目的

xy平面上のデータzをプロットするために等高線図を作ります。
Excelのグラフで一応等高線グラフはあるんですが、
下記のようなグリッドのデータが存在する前提の機能のようで使えない場合が多いです。
例えば実験データなどはところどころ抜けがあったり、等間隔のグリッドですらない場合が多いので、xy面内分布を図示するのには使えません。

	y1	y2	y3	y4
x1	z11	z12	z13	z14
x2	z21	z22	z23	z24
x3	z31	z32	z33	z34
x4	z41	z42	z43	z44

シナリオ

ランダムなx,yとそれに対応するzの計3列からなるデータがあります。
これの等高線図を作ることにします。
(zの値は今回sin^2(x)+cos^3(y)としています。しっかり等高線図を作れているか確認するためにzをx,yの関数としましたが、以下のコードは実際にはzが適当な値でも機能します)

コード

python in excelはセルの数式として=PYを入力することで数式バーがpython コード入力領域へと変化しpythonコードを書けるようになります。

セルに入力するコード

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.interpolate import griddata
#データの定義 x,y,z,グラフのタイトル,のセル範囲を設定する
x0=xl("C2:C50")
y0=xl("D2:D50")
z0=xl("E2:E50")
title=xl("A3")
lower_limit=xl("A5")
higher_limit=xl("A7")

#データの加工
x1=x0.to_numpy().flatten()
y1=y0.to_numpy().flatten()
z=z0.to_numpy().flatten()


df=pd.DataFrame({'x':x1,'y':y1,'z':z})
df = df.dropna()

#プロット先を作る
x = np.array(sorted(set(df.x))) # setで重複を除いたのち、ソート
y = np.array(sorted(set(df.y))) # setで重複を除いたのち、ソート
x_fine = np.linspace(x.min(), x.max(), len(x) * 5 - 1)  # グリッドを5倍に
y_fine = np.linspace(y.min(), y.max(), len(y) * 5 - 1)  # グリッドを5倍に
X, Y = np.meshgrid(x_fine, y_fine)

#Zのプロットを作る
# 不規則なデータを補間してグリッドにマッピング
grid_z = griddata((df['x'], df['y']), df['z'], (X, Y), method='linear')


#形を整える
plt.rcParams["figure.figsize"] = [4,4]
ax = plt.subplot(111) # axesの設定
ctf = ax.contourf(X, Y, grid_z, levels=np.linspace(lower_limit,higher_limit,25),vmin=lower_limit, vmax=higher_limit, cmap="jet") # コンター
colb = plt.colorbar(ctf, pad=0.1, orientation="vertical") # カラーバー
colb.set_label("z", fontname="Arial", fontsize=6) # カラーバーのラベル
plt.title(title, fontsize=10, fontname="Arial", pad=20)

#描画
plt.show()

結果

セルの右クリックメニューで「セルの上にプロットを表示」を選ぶとプロットが出てきます。
いい感じの等高線図ができてます。
(本来のsin^2(x)+cos^3(x)にかなり近いのでうまくいってそうです)

何をしているか雑な解説

描画にmatplotlibを使うとしても、データの等高線を作るにはグリッド形式にしてやる必要があるので、まずグリッドを用意してやり、その後元データからグリッド上にデータを補完するという手順を踏んでいます。
(meshgridのデータの記法は初見だとちょっと混乱しそうな気がしますが、ここでは説明を省きます。)

#グリッドを用意している部分
X, Y = np.meshgrid(x_fine, y_fine)

#グリッド上にデータを保管している部分
grid_z = griddata((df['x'], df['y']), df['z'], (X, Y), method='linear')

おわり

Excelでmatplotlib使えるなんていい時代になりましたね。