이번 포스팅에서는 Python 의 matplotlib 라이브러리를 사용해서 사인 곡선, 코사인 곡선을 그려보겠습니다. 

 

(1) matplotlib, numpy 라이브러리를 사용해서 사인 곡선, 코사인 곡선 그리기

    (Plotting sine, cosine curve using python matplotlib, numpy) 

(2) x축과 y축의 눈금값(xticks, yticks), 범례(legend) 를 설정하기

(3) 그래프에 가로, 세로 그리드 선 추가하기 (adding grid lines)

 

이번 포스팅은 그리 어렵지는 않은데요, 눈금값, 범례, 그리드 선 추가와 같은 소소한 팁들이 필요할 때 참고하라고 정리해 놓습니다. 

 

 

 

(1) matplotlib, numpy 라이브러리를 사용해서 사인 곡선, 코사인 곡선 그리기

    (Plotting sine, cosine curve using python matplotlib, numpy) 

 

 numpy 로 0부터 4 pi 까지 0.1씩 증가하는 배열의 x축 값을 만들고, 이들 값들을 대입하여서  사인 y값, 코사인 z값을 생성하였습니다. 

 이들 x 값들에 대한 사인 y값, 코사인 z값을 가장 간단하게 matplotlib 으로 시각화하면 아래와 같습니다. 

 

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# using Jupyter Notebook
%matplotlib inline

## generating x from 0 to 4pi and y using numpy library
x = np.arange(0, 4*np.pi, 0.1) # start, stop, step
y = np.sin(x)
z = np.cos(x)

## ploting sine and cosine curve using matplotlb
plt.plot(x, y, x, z)
plt.show()

 

 

 

 

(2) x축과 y축의 눈금값(xticks, yticks), 범례(legend) 를 설정하기

 

위의 (1)번 사인 곡선, 코사인 곡선을 보면 그래프 크기가 작고, x축 눈금값과 y축 눈금값이 정수로 되어있으며, x축과 y축의 라벨도 없고, 범례가 없다보니 사인 곡선과 코사인 곡선을 구분하려면 신경을 좀 써야 합니다. 

 

사인 곡선, 코사인 곡선 그래프를 보기에 좀더 가독성을 높이기 위해서 

  (a) 그래프 크기를 [12, 6] 의 가로, 세로 크기로 더 키우고, 

  (b) x축과 y축의 눈금값을 지정해주며 (xticks, yticks)

  (c) 그래프 이름, x축과 y축의 라벨 지정해주기 (title, xlabel, ylabel)

  (d) 범례 지정해주기 (legend) 

를 추가로 해보겠습니다. 

 

## 가로, 세로 그래프 크기 설정해주기
plt.rcParams['figure.figsize'] = [12, 6]

plt.plot(x, y)
plt.plot(x, z)

## xticks, yticks 값 지정해주기
plt.xticks([np.pi, np.pi*2, np.pi*3, np.pi*4],
           [r'$\pi$',r'2$\pi$',r'3$\pi$',r'4$\pi$'])
plt.yticks([-1,-0.5, 0, 0.5, 1])

## title, xlabel, ylabel지정해주기
plt.title('Sine and Cosine Plot')
plt.xlabel('x from 0 to 4pi')
plt.ylabel('sin(x) and cos(x)')

## 범례 지정해주기
plt.legend(['sin(x)', 'cos(x)'])

plt.show()

 

sine curve, cosine curve using matplotlib

 

 

 

 

(3) 그래프에 가로, 세로 그리드 선 추가하기 (adding grid lines)

 

위의 (2)번 사인, 코사인 그래프가 앞서의 (1)번 그래프 보다 훨씬 보기에 좋지요? 그럼, 여기에서 조금만 더 친절하게 가로와 세로의 그리드 점선을 추가해 보겠습니다. 

 

plt.rcParams['figure.figsize'] = [12, 6]
plt.plot(x, y)
plt.plot(x, z)
plt.xticks([np.pi, np.pi*2, np.pi*3, np.pi*4],[r'$\pi$',r'2$\pi$',r'3$\pi$',r'4$\pi$'])
plt.yticks([-1,-0.5, 0, 0.5, 1])
plt.xlabel('x from 0 to 4pi')
plt.ylabel('sin(x) and cos(x)')
plt.title('Sine and Cosine Plot')
plt.legend(['sin(x)', 'cos(x)'])

## grid line 추가하기
plt.grid(b=True, 
         which='major', # both/major/minor
         color='gray', 
         linestyle='--')

plt.show()

 

sine and cosine plot with grid, legend using matplotlib

 

이번 포스팅이 많은 도움이 되었기를 바랍니다. 

행복한 데이터 과학자 되세요!  :-)

 

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Posted by Rfriend

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지난번 포스팅에서는 그래프에 추가적인 정보를 입력하는 낮은 수준의 그래프 함수(low level graphic functions) 중에서

(1) 제목, XY축 Label 추가하는 title()

(2) XY축의 형태를 변환하는 axis(side, ...)

(3) 직선 연결, 추가 : lines(x, y), abline(a, b), abline(h=y), abline(v=x)

(4) 점 추가 : points(x, y)

(5) 문자 추가 : text(x, y, labels, ...), mtext()

에 대해서 알아보았습니다.

 


이번 포스팅에서는 낮은 수준의 그래프 함수 네번째로 (6) 범례 추가 : legend(x, y, legend, ...) 에 대해서 소개하겠습니다.



[ 낮은 수준의 그래프 함수 (Low level graphic function) ]

 

 

 

범례를 추가하는 legend()함수의 일반적인 사용법은 아래와 같습니다.

