matplotlib（マットプロットリブ）は、Pythonでグラフや図を描画するための代表的な可視化ライブラリです。折れ線・棒・散布・ヒストグラム・円など多彩なグラフを少ないコードで作成でき、データ分析や機械学習の現場で広く利用されています。本記事では、インストールから基本的な描画、グラフの種類、ラベルや凡例の付け方、画像保存、pandasやNumPyとの連携、そして日本語表示の落とし穴までをまとめて解説します。

この記事の要点
matplotlibはPythonでグラフを描画する代表的な可視化ライブラリ。 インストールは pip install matplotlib、利用時は import matplotlib.pyplot as plt が一般的。 基本は plt.plot() でデータを設定し plt.show() で表示する。 折れ線（plot）・棒（bar）・散布（scatter）・ヒストグラム（hist）・円（pie）など多様なグラフに対応。 xlabel / ylabel / title / legend で軸ラベル・タイトル・凡例を付けられる。 savefig() で画像ファイルとして保存できる。 日本語が豆腐（□）になる場合はフォント設定で対処する。

 

matplotlibとは

matplotlibは、Pythonでグラフや図を描画するためのオープンソースの可視化ライブラリです。数値データを折れ線グラフや棒グラフなどの図として視覚化することで、データの傾向や分布を直感的に把握しやすくなります。

多くの場合、グラフ描画用のモジュールである matplotlib.pyplot を plt という別名でインポートして利用します。pyplot はMATLABに似た操作感で手軽にグラフを描けるよう設計されており、Pythonの可視化を学ぶ最初の一歩として広く使われています。

また、データ分析でよく使われるNumPyやpandasと組み合わせやすいことも特長です。これらのライブラリで処理したデータをそのままmatplotlibに渡してグラフ化する、という流れが一般的です。

インストールとインポート

matplotlibは標準ライブラリではないため、利用前にインストールが必要です。多くの環境ではパッケージ管理ツールの pip でインストールできます。

pip install matplotlib

インストール後、Pythonコード内では次のようにインポートして使うのが一般的です。as plt と別名を付けることで、以降は plt. という短い記述で各機能を呼び出せます。

import matplotlib.pyplot as plt

Anaconda などのディストリビューションには、matplotlibが最初から含まれている場合もあります。その場合は改めてインストールせずにインポートするだけで利用できます。

基本的なグラフ描画

matplotlibの最も基本的な使い方は、plt.plot() でグラフのデータを設定し、plt.show() で画面に表示するという流れです。次は、数値データの折れ線グラフを描く最小限のコード例です。

import matplotlib.pyplot as plt # グラフにするデータ x = [1, 2, 3, 4, 5] y = [2, 3, 5, 7, 11] # データの設定（折れ線グラフ） plt.plot(x, y) # グラフの表示 plt.show()

このコードを実行すると、x軸の値に対応するy軸の値が折れ線として描画されたウィンドウが表示されます。NumPyを使ってデータを生成し、凡例（ラベル）を付けた場合は次のような描画になります。

import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np # データの作成 x = np.arange(-2, 4, 0.5) y = np.sin(x) # データの設定 plt.plot(x, y, label="label-1") # 凡例の表示 plt.legend() # グラフの表示 plt.show()

上記コードの実行結果は、次のようなサインカーブの折れ線グラフになります。

 

主なグラフの種類

matplotlibでは、用途に応じてさまざまな種類のグラフを描画できます。グラフの種類は、plt.plot() の部分を別の関数に変えることで切り替えられます。代表的なものを次の表にまとめます。

グラフの種類	関数	主な用途
折れ線グラフ	plt.plot()	時間や順序に沿った値の変化を表す
棒グラフ	plt.bar()	カテゴリごとの量を比較する
散布図	plt.scatter()	2つの値の相関や分布を見る
ヒストグラム	plt.hist()	データの度数分布を確認する
円グラフ	plt.pie()	全体に占める割合を表す

たとえば棒グラフを描くには、次のように plt.bar() を使います。横方向の棒グラフにしたい場合は plt.barh() を用います。

import matplotlib.pyplot as plt labels = ["A", "B", "C"] values = [10, 25, 15] plt.bar(labels, values) plt.show()

