Soyukke.Dev

2020-07-19

Juliaでグラフ作成

Juliaのグラフ描画パッケージのPlots.jlの使い方をまとめる．

バージョン

  • Julia v1.1.0

  • Plots v0.26.3

インストール

pyplotをバックエンドとして使う例を書いていく．

pkg> add Plots
pkg> add PyPlot

AnacondaがインストールされていなくてPyPlotをbuildできない場合は

pkg> build PyCall

とすることで自動的にAnacondaがインストールされる．

参考

基本的なplot方法

まず，Plotsモジュールをusingして，pyplot()でバックエンドとしてPyPlotを使用することを明示する．

using Plots
pyplot()

line

点を線でつないで表示する

using Plots
pyplot()

x = 1:10
y = sin.(x)
plot(x, y)

scatter

点をそのままプロット

using Plots
pyplot()

x = 1:10
y = sin.(x)
scatter(x, y)

contour

等高線をプロットする．

変数内容Array size
vxx軸方向のグリッド vx = [0, 1, ..., 10](11, )
vyy軸方向のグリッド vy = [0, 1, ..., 10](11, )
z点(x, y)における値 z = f(x, y)(11, 11)
using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = 0:10
vy = 0:10
z = map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 5)^2 + (y - 5)^2
end
contour(vx, vy, z)

Base.Iteratorsのproductを使うことでvx, vyを使った二次元グリッドの配列を作成できる．各点(x, y)における値を計算してzという配列を作る．

contourf

contour同様．等高線の間の領域が塗り分けられる．

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = 0:10
vy = 0:10
z = map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 5)^2 + (y - 5)^2
end
contourf(vx, vy, z)

surface

z = f(x, y)の平面を描画する．入力しているvx, vy, zはcontourと同様の配列．

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z = map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
surface(vx, vy, z)

heatmap

heatmap図．z = f(x, y)を平面で表示する．

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z =map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
heatmap(vx, vy, z)

基本的なOption

このセクションでは公式のドキュメントhttp://docs.juliaplots.org/latest/examples/pyplot/を参考にしている．

Plots.jlではplotやscatter，contourなど基本的に共通でキーワード引数を追加することでグラフのラベルなどを変更できるのでいくつかの使用例を示します．

title

グラフのタイトルを追加する

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, title="This is Title")

xlabel/ylabel

x軸のラベル

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, xlabel="x-axis")

legend

グラフのlegendの文字列を指定する．

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, label="test legend")

xlims/ylims

グラフの表示範囲を指定する．

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, xlims=(0.3, 0.5))

ylimsも同様に可能．

仕様なのかはわからないがxlims=(0.3, 0.5)とTupleで渡すと綺麗にその範囲だけ表示されるが，xlims=[0.3, 0.5]とArrayで渡すと余分に広く表示される．

xticks/yticks

x軸のticksの変更．x軸の0, 1/3, 2/3, 1でラベル"Γ", "K", "M", "Γ"を表示する．

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, xticks=([0, 1/3, 2/3, 1], ["Γ", "K", "M", "Γ"]))

数字を表示したいだけの場合はxticksにx座標の配列のみを与える．

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, xticks=[0, 1/3, 2/3, 1])

その他，yticksとzticksも同様に可能．

line style

線の種類を変更する

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=30)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, linestyle=:dash)

http://docs.juliaplots.org/latest/examples/pyplot/#line-styles

marker

マーカーの種類を変更する

using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=30)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, marker=:rect)

markerの種類は公式ドキュメント

http://docs.juliaplots.org/latest/examples/pyplot/#marker-types

background_color

グラフの背景色を変更する．RGBAでキーワード引数background_colorに与える．下の例Alpha=0なので背景を透過して保存したいときに使える．

background_color=RGBA{Float64}(0, 0, 0, 0)

あるいは以下のように:black, :whiteなどのSymbolで設定することができる．

background_color=:black
using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, background_color=:pink)

framestyle

図をボーダーラインで囲む

framestyle = :box
using Plots
pyplot()

x = range(0, stop=1, length=100)
y = sin.(x*2pi)
plot(x, y, framestyle=:box)

フレームスタイルの一覧： http://docs.juliaplots.org/latest/examples/pyplot/#framestyle

グリッド線を消す

xgrid, ygridに:noneを指定するとグリッド線を消せる．

using Plots
pyplot()

x = 1:10
y = rand(10)
plot(x, y1, xgrid=:none, ygrid=:none)

線の種類や太さなども変更可能

http://docs.juliaplots.org/latest/examples/pyplot/#magic-grid-argument

軸を反転して表示

using Plots
pyplot()

x = 1:10
y = sin.(x)
plot(x, y, xaxis=:flip)

複数プロット

複数プロットは配列で引数に与えればよい．その他のオプションも配列で渡すことで，個別にオプションを適用可能．

using Plots
pyplot()

x = 1:10
y1 = rand(10)
y2 = rand(10)
plot([x, x], [y1, y2])

colormap

surfaceやcontourなどでプロットした場合のcolormapを変更する．color=:viridisのようにキーワード引数を追加する．キーワード引数colorはline plotなどの場合はlineの色が変わる．

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z =map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
heatmap(vx, vy, z, color=:viridis)

色の一覧は公式のドキュメントで確認できる

http://docs.juliaplots.org/latest/colors/

colorbarを消す

colorbarを消す．バックエンドPyPlotの場合は位置の指定はサポートされていないようで，:topなどのシンボルは働かない．

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z =map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
heatmap(vx, vy, z, colorbar=:none)

colorbarのタイトル

colorbarのタイトルを追加する

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z =map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
heatmap(vx, vy, z, colorbar_title="HOGE HOGE")

clim

colorbarの範囲に制限をかける

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z =map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
heatmap(vx, vy, z, clim=(0.1, 0.3))

フォントの変更

フォント変更の仕方．xticksfontfamilyなどのキーワードで指定できる．

using Plots
using Base.Iterators
pyplot()

vx = range(0, stop=1, length=100)
vy = range(0, stop=1, length=100)
z =map(product(vx, vy)) do (x, y)
    (x - 0.5)^2 + (y - 0.5)^2
end
heatmap(vx, vy, z, titlefontfamily="Yu Gothic", title="日本語のタイトル")

使えるフォントはhttps://qiita.com/driller/items/5569871c6cb6bf7d69d4を参考にPythonで確認した．

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