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matplotlib – fill_between、fill の使い方

matplotlib – fill_between、fill の使い方
目次

概要

matplotlib の fill_between、fill_betweenx で関数の区間を塗りつぶす、fill でポリゴンの内部を塗りつぶす方法について解説します。

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公式リファレンス

fill_between – 2つの関数の y 軸方向の区間を塗りつぶす

In [1]: 
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

x = np.linspace(0, 10, 1000)
y1 = np.sin(x)
y2 = np.cos(x)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1, "k")
ax.plot(x, y2, "k")
ax.fill_between(x, y1, y2)

plt.show()

マスクで塗りつぶす範囲を限定する

In [2]: 
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1, "k")
ax.plot(x, y2, "k")
ax.fill_between(x, y1, y2, where=x < 5)

plt.show()

ポリゴンの設定

色など設定したい場合は collections.PolyCollection のパラメータで指定できます。

In [3]: 
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y1, "k")
ax.plot(x, y2, "k")
ax.fill_between(x, y1, y2, fc="w", hatch="//")

plt.show()
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2つの折れ線の点の間隔が異なる場合

2つの折れ線の点の間隔が異なる場合は fill_between() の代わりに fill() を使い、以下のようにします。

In [4]: 
x1 = np.linspace(0, 10, 1000)
y1 = np.sin(x1)

x2 = np.linspace(0, 10, 100)
y2 = np.cos(x2)
print(x1.shape, x2.shape)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x1, y1, "k")
ax.plot(x2, y2, "k")
ax.fill(np.append(x1, x2[::-1]), np.append(y1, y2[::-1]))

plt.show()
(1000,) (100,)

fill_betweenx – 2つの関数の x 軸方向の区間を塗りつぶす

In [5]: 
y = np.linspace(0, 4 * np.pi, 100)
x1 = np.sin(y)
x2 = np.cos(y)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(4, 6))
ax.plot(x1, y, c="k")
ax.plot(x2, y, c="k")
ax.fill_betweenx(y, x1, x2)

plt.show()

マスクで塗りつぶす範囲を限定する

In [6]: 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(4, 6))
ax.plot(x1, y, c="k")
ax.plot(x2, y, c="k")
ax.fill_betweenx(y, x1, x2, where=y < 5)

plt.show()

ポリゴンの設定

色など設定したい場合は collections.PolyCollection のパラメータで指定できます。

In [7]: 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(4, 6))
ax.plot(x1, y, c="k")
ax.plot(x2, y, c="k")
ax.fill_betweenx(y, x1, x2, fc="w", hatch="//")

plt.show()
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fill – ポリゴンの内部を塗りつぶす

ax.fill(x, y)
ax.fill(x, y, color)
ax.fill(x, y, x2, y2)
ax.fill(x, y, color1, x2, y2, color2)

1つのポリゴンを描画する

In [8]: 
x = np.array([0, 1, 2, 1])
y = np.array([1, 2, 1, 0])

fig, ax = plt.subplots()
ax.fill(x, y)
ax.set_aspect("equal")

plt.show()

複数のポリゴンを一度に描画する

In [9]: 
x1 = np.array([0, 1, 2, 1])
x2 = x1 + 1
y = np.array([1, 2, 1, 0])

fig, ax = plt.subplots()
ax.fill(x1, y, x2, y)
ax.set_aspect("equal")

plt.show()

色を指定する

In [10]: 
x = np.array([0, 1, 2, 1])
y = np.array([1, 2, 1, 0])

fig, ax = plt.subplots()
ax.fill(x, y, color="r")
ax.set_aspect("equal")

plt.show()
In [11]: 
x1 = np.array([0, 1, 2, 1])
x2 = x1 + 1
y = np.array([1, 2, 1, 0])

fig, ax = plt.subplots()
ax.fill(x1, y, "orange", x2, y, "red")
ax.set_aspect("equal")

plt.show()
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ポリゴンの設定

色など設定したい場合は patches.Polygon のパラメータで指定できます。

In [12]: 
x = np.array([0, 1, 2, 1])
y = np.array([1, 2, 1, 0])

fig, ax = plt.subplots()
ax.fill(x, y, edgecolor="k", fc="w", hatch="o")
ax.set_aspect("equal")

plt.show()