ラベル・タイトル・凡例の設定

グラフに軸ラベルやタイトル、凡例を付けると、何を表したグラフなのかが分かりやすくなります。よく使う設定用の関数は次のとおりです。

関数	役割
plt.xlabel()	x軸（横軸）のラベルを設定する
plt.ylabel()	y軸（縦軸）のラベルを設定する
plt.title()	グラフのタイトルを設定する
plt.legend()	凡例を表示する（plot時のlabel指定が必要）

これらを組み合わせると、次のように説明の付いたグラフを描けます。legend() は、plot() などで label を指定したうえで呼び出すと、その内容が凡例として表示されます。

import matplotlib.pyplot as plt x = [1, 2, 3, 4, 5] y = [2, 3, 5, 7, 11] plt.plot(x, y, label="data") plt.xlabel("x axis") plt.ylabel("y axis") plt.title("sample graph") plt.legend() plt.show()

グラフを画像として保存する

作成したグラフを画面に表示するだけでなく、画像ファイルとして保存することもできます。保存には plt.savefig() を使い、引数にファイル名を渡します。拡張子によってPNGやPDFなど出力形式が決まります。

plt.plot(x, y) # 画像ファイルとして保存 plt.savefig("graph.png")

注意点として、savefig() は show() を呼び出すより前に実行する必要があります。show() の後ではグラフの内容がクリアされ、空の画像が保存される場合があるためです。

pandasやNumPyとの連携

matplotlibは、数値計算ライブラリのNumPyや、表形式データを扱うpandasと組み合わせて使われることが多くあります。NumPyの配列をそのまま plt.plot() に渡したり、pandasの DataFrame や Series のデータを描画したりできます。

pandas自体も内部でmatplotlibを利用した描画機能を備えており、DataFrame に対して .plot() メソッドを呼ぶと簡単にグラフを作成できます。次は、pandasで作ったデータをグラフ化する例です。

import matplotlib.pyplot as plt import pandas as pd df = pd.DataFrame({"value": [3, 6, 2, 8, 5]}) # DataFrameから直接グラフを描画 df["value"].plot() plt.show()

よくある落とし穴

matplotlibを使い始めたときに遭遇しやすいつまずきポイントを、原因と対処の観点でまとめます。

症状	主な原因と対処
日本語が豆腐（□）になる	標準フォントが日本語に対応していないことが原因。日本語対応フォントを指定するか、日本語フォント設定を行うライブラリを併用する。
グラフが表示されない	plt.show() の呼び出し忘れが多い。最後に show() を実行する。
実行環境によって挙動が違う	描画を担うバックエンドが環境ごとに異なるため。ノートブックでは表示用の設定が必要な場合がある。

特に日本語表示の文字化けはよく起こります。日本語対応フォントを指定する基本的な方法は次のとおりです（フォント名は環境にインストールされているものに合わせて指定します）。

import matplotlib.pyplot as plt # 日本語対応フォントを指定（例） plt.rcParams["font.family"] = "MS Gothic" plt.title("日本語のタイトル") plt.plot([1, 2, 3]) plt.show()

よくある質問（FAQ）

Q. matplotlibとpyplotは違うものですか。
matplotlibはライブラリ全体の名前で、pyplot はその中に含まれるグラフ描画用のモジュールです。手軽にグラフを描く目的では、通常 import matplotlib.pyplot as plt として pyplot を使います。

Q. グラフが画面に出ないのはなぜですか。
最後に plt.show() を呼び出していないことが原因として多く見られます。また、実行環境（ターミナル、ノートブックなど）によって表示方法が異なるため、利用する環境に合った設定が必要になる場合もあります。

Q. 日本語のラベルが文字化けします。どうすればよいですか。
標準のフォントが日本語に対応していないことが原因です。日本語対応フォントを指定するか、日本語表示を補助するライブラリを併用することで解消できます。利用環境にインストール済みのフォントを確認して指定するとよいでしょう。