[Python] Matplotlibで2次元のヒストグラム

Matplotlibを用いて2次元のヒストグラム画像を作成する方法については@supersaiakujinさんの記事がおすすめです。

[Python]Matplotlibで2次元ヒストグラムを作成する方法

概要は、「Matplotlib」ライブラリの「hist2d」関数に元データとなる2つのnumpy配列を渡すことで2次元ヒストグラムを作成しています。

元データとなる２つのnumpy配列はそれぞれ、「ｘ座標のみの配列」、「ｙ座標のみの配列」を作成する必要があることは注意が必要です。

このような2次元ヒストグラムは以下のサンプルプログラムで書けます。

hist2d

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.cm as cm

# 元データ
x = (1.1,1.1,3.2,3.1,1.1,2.1,1.1)
y = (-1.1,-2.1,-2.1,-2.1,-3.1,-2.1,-2.1)

# グラフ描画のための前準備
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# ヒストグラム作成 hist2d(配列,配列, 描画範囲指定(下限、上限、分割数), カラーバーの色合い指定)
H = ax.hist2d(x,y, bins=[np.linspace(-5,5,10),np.linspace(-5,5,10)], cmap=cm.jet)
ax.set_title('1st graph')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
fig.colorbar(H[3],ax=ax)
plt.show()

2次元ヒストグラムの値を配列で書き出す

2次元ヒストグラムの値を配列としてテキストファイルやcsvに書き出すにはnumpyのsave関数が便利です。

savetxt

# ヒストグラム作成 hist2d(配列,配列, 描画範囲指定(下限、上限、分割数), カラーバーの色合い指定)
H = ax.hist2d(x,y, bins=[np.linspace(-5,5,10),np.linspace(-5,5,10)], cmap=cm.jet)
np.savetxt("2Dhist-array.txt", H[0], fmt = "%s")

hist2dの返り値をMatplotlibの公式マニュアルで確認すると1つ目の返り値がヒストグラムの値であることが分かります。
そのためH[0]を取り出します。

fmt = "%s"は文字列でフォーマット指定しています。

hist2d
H[0]	ヒストグラムの値(2次元配列)
H[1]	x軸の分割値（1次元配列）
H[2]	y軸の分割値（1次元配列）
H[3]	カラーバー情報(QuadMesh)
Matplotlib.pyplot.hist2d

# ヒストグラム作成 hist2d(配列,配列, 描画範囲指定(下限、上限、分割数), カラーバーの色合い指定)
H = ax.hist2d(x,y, bins=[np.linspace(-5,5,10),np.linspace(-5,5,10)], cmap=cm.jet)
print(H[0])
>>>[[0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 2. 1. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 2. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0.]]

出力される配列を見る限り、y軸に沿って1次元配列が生成されています。

今回のコードをまとめました。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.cm as cm

# 元データ
x = (1.1,1.1,3.2,3.1,1.1,2.1,1.1)
y = (-1.1,-2.1,-2.1,-2.1,-3.1,-2.1,-2.1)

# グラフ描画のための前準備
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# ヒストグラム作成 hist2d(配列,配列, 描画範囲指定, カラーバーの色合い指定)
H = ax.hist2d(x,y, bins=[np.linspace(-5,5,10),np.linspace(-5,5,10)], cmap=cm.jet)
ax.set_title('1st graph')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
fig.colorbar(H[3],ax=ax)
plt.show()

# 2Dヒストグラムのテキストファイルへの書き出し
np.savetxt("2Dhist-array.txt", H[0], fmt = "%s")