でデータを書き込むための便利なメソッドです。見出し行にはadd_format()で作成した太字フォーマットを適用し、可読性を高めています。

3. 散布図オブジェクトの生成

add_chart()の引数で{'type': 'scatter'}を指定すると、散布図用のチャートオブジェクトが生成されます。この部分を変更すれば、折れ線グラフや棒グラフなど他の種類のチャートも同じ手順で作成できます。

4. データ系列（シリーズ）の追加方法は2通り

• A1形式の文字列：'=Sheet1!$B$2:$B$7'のように、Excelでおなじみのセル参照の書き方で範囲を指定します。スペースを挟むとエラーになるため注意が必要です。
• リスト形式：['Sheet1', 開始行, 開始列, 終了行, 終了列]のようにゼロ始まりのインデックスで範囲を指定します。プログラム的に範囲を計算したい場合に便利です。

5. グラフの体裁を整える

set_title()、set_x_axis()、set_y_axis()でタイトルと軸ラベルを設定でき、set_style()に番号を渡すことでExcel組み込みの配色スタイルを一括適用できます。

6. 挿入位置とファイルの保存

insert_chart()の第1引数にセル番地を指定すると、そのセルを左上隅としてチャートが配置されます。最後にclose()を忘れるとファイルが正しく保存されないので、必ず呼び出しましょう。

まとめ

XlsxWriterを使えば、PythonのスクリプトだけでExcelファイルへのデータ書き込みから散布図の挿入までを自動化できます。レポート生成やデータ分析結果の配布などを定期的に行う場合、この手法を活用することで作業を大幅に効率化できるでしょう。