matplotlibで折れ線グラフ

Figure、Axes、そして線

グラフは、価格系列がきれいか、トレンドがあるか、壊れているかを最も手早く確かめる方法です。matplotlib では Figure がキャンバス全体、Axes がその上の1つのグラフで、線・ラベル・凡例を持ちます。オブジェクト指向の書き方は fig, ax = plt.subplots() のあとに ax のメソッドを呼ぶことです。ax.plot(x, y) が線を描き、ax.set_title・ax.set_xlabel・ax.set_ylabel がグラフに名前を付けます。明示的な Axes に描いてそれを返すと、描画関数は再利用もテストもしやすくなります。

import matplotlib
matplotlib.use("Agg")            # draw without a window (no screen needed)
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd

prices = pd.Series([100.0, 102, 101, 105, 107, 106, 110], index=pd.bdate_range("2026-03-02", periods=7))

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(prices.index, prices.values, label="AAPL")
ax.set_title("Closing price")
ax.set_xlabel("Date")
ax.set_ylabel("Price (USD)")

print(ax.get_title(), "|", ax.get_xlabel(), "|", ax.get_ylabel())   # Closing price | Date | Price (USD)
print(len(ax.lines), ax.lines[0].get_ydata().tolist())               # 1 [100.0, 102.0, 101.0, 105.0, 107.0, 106.0, 110.0]

ラベルと凡例

1つのグラフに複数の線を描くときは、それぞれに名前が必要です。ax.plot に label="..." を渡し、最後に ax.legend() を1回呼ぶと、線を描いた順にラベルが凡例に並びます。ラベル・タイトル・単位のないグラフは絵であって結果ではありません。線にはスタイルもあります。linestyle="--" は破線で、価格を隠したくない平均線に便利です。color・linewidth・marker でさらに調整できます。

ma = prices.rolling(3).mean()
ax.plot(ma.index, ma.values, label="MA3", linestyle="--")
ax.legend()

print([line.get_label() for line in ax.lines])                  # ['AAPL', 'MA3']
print([text.get_text() for text in ax.get_legend().get_texts()])   # ['AAPL', 'MA3']
print(ax.lines[1].get_linestyle(), ax.lines[1].get_ydata().tolist()[:3])   # -- [nan, nan, 101.0]   NaN points are simply not drawn

基準線と、目に見えないグラフ

水平線は、権利行使価格、ストップ、平均などの水準を示します。ax.axhline(105, linestyle="--") はグラフ全体に引かれます（axvline は縦線）。matplotlib はウィンドウなしでも描けます。Agg バックエンドでは fig.savefig("chart.png") がグラフをファイルに書き出し、レポートやサーバーはこの方法でグラフを作ります。描いたものはすべて Axes オブジェクトに残るため、プログラム（やテスト）が読み戻せます。線は ax.lines、データは get_ydata()、ラベルは get_label()、タイトルは get_title() です。

ax.axhline(105, linestyle=":", label="level")

level_line = ax.lines[-1]
print(list(level_line.get_ydata()), level_line.get_linestyle(), level_line.get_label())   # [105, 105] : level

fig.savefig("prices.png")   # writes the chart to a file; no window, no plt.show() needed
plt.close(fig)              # release the figure when you are done with it

def plot_prices(prices):
    fig, ax = plt.subplots()
    ax.plot(prices.index, prices.values)
    ax.set_title("Closing price")
    return ax                                   # the caller can add lines, save the chart or inspect it

ax = plot_prices(prices)
print(len(ax.lines), ax.get_title())            # 1 Closing price
plt.close("all")

• fig, ax = plt.subplots() のあと ax.plot(x, y)。set_title・set_xlabel・set_ylabel で名前を付ける
• 各線に label= を付けて ax.legend() を呼ぶ。linestyle="--" は破線、ax.axhline(y) は水平線
• Axes に描いて返す。ax.lines・get_ydata()・get_label() でグラフを読み戻せる。プログラムでは show の代わりに savefig と plt.close を使う

次はローソク足チャートです。毎日の始値・高値・安値・終値を描きます。

ラボ：採点される内容

• plot_prices で価格の折れ線を描く25点
• plot_comparison で2つの系列を1つのグラフで比べる25点
• plot_with_average で破線の移動平均を加える25点
• plot_with_level で価格水準に線を引く25点