NumPy / pandas / Matplotlib とは

NumPy、pandas、Matplotlib などのライブラリは組み合わせて使用することの多いライブラリで、それぞれ下記のような特徴を持っています。

NumPy - 数値計算ライブラリ (numpy.org)

C で実装された高速な多次元配列である ndarray（通称 NumPy 配列）、及び関連メソッドを扱うことができます。 Python のみで行列を表現しようとすると、配列の配列（要素ごとに可変長）を作ることになりますが、NumPy 配列ではn x m の固定サイズ、単一タイプのデータとして扱うことで非常に高速な計算処理を行えるようになっています。

pandas – 数値解析ライブラリ (pandas.pydata.org)

R 言語のような数値解析を行うことができるライブラリです。 データファイルの読み込み、加工、集計、可視化までを総合的に行うことができます。 データのプロットには内部で Matplotlib を使用しており、pd.DataFrame.plot() がラッパーとして提供されています。

Matplotlib – グラフ描画ライブラリ (matplotlib.org)

単独でグラフを描画するために使用できるライブラリですが、pandas による計算結果を描画するために内部で使用されています。

NumPy / pandas / Matplotlib のインストール

Python 3.4 以降はパッケージ管理のための pip コマンドが標準で搭載されているので、これを使って NumPy と pandas と Matplotlib をインストールするのがお手軽です。 まずは、pip コマンド自体を最新にアップグレードします。

$ pip install --upgrade pip

引き続き、NumPy と Matplotlib のインストールを行います。

$ pip install numpy
$ pip install pandas
$ pip install matplotlib

これで、import numpy、import pandas、import matplotlib といった感じでインポートできるようになります。

慣例になっている別名

各ライブラリを import するときは、下記のように略称 (plt, np, pd) を定義して使用するのが慣例ととなっています。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pandas as pd

トラブルシューティング: tkinter モジュールが見つからない

import matplotlib.pyplot などを実行したときに、下記のように tkinter モジュールが足りないというエラーが出ることがあります。

ImportError: No module named 'tkinter'

tkinter は GUI ライブラリの Tk を Python から利用できるようにしたモジュールです。 Tk 自体はもはや時代遅れの GUI ライブラリですが、matplotlib ではまだ Tk を使用しているので、tkinter のインストールが必要です。 Linux の場合は、python3-tk パッケージを導入すれば、Python 内で tkinter モジュールをインポートできるようになります。

$ sudo apt-get install python3-tk

Windows の場合は、Python のインストーラ を実行して、 “tcl/tk and IDLE” という項目にチェックをいれてインストールしてください。