Pythonでグラフを描きたいときにmatplotlibの使い方を覚えておくと大変便利ですよね。
Pythonは数あるプログラミング言語の中でも汎用性が高く、さまざまなプログラム開発に使用されています。
それはデスクトップアプリやスマートフォン用アプリ・ゲーム・Webサイト・AI（人工知能）・データ分析などです。
そして特に中でも近年注目を集めている最先端技術のAI（人工知能）やデータ分析で多用されています。
その大きな理由はほかのプログラミング言語にはないライブラリがPythonに備わっているからです。
ライブラリとはよく使用されるプログラムをまとめているプログラム集のことで、PythonにはAI（人工知能）やデータ分析に必要な科学技術計算が行えるライブラリが標準で多数備えられています。
そのためPythonをAI（人工知能）開発やデータ分析に使用すると大変便利であり、それらでよく用いられているライブラリの一つがmatplotlib。
そこで今回はPythonでAI（人工知能）開発・データ分析をするなら、必ず知っておきたいmatplotlibの使い方についてお伝えしましょう。
グラフ描画ライブラリmatplotlibとは
Pythonにはさまざまなライブラリがあります。
その中の有名なものにはAI（人工知能）開発・データ分析に使用されているnumpyやpandas、数学計算で便利なmathなどが備わっています。
matplotlibを使う前に開発環境を整えよう
Matplotlibの使い方を紹介する前に、まず大前提として必要なPythonの開発環境の構築についてお伝えします。
Pythonの開発環境を整える方法は大きく分けると次の3種類です。
①Pythonをパソコンにインストールする
②Anacondaをパソコンにインストールする
③クラウド環境を利用する
そのインストール方法はWindows・MacOS・LinuxのOS別で多少方法に違いがあります。
そのため各OSのインストール方法の詳細については下記のサイトをご参照ください。
matplotlibのインストール方法
Pythonの開発環境が整ったなら、次はmatplotlibのインストールですよね。
これからの説明はOSの中で一番普及しているWindowsでのインストール方法で話を進めていき、このほかのOSやAnacondaなどでの方法については割愛させていただきます。
では次の手順でmatplotlibをインストールしましょう。
①「コマンドプロンプト」を選んで立ち上げ
②pipを更新
py -m pip install -U pip
③matplotlibをインストール
py -m pip install -U matplotlib
これでmatplotlibのインストールは完了しPythonで使用できるようになりました。
matplotlibでのグラフの描き⽅
ではmatplotlibの使い方を紹介していきましょう。matplotlibでのグラフの描き方はグラフの種類やデータによってプログラムの記述の仕方や記述量が変わってきます。
そこで今回は初心者にmatplotlibでグラフの描く方法に使い方に触れていただくため、matplotlibの公式サイトに掲載されている簡単な線グラフのプログラムを紹介します。
それが次のプログラム。
import matplotlib.pyplot as plt
plt.plot([1, 2, 3, 4])
plt.ylabel('some numbers')
plt.show()
そしてグラフの描画手順は以下の通りです。
- まず「import matplotlib.pyplot as plt」でmatplotlibをインポートします。
- 「plt.plot([1, 2, 3, 4])」でグラフ化したいデータを読み込みます。
- 「plt.ylabel(‘some numbers’)」は縦軸（ｙ軸）のラベルです。
- 「plt.show()」でグラフが表示されます。
上記のプログラムで描画できるグラフは下記の公式サイトのページで確認できます。ここで紹介した線グラフを描くためのmatplotlibの使い方は一番簡単な例です。
ほかにどのような例があるかは、公式サイトの他のページにさまざまなグラフのサンプルが公開されているので、そちらをご参照ください。
Pyplotチュートリアル ピプロットインターフェースの紹介。ピプロットの紹介 – matplotlib
matplotlibで描画できるグラフの種類
matplotlibでは読み込んだデータを複数のグラフで表現することができます。その中から今回は代表的な5つのグラフについて紹介しましょう。
折れ線グラフ
時系列に沿って変化するデータの描画に適しています。
棒グラフ
例えば会社の1月から12月までの月別売上高などの比較を分かりやすく可視化できます。
円グラフ
市場に占めるシェアや内閣支持率などを表す際に使用されています。
散布図
このグラフでは2つのデータの相関関係が分かりやすく描画でき、学校の身体測定で身長と体重の関係性などを知りたい場合に使用されています。
ヒストグラム
例えば年代別の人口を比較するなどに適しています。
matplotlibを利⽤する上での注意点
これからmatplotlibの使い方を覚えようとする初心者に向けて注意点とまではいきませんが、事前に知っていただきたいことをお伝えしましょう。
そのためmatplotlibの使い方だけでなく、numpy、pandasの使い方と連携方法を知っておくと便利に使用できます。
そこでmatplotlibと並行してnumpy、pandasの使い方も覚えることをおすすめします。
AI（人工知能）開発やデータ分析・医療の画像解析などで使用されているmatplotlibは、データをグラフにして可視化できるPythonのライブラリです。
matplotlibを使用するためには、大前提としてPythonの開発環境を構築しなければなりません。
その方法は大きく分けて次の3種類です。
- Pythonをパソコンにインストールする
- Anacondaをパソコンにインストールする
- クラウド環境を利用する
このうち一般的なのが「①Pythonをパソコンにインストールする」「②Anacondaをパソコンにインストールする」です。
そしてmatplotlibで描けるグラフの種類は複数ありますが、その中で主なものが次の5つです。
- 折れ線グラフ
- 棒グラフ
- 円グラフ
- 散布図
- ヒストグラム
またmatplotlibを使用するなら、numpy、pandasも一緒に使い方を覚えておきましょう。
データは数値で表されているので分かりにくいものですが、matplotlibはその分かりにくいデータをグラフで理解しやすく表現できる便利なライブラリです。
たとえAI（人工知能）開発・データ分析で使用することがなくても、Pythonでプログラミングをするならmatplotlibやnumpy、pandasの使い方を覚えておいて損はないので習得しておくべきでしょう。
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