[python] matplotlib의 figure(그림)과 axes(좌표축)

여러 개의 그래프

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 여러 개의 그래프를 그릴 경우 figure과 axes이라는 개념을 사용해야한다. figure은 그림 전체, axes는 그 내부의 좌표축이다. 그림으로 본 다면 다음과 같다.

figre-axes

 실제로 그래프를 2개 그리는 경우를 예로 살펴보자. 

  [경우1] figure을 1개 준비해서, 그 안에 axes를 2개 만드는 경우

  [경우2] figure을 2개 준비해서, 그 안에 axes를 1개씩 만드는 경우

 왼쪽이 [경우1]에 대한 그림, 오른쪽은 [경우2]에 대한 그림이다. 

 코드로 나타낸다면 다음과 같다.

# [경우1]

x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
 
# figure는 1개
plt.figure(figsize=(3, 4))
 
plt.subplot(2,1,1)
plt.plot(x, y1)
 
plt.subplot(2,1,2)
plt.plot(x, y2)
 
plt.show()

# [경우2]

x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
 
# 첫 번째 figure
plt.figure(figsize=(3, 2))
plt.plot(x, y1)
 
# 두 번째 figure
plt.figure(figsize=(3, 2))
plt.plot(x, y2)
 
 
plt.show()

 figure 메소드로 figure을 작성하고, subplot 메소드로 axes를 만들고 있다.

 출력하면 다음과 같다.

[경우1]의 출력 결과

[경우2]의 출력 결과

파일을 저장할 때에는 figure단위로

 출력 결과를 파일로 저장할 때에는 savefig메소드를 사용한다.

plt.savefig("image.png")

 figure 단위로 저장되므로, 두 개의 그래프를 하나의 파일로 저장하고 싶다면 전자, 그렇지 않다면 후자의 방법으로 출력하여 저장하도록 하자.

 

 

subplot

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그리드(grid)상에 그래프를 배치

 그리드상에 일정한 규칙으로 그래프를 배치하고 싶은 경우에는 subplot메소드를 사용한다.

subplot(행의 수, 열의 수, 플롯 번호)

 행의 수 x 열의 수로 형성된 그리드에 figure가 분할되어. 플롯 번호의 위치에 좌표축이 만들어진다.

 플롯 번호는 윈쪽 위가 1로 오른쪽 방향, 아래 방향으로 감에 따라 값이 커진다. 예를 들어 2x2의 그리드의 경우는 아래와 같이 된다.

1	2
3	4

x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
y3 = x ** 3
y4 = x ** 4
 
plt.figure(figsize=(6,4))
 
# 왼쪽 위
plt.subplot(2,2,1)
plt.plot(x, y1)
 
# 오른쪽 위
plt.subplot(2,2,2)
plt.plot(x, y2)
 
# 왼쪽 아래
plt.subplot(2,2,3)
plt.plot(x, y3)
 
# 오른쪽 아래
plt.subplot(2,2,4)
plt.plot(x, y4)
 
plt.show()

plt.subplot(2, 2, 1)는 컴마를 생략해 plt.subplot(221) 와 같이 쓸 수 있다. 코드의 결과는 다음과 같다.

다른 작성방법

위의 샘플 코드는 아래의 두 가지 방법으로 바꿔서 작성할 수 있으며, 결과는 동일하다.

좌표를 먼저 확보하는 방법

x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
y3 = x ** 3
y4 = x ** 4
 
fig, axs = plt.subplots(2, 2, figsize=(6, 4))
 
# 왼쪽 위
axs[0, 0].plot(x, y1)
 
# 오른쪽 위
axs[0, 1].plot(x, y2)
 
# 왼쪽 아래
axs[1, 0].plot(x, y3)
 
# 오른쪽 아래
axs[1, 1].plot(x, y4)
 
plt.show()

figure에 add_subplot

x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
y3 = x ** 3
y4 = x ** 4
 
fig = plt.figure(figsize=(6, 4))
 
# 왼쪽 위
ax1 = fig.add_subplot(2, 2, 1)
ax1.plot(x, y1)
 
# 오른쪽 위
ax2 = fig.add_subplot(2, 2, 2)
ax2.plot(x, y2)
 
# 왼쪽 아래
ax3 = fig.add_subplot(2, 2, 3)
ax3.plot(x, y3)
 
# 오른쪽 아래
ax4 = fig.add_subplot(2, 2, 4)
ax4.plot(x, y4)
 
plt.show()

 

 

axes

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자유롭게 그래프를 배치

 자유롭게 그래프를 배치하고 싶은 경우 axes 메소드를 사용한다.

axes([왼쪽, 아래, 폭, 높이])

 각 값은 0부터 1사이의 소수만 지정할 수 있다.

x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
 
fig = plt.figure(figsize=(6, 4))
 
plt.axes([0.1, 0.1, 0.8, 0.8])
plt.plot(x, y1)
 
plt.axes([0.6, 0.2, 0.25, 0.3])
plt.plot(x, y2)
 
plt.show()

 출력 결과는 다음과 같다.

 

 

 

gridspec

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그리드 상에 불규칙적으로 배치

 GridSpec를 사용하면, 그리드 상에 불규칙적으로 그래프를 배치할 수 있다.

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.gridspec as gridspec
import numpy as np
 
x = np.linspace(-3, 3, 20)
y1 = x
y2 = x ** 2
y3 = x ** 3
y4 = x ** 4
 
plt.figure(figsize=(6, 4))
gs = gridspec.GridSpec(2,3)
 
plt.subplot(gs[0, :2])
plt.plot(x, y1)
plt.text(-2, 1.5, 'gs[0, :2]', size=15)
 
plt.subplot(gs[:, -1])
plt.plot(x, y2)
plt.text(-2, 8, 'gs[:, -1]', size=15)
 
plt.subplot(gs[1, 0])
plt.plot(x, y3)
plt.text(-2, 17, 'gs[1, 0]', size=15)
 
plt.subplot(gs[1, 1])
plt.plot(x, y4)
plt.text(-2, 70, 'gs[1, 1]', size=15)
 
plt.show()

포인트

아래의 코드로 figure을 2x3의 그리드로 분할한다.

gs = gridspec.GridSpec(2,3)

gs를 2x3의 2차원 배열로 가정해, 그래프를 배치하고 싶은 장소에 지정할 수 있다. 예를 들어,

gs[0, 0]  ⇒ 왼쪽 위
gs[0, :]  ⇒ 1행의 모두
gs[:, -1] ⇒ 마지막 열 모두

이 gs[x, x]를 subplot에 전달해 좌표축을 만든다.

plt.subplot(gs[:, -1])

그럼 출력 결과는 다음과 같다.

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참고자료

http://ailaby.com/matplotlib_fig/