matplotlibでのヒストグラムにおいて棒の長さが一致しない。

Question

実装したい事

Pythonのmatplotlibを使用して下の写真の様なグラフの作成を行いました。matplotlibの設定も全て同じなのですが、なぜか一番右のグラフだけ棒の幅がおかしいです。
一通り公式ドキュメントを見てみたのですが、解決策を見つけられませんでした。
どうすれば、全てのグラフにおいて棒の幅を統一できるか教えていただけませんでしょうか。

データの書式

import os
import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.font_manager as fm
import pandas as pd

os.chdir("C://Users//For  Programming//Documents")
pd.options.display.max_rows = 5
df1=pd.read_csv("book1.csv",encoding='shift_jis')

plt.rcParams['font.family'] = 'IPAPGothic'
plt.rcParams['axes.linewidth'] = 3.0
plt.rcParams["font.size"] = 30

fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(1, 3, figsize=(40,10))
plt.subplots_adjust(wspace=0.3, hspace=0.2)


ax1.set_xlabel('長軸(cm)')
ax1.set_ylabel('個数(個)')
ax1.set_title("Hoge!の長軸")
ax1.hist(df1['Long axis'],  rwidth=0.7,edgecolor="k",color='#0000CD')
ax1.set_xticks( [0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4] )
ax1.set_yticks( [5,10,15,20,25,30] )



ax2.set_xlabel('短軸(cm)')
ax2.set_ylabel('個数(個)')
ax2.set_title("Hoge!の短軸")
ax2.hist(df1['Short axis'], rwidth=0.7,edgecolor="k",color='#0000CD')
ax2.set_xticks( [0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4])
ax2.set_yticks( [5,10,15,20,25,30] )


ax3.set_xlabel('粒厚(cm)')
ax3.set_ylabel('個数(個)')
ax3.set_title("Hoge!の粒厚")
ax3.hist(df1['Grain thickness'],rwidth=0.7,edgecolor="k",color='#0000CD')
ax3.set_xticks( [0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4])
ax3.set_yticks( [5,10,15,20,25,30] )

plt.savefig('Hoge!.jpg')

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Anaconda
Python
Pycharm
お忙しいとは思いますが、よろしくお願いいたします。
情報に不足がありましたら、ご指摘お願いいたします。

Answer 1

このような結果となる理由は、matplotlibの hist() のデフォルトの挙動が
『データの最大値と最小値の範囲を10分割してヒストグラムを作成』
しているからです。
当然、今回の３つのデータそれぞれでの最大値と最小値が違いますので、データ範囲が大きい場合と小さい場合で分割する範囲が変わり、（表示する範囲を固定すると）棒の幅も変わります。

解決方法としては、下記のように hist() のパラメータとしてヒストグラムを作成する範囲(range)と分割数(bins)を指定すると良いかと思います。

ax1.hist(df1['Long axis'],  range=(0.4, 1.4), bins=20, rwidth=0.7,edgecolor="k",color='#0000CD')

Comments

[Danrussia]

確かに公式ドキュメント(https://matplotlib.org/3.1.1/api/_as_gen/matplotlib.axes.Axes.hist.html?highlight=hist#matplotlib.axes.Axes.hist)にそれっぽい記述がありました,,,自分ひとりだと気づけなかったので助かりました。

あと質問が2点程あって

・rangeでのXの範囲の制限とxlim(matplotlib.pyplot.xlim)とylimを使っての範囲の制限っていうは同じ意味ですか?

・ax1.hist(df1['Long axis'], range=(0.4, 1.4), bins=11, rwidth=0.7,edgecolor="k",color='#0000CD')
のコードで範囲がXの範囲が0.4~1.4に制限した後に、bins(棒の本数)を11にすれば、棒は0.4,0.5,0.6というような0.1刻みで立つという解釈で大丈夫ですかね?

可能な範囲で大丈夫ですので、教えて頂けたら幸いです。

[Danrussia]

追記:xlimを使った場合だと、グラフの表示が事なったのでもう少しこっちで調べてみます

[magichan]

遅くなりました
xlim, ylim はグラフの表示範囲の設定となります。range ヒストグラムの分割の範囲となりますので別物となります。

[Danrussia]

なるほど、rangeで階級を決めて、binsで階級の幅を決めるという認識であっていますか?

[magichan]

どちらかというと binsで階級数を決めて rangeによって階級値と階級幅が決まるといった感じですかね。

一応捕捉しておきますと、階級は bins だけでも設定することができます。
その場合は bins にリストを渡します。例えば
bins = [0,2,4,6,8,10]
のように設定すると
[(0～1.9‥),(2～3.9‥),(4～5.9‥),(6～7.9‥),(8～10)]
の５階級に分割されます。
これは、
range=(0,10), bins=5
と同じ挙動となります。

[Danrussia]

腑に落ちました。ありがとうございます。

Answer 2

ヒストグラムを作成する際にビンを指定していない場合、
デフォルトでは与えられたデータを x としたとき、[x.min(), x.max()] の範囲を10等分してビンが作成されます。
データによってビンの幅が変わってしまうので、質問のように3つのグラフそれぞれで棒の幅が異なってしまっています。

全てのグラフにおいて棒の幅を統一できるか教えていただけませんでしょうか。

ax1.set_yticks(np.arange(0, 101, 10)) で x 軸の表示範囲を統一し、
かつ
hist() の第2引数に bins を指定してください。

サンプルコード

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import pandas as pd


def plot(data, bean_number):
    # 列 BeanNumber の値が bean_number の行だけ抽出する。
    df = data[data["BeanNumber"] == bean_number]
    if df.empty:
        print(f"bean number {bean_number} does not exist in the data frame.")
        return
    bean_name = df["Sumple"].iloc[0]

    # 図を作成する。
    fig, (ax1, ax2, ax3) = plt.subplots(1, 3, figsize=(12, 4))
    fig.subplots_adjust(wspace=0.3, hspace=0.2)

    # ビンを作成する。
    bins = np.arange(0.4, 1.41, 0.1)
    # [0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.  1.1 1.2 1.3 1.4]

    ax1.set_xlabel("長軸 (cm)")
    ax1.set_ylabel("個数 (個)")
    ax1.set_title(f"{bean_name} の長軸")
    ax1.hist(df["Long axis"], bins, rwidth=0.5, edgecolor="k", color="#0000CD")
    ax1.set_yticks(np.arange(0, 101, 10))

    ax2.set_xlabel("短軸(cm)")
    ax2.set_ylabel("個数(個)")
    ax2.set_title(f"{bean_name} の短軸")
    ax2.hist(df["Short axis"], bins, rwidth=0.5, edgecolor="k", color="#0000CD")
    ax2.set_yticks(np.arange(0, 101, 10))

    ax3.set_xlabel("粒厚(cm)")
    ax3.set_ylabel("個数(個)")
    ax3.set_title(f"{bean_name} の粒厚")
    ax3.hist(df["Grain thickness"], bins, rwidth=0.5, edgecolor="k", color="#0000CD")
    ax3.set_yticks(np.arange(0, 101, 10))

    plt.savefig(f"{bean_name}.png")


df = pd.read_csv("book.csv", encoding="shift_jis")
plot(df, bean_number="B2")

Comments

[tiitoi]

すいません。重複しました。

[Danrussia]

回答ありがとうございます。昨日はお世話になりました。