 

legend(x, y = NULL, legend, fill = NULL, col = par("col"),
       border = "black", lty, lwd, pch,
       angle = 45, density = NULL, bty = "o", bg = par("bg"),
       box.lwd = par("lwd"), box.lty = par("lty"), box.col = par("fg"),
       pt.bg = NA, cex = 1, pt.cex = cex, pt.lwd = lwd,
       xjust = 0, yjust = 1, x.intersp = 1, y.intersp = 1,
       adj = c(0, 0.5), text.width = NULL, text.col = par("col"),
       text.font = NULL, merge = do.lines && has.pch, trace = FALSE,
       plot = TRUE, ncol = 1, horiz = FALSE, title = NULL,
       inset = 0, xpd, title.col = text.col, title.adj = 0.5,
       seg.len = 2) 

 

 

옵션이 굉장히 많지요?  ^^;  그래프에 관한한 R 가지고 못하는게 거의 없다는게 바로 이런 겁니다.  그런데 이걸 다 설명하자니 시간이 너무 오래걸릴것 같기도 하고 대부분은 아마 거의 사용할 일이 없을 것 같기도 합니다.  그래서 많이 사용하는 옵션 위주로 몇 개만 선별해서 어려움없이 사용할 수 있는 정도로만 설명하겠습니다.

 

 

 구분

옵션 기능 

 x, y

  범례를 추가할 위치를 설정하는 3가지 방법

  (1) x, y 좌표를 입력하면 범례 사각형의 왼쪽 상단이 그 지점에 위치함

  (2) locator(1)을 입력하면 커서를 가리키는 지점에 범례 생성

  (3) 위치를 나타내는 아래의 9개 단어 중 하나를 선택해서 입력

    : "bottomright", "bottom", "bottomleft", "left", "topleft",

      "top", "topright", "right" and "center"

 legend

  길이가 1보다 큰 문자(character) 혹은 범례를 담은 벡터(expression vector)

 col

  색깔 지정 벡터

 lty

  선 유형 지정 벡터

 lwd

  선 두께 지정 벡터

 pch

  기호 지정 벡터

...

  그래픽 모수 추가 설정 가능

 

 

 

MASS 패키지에 내장된 Cars93 데이터프레임의 차종(Type) 별로 차 무게(Weight)와 고속도로 연비 (MPG.highway) 변수를 사용해서 산포도를 그려보겠습니다. 그리고 차종(Type) 그룹에 대한 범례(legend)를 추가해보겠습니다.

 

 

(1) x, y 좌표를 직접 입력하여 범례 위치 설정

 

> # to use Cars93 dataframe
> library(MASS)
> 
> # scatter plot
> attach(Cars93)
> 
> # adding points with different characters by condition
> plot(Weight, MPG.highway, type = 'n') # blank plot
> 
> # Type = Compact
> points(Weight[Type == "Compact"], MPG.highway[Type == "Compact"], pch = 0)
> 
> # Type = Large
> points(Weight[Type == "Large"], MPG.highway[Type == "Large"], pch = 1)
> 
> # Type = Midsize
> points(Weight[Type == "Midsize"], MPG.highway[Type == "Midsize"], pch = 17, col = "yellow")
> 
> # Type = Small
> points(Weight[Type == "Small"], MPG.highway[Type == "Small"], pch = 3)
> 
> # Type = Sporty
> points(Weight[Type == "Sporty"], MPG.highway[Type == "Sporty"], pch = 9)
> 
> # Type = Van
> points(Weight[Type == "Van"], MPG.highway[Type == "Van"], pch = 15, col = "blue")
> 
> title("adding legend to the plot")
> 
> 
> # adding legend to topright side
> legend(x = 3500, y = 50, 
+        c("Compact", "Large", "Midsize", "Small", "Sporty", "Van"), 
+        col = c("black", "black", "yellow", "black", "black", "blue"), 
+        pch = c(0, 1, 17, 3, 9, 15)
+ )
>

 

 

> detach(Cars93)

 

 

 

 

(2) 위치를 나타내는 말을 직접 입력하여 범례 위치 설정

 

> library(MASS)
> # scatter plot
> attach(Cars93)
> # adding points with different characters by condition
> plot(Weight, MPG.highway, type = 'n') # blank plot
> # Type = Compact
> points(Weight[Type == "Compact"], MPG.highway[Type == "Compact"], pch = 0)
> 
> # Type = Large
> points(Weight[Type == "Large"], MPG.highway[Type == "Large"], pch = 1)
> 
> # Type = Midsize
> points(Weight[Type == "Midsize"], MPG.highway[Type == "Midsize"], pch = 17, col = "yellow")
> 
> # Type = Small
> points(Weight[Type == "Small"], MPG.highway[Type == "Small"], pch = 3)
> 
> # Type = Sporty
> points(Weight[Type == "Sporty"], MPG.highway[Type == "Sporty"], pch = 9)
> 
> # Type = Van
> points(Weight[Type == "Van"], MPG.highway[Type == "Van"], pch = 15, col = "blue")
> 
> title("adding points with different characters by Car Types")
> 
> 
> # adding legend to topright side
> legend("topright", 
+        c("Compact", "Large", "Midsize", "Small", "Sporty", "Van"), 
+        col = c("black", "black", "yellow", "black", "black", "blue"), 
+        pch = c(0, 1, 17, 3, 9, 15)
+        )
> 

 


> detach(Cars93)

 

 

 

다음번 포스팅에서는 다각형(polygon)을 추가하는 방법에 대해서 소개하겠습니다.

 

많은 도움 되었기를 바랍니다.

 

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