[python] 데이터 시각화 라이브러리 Matplotlib

목차

 

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Matplotlib: 파이썬의 데이터 시각화 라이브러리

Matplotlib은 파이썬에서 가장 대표적으로 사용되는 데이터 시각화 라이브러리 패키지이다. 이를 사용하면 Line Plot, Bar, chart, Pie chart, Histogram, Box Plot 등 다양한 차트와 스타일을 쉽게 구현할 수 있다.

 

코드에서는 보통 `import matplotlib.pyplot as plt` 를 선언하여 사용한다. 그리고 이후에는 `plt`를 통해 함수를 호출한다. 이렇게 사용하는 이유는 `matplotlib.pyplot`의 반복적인 호출을 피하기 위해서이다. 따라서 `plt`를 사용하면 코드가 간결해지고 시각화 작업이 편리해진다.

 

 

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Matplotlib 라이브러리 설치  - 로컬 💻

데이터 시각화를 효과적으로 하기 위해 해당 라이브러리를 설치한다.

pip install matplotlib

 

 

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Matplotlib 사용하기 - 코랩 📊

코랩에서는 이미 설치가 되어 있기 때문에 클라우드 설치가 필요없다.

 

해당 코드는 사계절별 코로나 확진자수를 시각화하여 그래프로 나타낸 것이다. 각 시즌별 확진자 수가 어떻게 변하는지 한눈에 파악할수 있다.

import matplotlib.pylab as plt

season = ['spring', 'summer', 'autumn', 'winter']
corona = [400, 800, 600, 1200]

#plt.plot(season,corona)
plt.bar(season,corona, width=0.5, color="orange")
plt.title("Corona status by season")
plt.xlabel("season")
plt.ylabel("num of infectee")
plt.show()

 

코드 설명

• `import matplotlib.pylab ad plt` : Matplotlib 라이브러리를 불러와서 plt로 별칭 지정. 이를 통해 Matplotlib의 기능을 사용할수 있다.
• `season = []` : 시즌 정보를 나타내는 리스트를 생성한다. x축으로 사용된다.
• `corona=[]` : 시즌별 코로나 확진자 수를 나타내는 리스트를 생성한다. y 축으로 사용된다.
• `plt.plot()` : plot 함수를 사용하여 x축에는 시즌, y축에는 코로나 확진자 수를 설정하여 선 그래프를 그린다.

 

데이터 시각화 계절의 데이터를 나타내는 그래프

 

 

 

유저 가이드 사용법

아래 링크 유저가이드에 사용방법이 자세히 나와있다 참고!

https://matplotlib.org/

 

 

 

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각각의 차트를 따로보기 📈

Matplotlib의 plt. Matplotlib(A,B,C) 함수는 여러 개의 차트를 하나의 화면에 배열 형태로 출력할 때 사용된다. 이함수는 세개의 인자를 받는다.

plt.subplot(A,B,C)

• A: 전체 그림 영역을 행으로 나눌 개수
• B: 전체 그림 영역을 열로 나눌 개수
• C: 현재 그릴 차트의 위치를 나타낸다.

 

예를 들어 `plt.subplot(2,2,1)`은 전체 그림영역을 2행 2열로 나눈뒤, 현재 그릴 차트의 위를 첫번째로 설정한다는 것을 의미한다. 이러한 형태로 사용하면 한 화면에 여러 개의 서브 차트를 배열 형태로 출력할 수 있다. 시각화를 출력할떄 각각의 차트를 다른 모양으로 할수 있다.

import matplotlib.pylab as plt

season = ['spring', 'summer', 'autumn', 'winter']
corona = [400, 800, 600, 1200]

plt.subplot(2,1,1)
plt.plot(season,corona)


plt.subplot(2,1,2)
plt.bar(season,corona, width=0.5, color="orange")

plt.title("Corona status by season")
plt.xlabel("season")
plt.ylabel("num of infectee")
plt.show()

 

코드로 출력된 그래프

 

 

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연도별로 선그래프로 시각화 📅

위 코드는 축구 선수들의 레이팅을 연도별로 선그래프로 시각화하는 예시이다.

import matplotlib.pyplot as plt

son = [6.53, 7.14, 6.99, 7.1, 6.15]  #손흥민 연도별 레이팅
kane = [7.53,7.68, 7.6, 7.38,7.4]  #해리케인 연도별 레이팅
erikson = [7.4, 7.53, 7.4, 7.08, 6.51]  #에릭센의 연도별 레이팅

year = [2015, 2016, 2017, 2018, 2019 ]

plt.plot(year, erikson, 'g--', label='erikson')
plt.plot(year, son, 'b-', label='son-heung-min')
plt.plot(year, kane, 'r:', label='harry kane')

plt.xlim(2014.5, 2019.5)
plt.ylim(6,8)
plt.legend(loc =8)

plt.xlabel("year")
plt.ylabel("rating")
plt.show()

 

• ` plt.plot(year, erikson, 'g--', label='erikson') ` : 각 선수의 연도별 레이팅을 선 그래프로 표현한다. g--는 초록색 점선, b는 파란색 실선, r:은 빨간색 점선을 의미한다. lable을 통해 각 선수의 이름을 표시한다.
• ` plt.xlim(2014.5, 2019.5) ` : x축의 범위를 설정한다.
• ` plt.legend(loc =8) ` : 범례를 표시한다. loc범례의 위치를 지정하는데 8은 하단 중앙을 의미한다.

 

축구선수들의 연도별 레이팅

이를 통해 손흥민, 해리케인, 에릭센의 연도별 레이팅을 한눈에 볼수 있다.

 

 

산정도 분포 확인하기 🌐

위 코드는 축구 선수들의 골과 어시스트를 산점도(스캐터 플롯)로 시각화하는 예시이다.

import matplotlib.pyplot as plt

goals = [13, 9, 8,4, 3]  #각 선수의 골수
assists = [2,9,4,2,0]  #각 선수의 어시스트 수
players = ["kane", "Son","Alli", "erikson", "Moura"]

plt.scatter(goals, assists) #x축과y축으로 설정하여 산점도를 그린다.

for goal, assist, player in zip(goals, assists, players):
  plt.annotate(player,
               xy = (goal, assist),
               xytext = (5,-5),
               textcoords = "offset points"
               )

plt.title("players goal and assists")
plt.xlim(0,15)
plt.xlabel("Goals")
plt.ylabel("Assists")
plt.show()

 

• ` for goal, assist, player in zip(goals, assists, players) ` : 세 개의 리스트(goals, assists, players)에서 각각의 요소를 한 번에 하나씩 가져오는 것을 의미
  • `zip()` : 함수는 여러 개의 리스트를 동시에 묶어주는 역할을한다. 예를 들어, zip([1, 2, 3], ['a', 'b', 'c'])는 [(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')]와 같이 각 리스트의 같은 인덱스에 있는 요소들을 튜플 형태로 묶어준다.
  • goals, assists, players 리스트의 같은 인덱스에 있는 요소들을 한 번에 가져와서 goal, assist, player 변수에 순서대로 할당한다.
• `plt.annotate()`: 그래프 상에 주석을 추가하는 함수이다. 이 함수를 사용하여 각 선수의 이름을 해당 골과 어시스트의 위치에 표시한다.
  • • textcoords="offset points": 주석 텍스트의 위치를 픽셀 단위로 지정함을 나타낸다.

 

축구 선수들의 골과 어시스트를 산점도