直線や帯線をグラフに表示する方法に悩んでいませんか？特定のデータ点や範囲を強調したい場合，適切な手法で直線や帯線をプロットすることが重要です
PythonのMatplotlibでは，水平および垂直の直線を数行のコードで簡単に表示させることができます
この記事では，Matplotlibのhlines, vlines, axhline, axvline, axline, axhspan, axvspanなどの機能を使って，直線や帯線を簡単にグラフに表示する方法を詳しく解説します
無限に長い直線を表示する (axhline, axvline, axline)
無限に長く，軸にまたがる直線を表示します
axhlineとaxvlineは水平，垂直な直線で，axlineは座標を指定して直線を表示することが可能です
水平線 (axhilne)
axhline関数にy座標の数値を指定することで水平線が表示されます
y = 0.75の位置に直線を描画します
- 引数
-
- y (float)：水平線を描画するyの位置
- xmin (float)：初期値は0で，グラフの左端が0，右端が1
- xmax (float)：初期値は1で，グラフの左端が0，右端が1
- 返値
- 公式ドキュメント
下記のタブにコードとフローチャートの解説をしています
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# step1 グラフフレームの作成
fig, ax = plt.subplots()
# step2 Axes.axhlineによる直線の表示
threshold = 0.75
ax.axhline(threshold, color='C0', lw=2)
ax.set_title('Axhline')
ax.set_xlim(0, 1)
ax.set_ylim(0, 1)
ax.set_xlabel('Xlabel')
ax.set_ylabel('Ylabel')
plt.show()
垂直線 (axvline)
axvline関数にx座標の数値を指定することで垂直線が表示されます
x = 0.75の位置に直線を描画します
- 引数
-
- x (float)：垂直線を描画するyの位置
- ymin (float)：初期値は0で，グラフの下端が0，上端が1
- ymax (float)：初期値は1で，グラフの下端が0，上端が1
- 返値
- 公式ドキュメント
# step2 Axes.axvlineによる直線の表示
threshold = 0.75
ax.axvline(threshold, color='C1', lw=2)
座標と傾きを指定した直線 (axline)
axline関数に座標を2つもしくは座標1つと傾きを指定することで任意の直線が表示されます
- 引数
-
- xy1 (float)：直線が通る座標
- xy2 (float)：2つ目の座標．xy2を設定した場合，slopeを設定しません
- slope (float)：直線の傾き．slopeを設定した場合，xy2は設定しません
- 返値
- 公式ドキュメント
(0, 0)と(4, 8)の座標を通る直線を描画します
# step2 Axes.axlineによる直線の表示
ax.axline((0, 0), (4, 8), color='red', lw=2)
座標(0, 0)で傾き0.5の直線を描画します
# step2 Axes.axlineによる直線の表示
ax.axline((0, 0), slope=0.5, color='#0097a7', lw=2)
水平な直線を表示する (Axes.hlines)
水平な直線をMatplotlibで表示するにはAxes.hlinesという関数を使います
xの範囲を指定することで好きな長さの直線が表示されます
- 引数
-
- y (float, 配列)：水平線を描画したいyの位置
- xmin, xmax (float, 配列)：水平線の始点と終点
- colors (リスト)：線の色
- linestyles：線のスタイル（dashed, –）
- label (文字列)：ラベル
- 返値
- 公式ドキュメント
下記のタブにコードとフローチャートの解説をしています
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# step1 データの作成
t = np.arange(0.0, 5.0, 0.1)
s = np.exp(-t) + np.sin(2 * np.pi * t) + 1
# step2 グラフフレームの作成
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(s, t, '^')
# step3 Axes.hlinesによる水平線の表示
ax.hlines(t, 0, s, lw=2)
ax.set_xlabel('time (s)')
ax.set_title('Horizontal lines demo')
plt.show()
垂直な直線を表示する (Axes.vlines)
垂直な直線をMatplotlibで表示するにはAxes.vlinesという関数を使います
yの範囲を指定することで好きな長さの直線が表示されます
- 引数
-
- x (float, 配列)：垂直線を描画したいyの位置
- ymin, ymax (float, 配列)：垂直線の始点と終点
- colors (リスト)：線の色
- linestyles：線のスタイル（dashed, –）
- label (文字列)：ラベル
- 返値
- 公式ドキュメント
ax.plot(t, s, '^')
ax.vlines(t, 0, s, lw=2)
plt.show()
無限に長い帯線を表示する (axhspan, axvspan)
線ではなく好きな幅を持つ帯線を表示させることも可能です
axhspanは水平な帯線, axvspanは垂直な帯線を表示できます
水平な帯線 (axhspan)
axhspan関数にyの最大値と最小値を指定することで水平な帯線が表示されます
ymin = 5, ymax = 8で指定して描画しました
- 引数
-
- ymin (float)：帯線の最小値のy座標
- ymax (float)：帯線の最大値のy座標
- xmin (float)：初期値は0で，グラフの左端が0，右端が1
- xmax (float)：初期値は1で，グラフの左端が0，右端が1
- 返値
- 公式ドキュメント
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# step1 データの作成
min_value = 5
max_value = 8
# step2 グラフフレームの作成
fig, ax = plt.subplots()
# step3 Axes.hspanによる水平帯線の表示
ax.axhspan(min_value, max_value, color='C0', alpha=0.7)
ax.set_title('Axhspan')
ax.set_xlim(0, 10)
ax.set_ylim(0, 10)
ax.set_xlabel('Xlabel')
ax.set_ylabel('Ylabel')
plt.show()
垂直な帯線 (axvspan)
axvspan関数にxの最大値と最小値を指定することで水平な帯線が表示されます
xmin = 5, xmax = 8で指定して描画しました
- 引数
-
- xmin (float)：帯線の最小値のx座標
- xmax (float)：帯線の最大値のx座標
- ymin (float)：初期値は0で，グラフの左端が0，右端が1
- ymax (float)：初期値は1で，グラフの左端が0，右端が1
- 返値
- 公式ドキュメント
# step3 Axes.vspanによる垂直帯線の表示
ax.axvspan(min_value, max_value, color='C1', alpha=0.7)
ax.set_title('Axvspan')
参考文献
任意の直線を表示するhlinesとvlinesの公式ドキュメント
無限に長い直線を表示するaxhline, axvline, axlineの公式ドキュメント
無限に長い帯線を表示するaxhspanとaxvspanの公式ドキュメント
お疲れ様でした
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