モモノキ＆ナノネと一緒にMatplotlibで円を描く方法を練習しよう
Matplotlibで円を描く方法と簡単な信号機アニメーションに挑戦
今回はMatplotlibを使って、円を作図する練習をやってみよう。
ただ丸を描くだけ？
うん。丸を描くだけだよ。
前に試した正弦波以外の作図アニメーションをやろとしたんだけど、図形の描き方が分からなかったから調べてみた。
なるほど。グラフに図形を付け加えたいときもありそうだから、描き方を覚えてみる。
Matplotlibで図形を描くには『patches』を使えばいいみたい。円はpatches.Circle()で描けるよ。コードはこんな感じで、引数xyに中心座標、radiusに半径を指定すればOK。
# Jupyter Notebook上でインタラクティブに表示
%matplotlib nbagg
# %matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
fig, ax = plt.subplots(figsize=(3, 3))
circle = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0)
ax.add_patch(circle)
# plt.show()
円じゃなくて扇形だけど？
全表示されていないだけで、軸スケールを調整すれば円になるよ。
ナノネ、set_xlimとset_ylimで、円が全部収まるように軸範囲を設定してみて。
fig, ax = plt.subplots(figsize=(3, 3))
ax.set_xlim(-1.5, 1.5) # x軸範囲
ax.set_ylim(-1.5, 1.5) # y軸範囲
circle = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0)
ax.add_patch(circle)
隠れてたところも表示したら、ちゃんと円になった。
軸範囲の設定が面倒だったら、自動調整を利用してもOKだよ。axis('scaled')と.set_aspect('equal')を使うと、データに応じてスケールとアスペクト比を調整してくるよ。
fig, ax = plt.subplots(figsize=(3, 3))
# ax.set_xlim(-1.5, 1.5) # x軸範囲
# ax.set_ylim(-1.5, 1.5) # y軸範囲
circle = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0)
ax.add_patch(circle)
ax.axis('scaled')
ax.set_aspect('equal')
軸の自動調整も便利だね。
色設定はpatches.Circle()のオプション引数で設定できるよ。
fc（face color）で塗り潰す色、ec（edge color）で円周の線色をそれぞれ設定できるよ。色の指定方法はカラー名やRGBなど多数あるからお好みで。
fig, ax = plt.subplots(figsize=(3, 3))
circle = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0,
fc='y',
ec='r'
)
ax.add_patch(circle)
ax.axis('scaled')
ax.set_aspect('equal')
円周を赤、中を黄色に変更してみた。
塗り潰しが不要なときは、オプション引数でfill=FalseとすればOKだよ。
fig, ax = plt.subplots(figsize=(3, 3))
circle = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0,
ec='r',
fill=False
)
ax.add_patch(circle)
ax.axis('scaled')
ax.set_aspect('equal')
OK、塗り潰し無くなった。
線の太さはlinewidthで設定できるよ。
fig, ax = plt.subplots(figsize=(3, 3))
circle = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0,
ec='r',
linewidth=10,
fill=False
)
ax.add_patch(circle)
ax.axis('scaled')
ax.set_aspect('equal')
線を太くしてみた。
オプションで設定できる項目は他にもたくさんあるから、詳しくは公式ドキュメントを調べてみてね。
matplotlib.patches.Circle（公式ドキュメント）
matplotlib.patches.Circle：外部サイト
ナノネ、円の練習の最後に信号機を作図してみて。
信号機？
三色の円を並べるだけね。
fig, ax = plt.subplots()
ax.patch.set_facecolor('#cccccc') # axesの背景色
circle_green = patches.Circle(xy=(-2.5, 0), radius=1.0,
ec='gray', fc='g') # 青信号(緑色)
circle_yellow = patches.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0,
ec='gray', fc='y') # 黄信号
circle_red = patches.Circle(xy=(2.5, 0), radius=1.0,
ec='gray', fc='r') # 赤信号
ax.add_patch(circle_green)
ax.add_patch(circle_yellow)
ax.add_patch(circle_red)
ax.axis('scaled')
ax.set_aspect('equal')
信号機の作図完了。
信号機できたね！
せっかくなので、前に練習したアニメーション方法で一色ずつ点灯させてみよう。冗長的だけど下のコードでも点灯できるよ。
# Jupyter Notebook上でインタラクティブに表示
%matplotlib nbagg
# %matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
# import matplotlib.patches as patches
import matplotlib.animation as animation
fig, ax = plt.subplots(figsize=(4, 2))
fig.patch.set_alpha(1.0) # figure不透明
ax.patch.set_facecolor('#cccccc') # axesの背景色
plt.axis([-4, 4, -1.5, 1.5])
ax.set_aspect('equal')
# 信号機（3色分）
# patches.Circle()ではアニメーションが動作せず、plt.Circleに変更した
circle_green = ax.add_patch(plt.Circle(xy=(-2.5, 0), radius=1.0, ec='gray', fc='gray'))
circle_yellow = ax.add_patch(plt.Circle(xy=(0, 0), radius=1.0,ec='gray', fc='gray'))
circle_red = ax.add_patch(plt.Circle(xy=(2.5, 0), radius=1.0,ec='gray', fc='gray'))
def init():
# initialize :nothing
return fig,
def animate(i):
if i==0: # 青信号
circle_green.set_fc('#00cc55')
circle_yellow.set_fc('gray')
circle_red.set_fc('gray')
elif i==1: # 黄信号
circle_green.set_fc('gray')
circle_yellow.set_fc('#ffcc00')
circle_red.set_fc('gray')
elif i==2: # 赤信号
circle_green.set_fc('gray')
circle_yellow.set_fc('gray')
circle_red.set_fc('#cc0000')
return fig,
ani = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init,
frames=3, interval=1000, blit=True)
plt.show()
# gifファイルに出力
ani.save("traffic-light.gif", writer='imagemagick') # gifファイルに出力（ImageMagick利用）
保存したgif画像を表示すると、こんな感じて動くよ。
信号機の点灯、うまくいったね。
でも、データ解析になにか役立つ？
．．．．。
またね。
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