第十六回　プログラムでグラフを描く

やあ、こんにちは。今日は『グラフの作成』についてやっていこう。

今回は『ｍatplotlib.pyplot』という、あらかじめ組み込まれたプログラムを用いてグラフを描いていく。これを使うためには、プログラムの1行目に『import matplotlib.pyplot as plt』と書く必要がある。

そういうことだ。pltを呼び出すことによって、様々な機能が使えるようになるぞ。はじめに『plt.scatter関数』を用いて散布図を描こう。下の画面を見てほしい。

上のプログラムでは、『plt.scatter関数』を用いて点を3個表示している。

『plt.scatter( x , y , c=’ 色 ‘ )』という」形をしているが、xがx座標、yがy座標、c=’色’で点の色を指定できると言うわけだ。そして、6行目の plt.show() で画面に表示することになる。

うむ、それから今回のプログラムを実行するときは全て『サーバで実行』することに注意してほしい。どういうことか覚えているかな？

そういうことだ。では次に画面に直線を描いてみよう。

for文を使うと、点を少しずつ変化させて直線や曲線を描くことができる。次のプログラムを見てほしい。

上のプログラムでは、for文によって変数xに0から49までの値を代入しながら、y=x を満たす点の座標をplt.scatter関数に代入している。このプログラムを実行するとどうなるか考えてほしい。

うむ、良さそうだな。では、上のプログラムを利用して『y=-2x+5』の直線を描くプログラムを書いてみて欲しい。ただし、直線の色は青とする。

うむ、そこに気づいたのならもう大丈夫だ。そうすると、2次関数

$$y=x^{2}-2x+3$$

のグラフもすぐ描けるだろう？

次に、三角関数のグラフを描いてみよう。これはこれまでのように簡単にはいかないぞ。まず、『math』というプログラムを呼び出す必要がある。次の画面を見てほしい。

上のプログラムでは、2行目で新たに『math』を呼び出している。そして、5行目の『y=math.sin(x＊math.pi / 180)』は数式で、

$$y=\sin (\frac{\pi x}{180})$$

を意味するプログラムだ。サイン関数や円周率の \(\pi\) を使うときは先頭に『math.』をつけて『math.sin(・・・)』や『math.pi』のように表すことに注意してほしい。

そういうことだ。上のプログラムを利用して、新しい『file41』に『y=cosx』のグラフを描いてごらん。

では、最後に折れ線グラフを描いてみよう。まずは下の画面を見てほしい。

上のプログラムでは、与えられたデータのリスト x と y をもとに折れ線グラフを描いている。このように点のデータは、リストとして渡す必要があり、5行目の『plt.plot関数』で折れ線を表示できるのだ。

うむ、y座標のデータを次のように、y1とy2の複数用意することによって、複数の折れ線グラフを描くことができるぞ！実際に書いて実行してみるといいだろう。

うむ、では最後に一つ問題を出すぞ！

x=[1 , 2 ,・・・, 100] とする。ランダムに1から100までの100個の整数を入れたリスト y を作り、折れ線グラフを描いてみよう。

素晴らしい！

ランダム性を実際に目で見ることができたわけだ。どうだ？これがランダムというものだ。

さて、今日はここまでにしよう。次回は『関数を定義する』ことについて学ぼう。では今日もお疲れさん。