[Python] matplotlib.pyplot - 간단한 그래프 그리기

numpy로 수식을 표현했을 때 그래프는 어떻게 그리는지 간단하게 보려고 합니다.

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먼저 그래프를 그리기 위해서는 matplotli.pyplot 모듈이 필요합니다.

 

import matplotlib.pyplot as plt

 

일반적으로 plt로 줄여서 불러옵니다.

 

 

수식을 표현하기 위한 numpy도 같이 불러왔습니다. 깜빡했더라도 필요한 모듈이 있으면 그때 끄때 위에다 추가해주면 되니까 한번에 다 적을 필요는 없긴 합니다.

 

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x, y 정하기

함수를 표현한다고 하면 제일 먼저 알려줘야 할 것은 정의역입니다.

x가 존재하는 영역을 먼저 정의해주어야 합니다.

 

x = np.arange(0,10)

 

저는 0부터 10까지의 정수로 정의했습니다. 연속된 범위로 정하면 좋겠지만 그렇게 할 수는 없는 것 같습니다. 생각해보면 무수힌 많은 x값을 메모리 공간에 둘 수 없을 테니까 그런 것 같습니다. 원한다면 간격을 가능한 촘촘이 두는 걸로 문제를 어느 정도 극복할 수 있을 겁니다. 대신 촘촘해질수록 메모리 공간이 늘어나거나 처리 시간이 늘어가긴 하겠죠.

 

x를 정했으면 이제 y를 정해야겠죠. x와 y의 함수식을 적어줍니다.

 

y = np.exp(x) 

 

저는 지수함수를 입력해봤습니다.

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그래프 그리기

식을 정했으니 이제 좌표평면을 그려봅시다.

일단 도화지가 필요합니다.

 

plt.figure()

 

로 도화지를 열어줍니다. 괄호 () 안에 도화지 번호를 입력할 수도 있습니다. 공란으로 두면 0부터 차례대로 생성해줍니다.

 

도화지를 열고 나면 각 가로축, 세로축에 해당하는 값들을 정해줍니다.

 

plt.plot(x, y)

 

저희는 x, y니까 plt.plot(x, y)라고 입력해줍니다. 그러면 이제 plot이 될 겁니다.

하지만 아직 보이지 않을 수도 있습니다. plot을 한 다음에 도화지에 띄우는 작업이 하나 더 필요합니다.

 

plt.show(block = False)

 

plt.show를 꼭 입력해줘야 비로소 화면에 보이게 됩니다.

 

 

정의역으로 정수만 지정했기 때문에 해당하는 점에서 꺾기는 걸 볼 수 있습니다. 그래도 그래프로 점만 나오는 게 아니라 자동으로 이어서 보여줍니다. 촘촘할수록 연속에 가깝게 보일 겁니다.

 

근데 아까 plt.show를 입력할 때 옵션으로 block = False라고 넣어주었습니다. 

plt.show는 defalt가 block = True입니다. block은 뭘까요?

그러니까 figure 창에 plot한 그래프를 띄어놓고 있는 동안은 다른 작업을 할 수 없다는 의미입니다.

따라서 띄어놓고 다른 일을 추가로 하고 싶을 때는 block = False을 옵션으로 입력해줘야 합니다.

근데 각자 작업하는 소프트웨어에 따라 block의 개념이 통하지 않기도 합니다.

 

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이번에는 -파이에서 파이까지 sin 함수를 그려보겠습니다.

 

삼각함수는 numpy 모듈을 이용해서 정의할 수 있습니다.

 

 

이번에는 x축 정보, y축 정보, 그래프 제목까지 붙여봤습니다.

 

plt.xlabel()

plt.ylabel()

을 통해서 각 x축, y축 정보를 달아줄 수 있습니다.

 

plt.title()

을 사용하면 제목을 달아줄 수 있습니다.

 

그래프를 그리는 목적이 한 눈에 보기 위함이니까 이런 정보를 적절히 달아주는 게 좋을 겁니다.

 

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그래프 여러 개

이번에는 여러 개의 그래프를 그려보려고 합니다.

x는 똑같이 가져가고요.

 

다른 figure에 그리고 싶지 않고 하나의 figure안에 그리고 싶을 때가 있겠죠.

그럴 때 사용하는 것은 plt.subplots()입니다.

 

subplots는 f와 axes를 항상 같이 정의해줍니다. 

 

f, axes = plt.subplots(2, 1)

 

2 * 1의 그리드가 생성됩니다. (m, n)이면 m * n 그리드가 생성되는 겁니다.

그리고 각 그리드는 axes[ ]로 부를 수가 있습니다. 

 

그래서 axes[0].plot() 을 하면 0번 그리드에서 plot을 수행하겠다는 의미가 됩니다.

원하는 위치에 원하는 그래프를 그려줍니다.

 

제목도 달 수 있는데 이 경우 그냥 .title()이 아니라 .set_title()을 사용하셔야 합니다.

 

axes[0].set_title('sine')

axes[1].set_title('cosine')

 

 

결과는 다음과 같습니다.

 

다만 matplotlib.pyplot에서 바로 한글을 사용하게 되면 오류가 생길 수도 있습니다. 

 

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그렇다면 하나의 그리드 안에서 그리려면 어떻게 해야할까요?

간단하게 그냥 plot하면 됩니다.

 

 

알아서 색깔도 다르게 해주네요.

다만 그래도 .legend()를 사용해서 범례를 적어줍니다. 범례는 먼저 plot된 게 먼저로 적용됩니다.

 

이 정도만 알아도 수학 그래프 그리는 데는 문제가 없을 것 같습니다.

물론 데이터 분석 결과를 도식화하는 건 좀 다른 얘기겠지만 그것은 추후에 다루도록 하겠습니다.