Julia でヒストグラムを描く(Mac)

2020-04-29 programming Julia

Julia でヒストグラムを作成する方法をメモりました.

環境

特にここを理解しなくともヒストグラムの描画はできます (そもそも私もよくわかってません). お急ぎの方は次のセクションへお進みください.

ヒストグラムを描画する上で (直接的/間接的関係なく) 使うのは以下のものたちです.

GR Framework の説明は https://gr.readthedocs.io に以下のように書かれています.

GR is a universal framework for cross-platform visualization applications.

なんか図を描くためのフレームワークっぽいですね.

GR.jl はこのフレームワークのインターフェースを提供している Julia パッケージということでしょうかね.

そして GKSTerm が直接画像の生成を担っているソフトウェアです. GR.jl を Mac にインストールすると, GKSTerm も自動的にインストールされるみたいです.

上のページには以下のような図も載っていました. まーよくわかってなくてもグラフは描けます.

以下の手順で直接扱うのが StatsBase.jl と Plots.jl です. StatsBase はデータの集計をするためのパッケージで, Plots はグラフ描画に使います.

Plots はグラフ描画ソフトウェア ( = バックエンド) を抽象化して扱うことができ, バックエンドとして GR を選ぶことも, PyPlot を選ぶこともできるみたいです. デフォルトでは GR が使われます.

StatsBase と Plots をインストールします. ターミナルで Julia の REPL を起動します. そこで ] を押すと, プロンプトが以下のように変わるはずです.

(@v1.4) pkg>

ここで add StatsBase とすれば StatsBase がインストールできます. Plots をインストールすることで依存関係にある GR もインストールされます.

ヒストグラムを作成にはデータの集計がつきものです. データを集計するには以下のように StatsBase を使います.

using StatsBase

data = [1, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4]
h = fit(Histogram, data, [1, 2, 3, 4, 5])

h は Histogram 型の値なのですが, 実質的には [3, 2, 3, 4] という配列が作られているという理解でよいかと思います.

配列 [1, 2, 3, 4, 5] により, 「1以上2未満」「2以上3未満」「3以上4未満」「4以上5未満」という4区画に分けて集計することを指定しています.

ただしこんな配列いちいち書いてられないので, StepRange を使って以下のように書くのが良いでしょう.

h = fit(Histogram, data, 1:1:5)

また, 「1以上2未満」ではなく「1より大きく2以下」という区分にしたい場合は closed を指定すればOKです.

fit(Histogram, data, 1:1:5, closed = :left)  # 1以上2未満 (default)
fit(Histogram, data, 1:1:5, closed = :right)  # 1より大きく2以下

描画には次のように Plots パッケージを使います. とくに説明がなくともなにをやっているかは分かるかと思います.

using Plots

plot(h, title = "my histogram", label = "number of values", ylim = (0, 4))

すると以下のようなヒストグラムが得られます.

たまに使うんだけど毎回やり方を忘れてしまうようなことは, しっかりメモしておくべきですね.