5.1.3 figure와 서브플롯
① figure와 axes 개요
matplotlib에서 figure와 axes는 그래프를 생성하고 구성하는 데 중요한 역할을 하는 요소이다. 이 두 가지 개념을 자세히 알아보자.
전체 그림인 Figure는 그래프를 담는 캔버스나 종이 시트와 같이 생각할 수 있다. Figure는 그래프의 전체적인 레이아웃과 스타일을 관리한다. 하나의 Figure 객체에는 하나 이상의 Axes 객체가 포함될 수 있다. Axes는 Figure 내부에서 실제 그래프가 그려지는 영역을 나타낸다. Axes에는 x 축(axis)과 y 축(axis)이 있으며, 그래프의 데이터를 시각화하는 데 사용된다. 하나의 Figure 안에 여러 개의 Axes를 배치하여 서브플롯을 만들 수 있다. 정리해 보면 figure와 axes 구성 요소는 계층적 구조이다.
- Figure 객체: 전체 그림
- Axes 객체(axes): Figure 객체에 속하며 시각화할 데이터를 추가하는 공간
- Axis 객체: Axes 객체에 속하는 축을 말하며, Axis는 다시 X Axis, Y Axis로 분류
다음 그림은 세 객체 figure와 axes, 그리고 axis 간의 계층적 관계를 보여준다.
② 서브플롯과 방법
matplotlib에서 서브플롯이란 하나의 Figure에 여러 개의 그래프를 동시에 그리는 레이아웃을 말한다. 여기에서는 서브플롯과 부분플롯이란 용어를 혼용해서 쓸 예정이다. matplotlib을 사용하면서 부분플롯을 만들어야 하는 상황이 생길 수 있다. 부분플롯을 그리는 방법으로 plt.subplot()과 plt.subplots(), 그리고 fig.add_subplot()이 주로 사용된다. 세 가지 방법으로 부분플롯을 그리는 간단한 코드와 결과를 확인해 보도록 하자.
plt.subplot()plt.subplots()fig.add_subplot()
③ 서브플롯 plt.subplot() 개요
다음은 plt.subplot(m, n, index)로 부분플롯을 그린 그림이다. m은 행의 수, n은 열의 수이며, index는 1부터 시작하는 부분플롯의 번호를 말한다.
다음은 2행, 2열의 부분플롯과 index를 보여주고 있다. index는 행이 우선으로 1부터 4까지이다.
다음은 2행 3열의 부분플롯을 plt.subplot(m, n, index)로 그린 결과이다. index를 1, 5, 6만 그리기 때문에 중간 2, 3, 4 부분이 비어 있는 것을 볼 수 있다.
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(9, 4))
plt.subplot(2, 3, 1)
plt.subplot(2, 3, 5)
plt.subplot(2, 3, 6)
plt.plot()
plt.show()
④ 서브플롯 plt.subplots() 개요
다음은 plt.subplots(m, n)으로 부분플롯을 그린 그림이다. 부분플롯에서 m은 행의 수, n은 열의 수이다. 다음은 plt.subplots(2, 2)로 2행, 2열의 부분플롯을 사용한 결과 그림이다. 부분플롯인 axes[m, n]으로 행이 m, 열이 n인 부분플롯에 원하는 그래프를 그릴 수 있다.
다음은 2행 4열의 부분플롯을 plt.subplots(2, 4)로 그린 결과이다.
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(9, 4))
plt.subplots(2, 4) # 2행 4열의 서브플롯
plt.show()
⑤ 서브플롯 fig.add_subplot() 개요
다음은 fig.add_subplot(m, n, index)으로 부분플롯을 그린 그림이다. 부분플롯에서 m은 행의 수, n은 열의 수이며, index는 1부터 시작하는 부분플롯의 번호이다.
다음은 3행, 2열의 부분플롯과 index를 보여주고 있다. index는 행이 우선으로 1부터 6까지이다. 다음 그림에서 (3, 2, 1)은 (321)로 쓰는 것이 가능하다. 다만 (321)로 사용하는 경우, 단 단위 자리만 가능하므로 1에서 9까지만 가능하다.
import matplotlib.pyplot as plt
# 5.1.3 define figure
fig = plt.figure()
# 5.1.3 add subplots
fig.add_subplot(321).set_title('321')
fig.add_subplot(322).set_title('322')
fig.add_subplot(323).set_title('323')
fig.add_subplot(324).set_title('324')
fig.add_subplot(325).set_title('325')
fig.add_subplot(326).set_title('326')
# 5.1.3 adjust spaces
fig.subplots_adjust(wspace=.2, hspace=.7)
plt.show()
다음은 2행 2열의 부분플롯을 plt.add_subplot(m, n, index)으로 그린 결과이다. index를 2, 3, 4만 그리기 때문에 중간에 1만 비어 있는 것을 볼 수 있다.
import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure(figsize=(7, 5))
ax2 = fig.add_subplot(2, 2, 2)
ax3 = fig.add_subplot(2, 2, 3)
ax4 = fig.add_subplot(2, 2, 4)
⑥ [추천] 객체 지향적 서브플롯 생성과 레이아웃 관리
최신 파이썬 시각화 트렌드에서는 plt.subplots()를 사용하여 Figure와 Axes를 동시에 생성하는 객체 지향 방식을 가장 많이 사용합니다.
# 5.1.3 fig는 전체 창, ax는 그래프 영역들의 리스트(배열)입니다.
fig, ax = plt.subplots(2, 2, figsize=(8, 8)) # 2행 2열 (총 4개)
# 5.1.3 ax[행, 열]로 접근합니다.
ax[0, 0].plot([1, 2, 3], [1, 4, 9])
ax[0, 0].set_title("Line Plot (0, 0)")
ax[0, 1].scatter([1, 2, 3], [1, 2, 3])
ax[0, 1].set_title("Scatter Plot (0, 1)")
ax[1, 0].bar(['X', 'Y'], [10, 20])
ax[1, 0].set_title("Bar Plot (1, 0)")
ax[1, 1].hist([1, 1, 2, 3, 3, 3, 4, 5])
ax[1, 1].set_title("Histogram (1, 1)")
# 5.1.3 레이아웃 자동 정리 (겹침 방지)
plt.tight_layout()
plt.show()
여러 그래프를 그리면 글자가 겹치는 경우가 많습니다. 이때 plt.tight_layout()을 호출해주면 그래프 간의 간격을 자동으로 조절하여 겹치지 않게 해줍니다. plt.show() 직전에 호출하는 것이 좋습니다. 수동으로 간격을 조절하려면 plt.subplots_adjust(wspace=0.5, hspace=0.5) 등을 사용할 수 있습니다.