Figure と Axes

Matplotlib の基本的な描画要素として、Figure と Axes があり、Figure の中に複数の Axes を配置できるようになっています。 次のプロット画像には、1 つの Figure の中に、2 つの Axes を配置しています。

import matplotlib.pyplot as plt

x = [0, 1, 2, 3]
y = [0, 8, 2, 10]

# Figure の作成
fig = plt.figure(facecolor="lightskyblue", layout="tight", dpi=72, figsize=(6, 3))
fig.suptitle("Figure")

# Axes によるプロット
ax = fig.subplots(1, 2)
ax[0].set_title("Axes 1", loc="left", fontstyle="oblique", fontsize="medium")
ax[0].plot(x, y)
ax[1].set_title("Axes 2", loc="left", fontstyle="oblique", fontsize="medium")
ax[1].plot(x, y)

fig.savefig("img-001.svg")

Figure オブジェクトの subfigures メソッドや add_subfigure メソッドを使うと、Figure の入れ子構造を作ることができます。

Axes インターフェイスと pyplot インターフェイス

Matplotlib を使ったプロット方法には、明示的 Axes インターフェイス を使う方法と、暗黙的 pyplot インターフェイス を使う方法があります。

明示的 Axes インターフェイス (explicit Axes interface)

最初に Figure や Axes オブジェクトの参照を取得し、それらのメソッドを明示的に呼び出して各種パラメーターを設定していく方法です。 オブジェクト指向インターフェイスと呼ばれています。 各オブジェクトを別々に制御できるため、柔軟性が高いです。

import matplotlib.pyplot as plt

x = [0, 1, 2, 3]
y = [0, 8, 2, 10]

fig = plt.figure()   # Figure を作成
ax = fig.subplots()  # Figure 内に Axes を作成
ax.plot(x, y)        # Axes へのプロット

# 次のように Figure と Axes をまとめて取得することも可能
# fig, ax = plt.subplots()
# ax.plot(x, y)

plt.show()

Figure#subplots() メソッドあるいは pyplot.subplots() 関数の引数として、プロット領域の分割数（行数と列数）を渡すと、リストの形で Axes オブジェクトを取得することができます。 次のように、プロット先をインデックスで切り替えることができます。

fig, ax = plt.subplots(1, 2)  # 1 行 2 列に分割されたプロット領域 (Axes) を作成
ax[0].plot(x, y)  # 1 つ目の Axes にプロット
ax[1].plot(x, y)  # 2 つ目の Axes にプロット

暗黙的 pyplot インターフェイス (implicit pyplot interface)

pyplot モジュールが提供する関数を連続して呼び出すことで、内部で描画情報を積み上げていく方法です。 コードとしては、plt.hogehoge() のような関数をたくさん呼び出すことになります。 内部的には Axes オブジェクトのプロット関連メソッドが呼び出されているわけですが、それらの呼び出しは隠蔽されるため、簡単な内容であれば、短いコードで記述することができます。

import matplotlib.pyplot as plt

x = [0, 1, 2, 3]
y = [0, 8, 2, 10]

plt.plot(x, y)  # 内部で保持されている Axes にプロットする

plt.show()

ただし、分割されたチャートを描画するようなケースでは、前述の明示的な Axes を使った方が分かりやすいです。 pyplot インターフェイスを使う方法だと、内部的に現在どの Axes を操作しているのかを意識したコーディングを行う必要があります。

plt.subplot(1, 2, 1)  # 1 行 2 列に分割した描画先の 1 つ目の Axes を選択
plt.plot(x, y)        # 1 つ目の Axes にプロット

plt.subplot(1, 2, 2)  # 1 行 2 列に分割した描画先の 2 つ目の Axes を選択
plt.plot(x, y)        # 2 つ目の Axes にプロット