[matplotlib] 93. fill_betweenxにより曲線で囲まれたx方向の範囲を塗りつぶし

はじめに

matplotlibのaxes.Axes.fill_betweenxにより、曲線で囲まれた範囲をx方向に塗りつぶす方法について説明する。

コード

	import matplotlib.pyplot as plt
	import numpy as np
	mu, sigma = 0.25, 0.25 # mean and standard deviation
	d1 = np.random.normal(mu, sigma, 100000)
	mu, sigma = .75, 0.25 # mean and standard deviation
	d2 = np.random.normal(mu, sigma, 100000)
	hist1,bins1 = np.histogram(d1, bins=20, range=(-1,2))
	hist2,bins2 = np.histogram(d2, bins=20, range=(-1,2))
	bins1=bins1[:-1]
	bins2=bins2[:-1]
	fig,ax = plt.subplots(figsize=(4,6),dpi=150)
	ax.plot(hist1,bins1,"C2o-",alpha=0.5,label="hist1")
	ax.plot(hist2,bins2,"C6o-",alpha=0.5,label="hist2")
	ax.fill_betweenx(bins1, 0, hist1,facecolor='C3',alpha=0.5, label="0 to hist1")
	ax.fill_betweenx(bins2, 0, hist2,facecolor='C7',alpha=0.5, label="0 to hist2")
	ax.legend()
	plt.savefig("fill_betweenx_1.png",dpi=120)
	plt.show()

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解説

モジュールのインポート

	import matplotlib.pyplot as plt
	import numpy as np

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バージョン

	#version
	import matplotlib
	print(matplotlib.__version__)
	3.3.2
	print(np.__version__)
	1.19.2

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データの生成

	mu, sigma = 0.25, 0.25 # mean and standard deviation
	d1 = np.random.normal(mu, sigma, 100000)
	mu, sigma = .75, 0.25 # mean and standard deviation
	d2 = np.random.normal(mu, sigma, 100000)
	hist1,bins1 = np.histogram(d1, bins=20, range=(-1,2))
	hist2,bins2 = np.histogram(d2, bins=20, range=(-1,2))
	bins1=bins1[:-1]
	bins2=bins2[:-1]

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np.random.normal(mu, sigma, 100000)で平均mu,標準偏差sigmaのガウス分布に従うデータを100000点作成する。
np.histogram(d1, bins=20, range=(-1,2))でd1のデータのヒストグラムのデータ(binと頻度)をbin数20、-1から2の範囲で作成する。
binと頻度のサイズをbins1=bins1[:-1]により合わせている。

fill_betweenxによる塗りつぶし

	fig,ax = plt.subplots(figsize=(4,6),dpi=150)
	ax.plot(hist1,bins1,"C2o-",alpha=0.5,label="hist1")
	ax.plot(hist2,bins2,"C6o-",alpha=0.5,label="hist2")
	ax.fill_betweenx(bins1, 0, hist1,facecolor='C3',alpha=0.5, label="0 to hist1")
	ax.fill_betweenx(bins2, 0, hist2,facecolor='C7',alpha=0.5, label="0 to hist2")
	ax.legend()
	plt.savefig("fill_betweenx_1.png",dpi=120)
	plt.show()

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ax.fill_betweenx(bins1, 0, hist1)により、yがbins1の範囲でx=0からx=histの範囲を塗りつぶす。

whereによる塗りつぶす範囲の指定

	fig,ax = plt.subplots(figsize=(4,6),dpi=150)
	ax.plot(hist1,bins1,"C2o-",alpha=0.5,label="hist1")
	ax.plot(hist2,bins2,"C6o-",alpha=0.5,label="hist2")
	ax.fill_betweenx(bins1, hist1, hist2, where=(hist2 <= hist1), facecolor='C4',alpha=0.5,label="where=(hist2 <= hist1)")
	ax.fill_betweenx(bins2, hist1, hist2, where=(hist2 >= hist1), facecolor='C8',alpha=0.5,label="where=(hist2 >= hist1)")
	ax.legend()
	plt.savefig("fill_betweenx_2.png",dpi=120)
	plt.show()

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where=(hist2 <= hist1)により、hist2がhist1以下となっている範囲のみを塗りつぶすことができる。

interpolate=Trueによる塗りつぶす範囲の補間

	fig,ax = plt.subplots(figsize=(4,6),dpi=150)
	ax.plot(hist1,bins1,"C2o-",alpha=0.5,label="hist1")
	ax.plot(hist2,bins2,"C6o-",alpha=0.5,label="hist2")
	ax.fill_betweenx(bins1, hist1, hist2, where=hist2 <= hist1, facecolor='C4',alpha=0.5,interpolate=False,label="interpolate=False")
	ax.fill_betweenx(bins2, hist1, hist2, where=hist2 >= hist1, facecolor='C8',alpha=0.5,interpolate=True,label="interpolate=True")
	ax.legend()
	plt.savefig("fill_betweenx_3.png",dpi=120)
	plt.show()

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interpolate=Trueとすることで線が交差するところで生じている空白を塗りつぶすことができる。defaultではFalseとなっている。

コードをダウンロード(.pyファイル)

コードをダウンロード(.ipynbファイル)

参考

matplotlib.axes.Axes.fill_betweenx — Matplotlib 3.3.1 documentation

matplotlib.org

numpy.random.normal — NumPy v2.2 Manual

numpy.org

numpy.histogram — NumPy v2.2 Manual

numpy.org