5.3.1 도화지(Figure)와 액자(Ax) 구조 완벽 해부

데이터 시각화를 하다 보면 한 화면에 산점도, 선 그래프, 막대그래프를 동시에 여러 개 띄워놓고 비교하고 싶을 때가 있습니다. 이를 위해 Matplotlib이 그래프를 그리는 공간 구조(Hierarchy)를 완벽하게 이해해야 합니다.

💾 [실습 파일 다운로드] 본 강의의 레이아웃 분할 실습 코드를 직접 실행해 볼 수 있는 주피터 노트북 파일입니다.

Figure, Axes, Axis의 계층 구조

[미술학원 비유로 이해하기]

  • Figure (피규어): 이젤 위에 올려놓은 거대한 하나의 ‘전체 캔버스(종이)’ 입니다.
  • Axes (액시즈/서브플롯): 캔버스 안에 펜으로 그린 사각형 ‘스케치북(구역)’ 하나하나를 말합니다. 그래프 4개를 그렸다면 Axes 객체도 4개가 됩니다.
  • Axis (액시스): 각 스케치북 구역 안에 십자선으로 긋는 ‘X축, Y축 눈금선’ 입니다.

아래 구조도는 이 세 가지 필수 객체가 어떻게 포함 관계를 가지는지 명확히 보여줍니다.

Figure와 Axes 구조도

격자(Grid) 구조로 서브플롯 분할하기

캔버스(Figure) 영역을 2행 2열처럼 쪼개어 각각의 구역(Axes)에 다른 그래프를 그리는 기법을 서브플롯(Subplot)이라고 합니다.

과거의 방식과 최근 실무 방식의 두 가지가 존재합니다.

서브플롯 분할 방식 비교

[실습 1] 방식 1: plt.subplot (절차적, 과거 방식)

plt.subplot(행, 열, 칸번호) 를 호출하여 “지금부터 n번째 방에 들어간다~” 라고 선언한 뒤 그래프를 그립니다.

import matplotlib.pyplot as plt

# 가로 9인치, 세로 4인치의 거대한 캔버스(Figure) 준비
plt.figure(figsize=(9, 4))

plt.subplot(2, 3, 1) # 2행 3열의 1번 방에 진입
plt.plot([1, 2], [1, 2])     # 1번 방에 선 그리기

plt.subplot(2, 3, 6) # 갑자기 2행 3열의 6번 방으로 이동
plt.plot([1, 2], [2, 1])     # 6번 방에 선 그리기

plt.show()  # 2, 3, 4, 5번 방은 텅 빈 채로 출력됩니다.

[코드 설명]

  • plt.figure(figsize=(9, 4))로 전체 도화지 크기를 설정합니다.
  • plt.subplot(2, 3, 1)을 통해 2행 3열의 격자 중 첫 번째 칸을 활성화합니다.
  • 바로 이어서 그리는 plt.plot()은 활성화된 첫 번째 칸에만 그려집니다.

과거 subplot 분할 방식

[실습 2] 방식 2: plt.subplots (객체지향, 현대 실무 표준 ★)

가장 추천하는 방식입니다. 캔버스(fig)와 모눈종이 구역 리스트(axes)를 한 번에 생성하여 배열 [행, 열] 인덱스로 깔끔하게 접근합니다.

import matplotlib.pyplot as plt

# fig는 전체 캔버스, ax는 2x2 크기의 Axes 배열(리스트)입니다.
fig, ax = plt.subplots(2, 2, figsize=(8, 8)) 

# 원하는 모눈종이 칸(ax[행, 열])을 정밀하게 지정해서 그립니다.
ax[0, 0].plot([1, 2, 3], [1, 4, 9], 'ro-')
ax[0, 0].set_title("1행 1열: Line Plot")

ax[0, 1].scatter([1, 2, 3], [1, 2, 3], color='blue')
ax[0, 1].set_title("1행 2열: Scatter")

ax[1, 0].bar(['X', 'Y'], [10, 20], color='green')
ax[1, 0].set_title("2행 1열: Bar Plot")

ax[1, 1].plot([1, 2], [2, 1], 'k--')
ax[1, 1].set_title("2행 2열: Empty/Line")

# [핵심 꿀팁] 서브플롯 간에 텍스트가 겹치지 않게 자동으로 간격을 넓혀줍니다!
plt.tight_layout() 
plt.show()

[코드 설명]

  • fig, ax = plt.subplots(2, 2): 전체 도화지(fig)와 2x2 형태의 각 칸 객체 배열(ax)을 한 번에 생성합니다.
  • ax[0, 0].plot(...): 배열의 인덱스를 통해 특정 칸에 직접 접근하여 그래프를 그립니다.
  • plt.tight_layout(): 각 칸의 그래프와 글자가 겹치지 않도록 여백을 자동으로 조정합니다.

현대적 subplots 분할 방식

🔥 코딩 고수의 꿀팁: tight_layout() 서브플롯을 여러 개 만들다 보면 그래프끼리 따닥따닥 붙어서 서로의 숫자와 제목(Title)이 겹쳐 거미줄처럼 보일 때가 많습니다. 출력 직전 마지막 줄에 plt.tight_layout() 한 줄만 호출해주면 AI가 알아서 보기 좋게 여백을 띄워줍니다!

이어지는 다음 장에서는 모눈종이를 2x2처럼 규칙적인 격자뿐만 아니라, “위쪽 방은 작게, 아래쪽 방은 엄청 크게” 내 마음대로 테트리스처럼 쪼갤 수 있는 고급 레이아웃 GridSpec에 대해 알아봅니다.

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