綺麗なグラフ

論文の図としても使えるようなグラフをJuliaで書きたいですよね。そんな時はMakieを使いましょう。具体的には、CairoMakieというパッケージを使います。実際に論文に使った図を描くときのコードもご紹介します。

作図例1

例えば、ダミーデータを作る関数を

function makedummy()
    Ms_data = []
    M_data = []
    T_data = []
    for i=1:3
        numdata = 100
        T_i = zeros(numdata)
        Ms_i = zeros(numdata)
        M_i = zeros(numdata)
        for k=1:numdata
            T_i[k],M_i[k],Ms_i[k] = k,cos(k)+rand(),k*sin(k)+rand()
        end
        push!(T_data,T_i)
        push!(M_data,M_i)
        push!(Ms_data,Ms_i)
    end
    return T_data,M_data,Ms_data
end

としておきます。

横軸がT_dataで縦軸が二種類あるようなものを描きたいです。例えば、

using CairoMakie

function main()
    T_data,M_data,Ms_data = makedummy()
    println(T_data)
    println(M_data)
    println(Ms_data)

    f = Figure()
    f1 = Axis(f[1, 1],
        #xlabel = L"T [t]",
        ylabel = L"|M|",
        xscale =log10)
        
    f2 = Axis(f[2, 1],
        xlabel = L"T [t]",
        ylabel =  L"|M_s|",
        xscale =log10)

    colsize!(f.layout, 1, Fixed(400))
    scatterlines!(f1, T_data[3], M_data[3], markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    scatterlines!(f1, T_data[1], M_data[1], markercolor = :red,transparency=true,marker = :star5,label = "dog")
    scatterlines!(f1, T_data[2], M_data[2], markercolor = :green,transparency=true,marker = :utriangle,label = "pig")
    scatterlines!(f2, T_data[3], Ms_data[3], markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    scatterlines!(f2, T_data[1], Ms_data[1], markercolor = :red,transparency=true,marker = :star5,label = "dog")
    scatterlines!(f2, T_data[2], Ms_data[2], markercolor = :green,transparency=true,marker = :utriangle,label = "pig")
    axislegend(f1, merge = true, unique = true,position = :rb)

    save("Tdep.png", f) 
end

main()

のようにすれば描けます。こちらのコードは論文の図を描くのに使いました。

この実行結果は

です。ここではpngとしましたが、pdfとすれば鮮明な図が得られます。ここではf1が上のグラフ、f2が下のグラフになっています。f1=の部分で上のグラフの設定を行っています。scatterlinesは記号と線を結びます。

作図例2

今度は4枚のグラフを一枚の図として入れてみましょう。
コードは

using CairoMakie
function main2()
    T_data,M_data,Ms_data = makedummy()
    println(T_data)
    println(M_data)
    println(Ms_data)

    f = Figure()
    f1 = Axis(f[1, 1],
        #xlabel = L"T [t]",
        ylabel = L"|M|",
        xscale =log10)
        
    f2 = Axis(f[2, 1],
        xlabel = L"T [t]",
        ylabel =  L"|M_s|",
        xscale =log10)

    f3 = Axis(f[1, 2],
        #xlabel = L"T [t]",
        #ylabel = L"|M|"
        )
        
    f4 = Axis(f[2, 2],
        xlabel = L"T [t]",
        #ylabel =  L"|M_s|"
        )

    colsize!(f.layout, 1, Fixed(300))
    colsize!(f.layout, 2, Fixed(300))
    scatterlines!(f1, T_data[3], M_data[3], markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    scatterlines!(f1, T_data[1], M_data[1], markercolor = :red,transparency=true,marker = :star5,label = "dog")
    scatterlines!(f1, T_data[2], M_data[2], markercolor = :green,transparency=true,marker = :utriangle,label = "pig")
    scatterlines!(f2, T_data[3], Ms_data[3], markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    scatterlines!(f2, T_data[1], Ms_data[1], markercolor = :red,transparency=true,marker = :star5,label = "dog")
    scatterlines!(f2, T_data[2], Ms_data[2], markercolor = :green,transparency=true,marker = :utriangle,label = "pig")
    scatterlines!(f3, T_data[3], M_data[3], markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    scatterlines!(f3, T_data[1], M_data[1], markercolor = :red,transparency=true,marker = :star5,label = "dog")
    scatterlines!(f3, T_data[2], M_data[2], markercolor = :green,transparency=true,marker = :utriangle,label = "pig")
    scatterlines!(f4, T_data[3], Ms_data[3], markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    scatterlines!(f4, T_data[1], Ms_data[1], markercolor = :red,transparency=true,marker = :star5,label = "dog")
    scatterlines!(f4, T_data[2], Ms_data[2], markercolor = :green,transparency=true,marker = :utriangle,label = "pig")

    axislegend(f1, merge = true, unique = true,position = :rb)

    save("Tdep2.png", f) 
end

main2()

です。出力は

となります。このコードの数字を色々変えて遊んでみると、自分の好みのグラフが描けるかもしれません。

作図例3

次は、データに対して関数フィッティングを行い、そのフィッティングとデータを同時にプロットしてみます。フィッティングにはLsqFit.jlというパッケージを使いました。

コードは

using CairoMakie
using LsqFit

function main3()
    fdata(x) = 0.2*x^(-1.2)*(1+0.4*rand())
    xs = range(0.1,10,length=20)
    ydata = fdata.(xs)

    @. ffit(x,p) =  (p[1]/x^(p[2]))
    p0 = [0.3,-1]
    fit = curve_fit(ffit, xs, ydata, p0)
    println(fit.param)
    p = fit.param


    f = Figure()
    f1 = Axis(f[1, 1],
        xlabel = "num. of parameters",
        ylabel = L"|L_{\alpha}|",
        xscale =log10,
        yscale =log10,
        aspect = AxisAspect(4/3),
        xlabelsize = 24,
        ylabelsize = 24,
        xticklabelsize = 24,
        yticklabelsize = 24
        )

    colsize!(f.layout, 1, Fixed(600))
    scatter!(f1, xs, ydata, markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    lines!(f1, xs, ffit(xs,p), color = :red,transparency=true,label = "$(p[1])/x^$(p[2])")
    axislegend(f1, merge = true, unique = true,position = :rt)
    save("loss.png", f) 
end
main3()

です。出力結果は、

となります。フォントサイズやアスペクト比なども調整していますので、このコードを参考に色々いじると好みの図が出力できるかもしれません。

刻みを調整したい場合には、例えば、


function main3()
    fdata(x) = 0.2*x^(-1.2)*(1+0.4*rand())
    xs = range(1,100,length=20)
    ydata = fdata.(xs)

    @. ffit(x,p) =  (p[1]/x^(p[2]))
    p0 = [0.3,-1]
    fit = curve_fit(ffit, xs, ydata, p0)
    println(fit.param)
    p = fit.param


    f = Figure()
    f1 = Axis(f[1, 1],
        xlabel = "num. of parameters",
        ylabel = L"|L_{\alpha}|",
        xscale =log10,
        yscale =log10,
        aspect = AxisAspect(4/3),
        xlabelsize = 24,
        ylabelsize = 24,
        xticklabelsize = 24,
        yticklabelsize = 24,
        xticks = ([1,10,50,100]),
        yticks = ([10.0^(-n) for n=0:3])
        )

    colsize!(f.layout, 1, Fixed(600))
    scatter!(f1, xs, ydata, markercolor = :blue,transparency=true,marker = :circle,label = "cat")
    lines!(f1, xs, ffit(xs,p), color = :red,transparency=true,label = "$(p[1])/x^$(p[2])")
    axislegend(f1, merge = true, unique = true,position = :rt)
    save("loss.png", f) 
end
main3()

とすると、

こんな形になります。
その他、どのような設定ができるかは、
公式の例を見てください。