pandas.DataFrameのplotで、なぜmatplotlib.pyplotが利用できるのか？

Question

pandasで作ったDataFrameを、
pandasに組み込まれているplotメソッドにてグラフを描くことに違和感はありません。

一方、DataFrameで、matplotlib.pyplotのメソッドが利用できてしまうことに、
「あれ、なんで出来るんだろう？」と思ってしまいます。

ためしに、以下のdf（DataFrameで作成したオブジェクト）を、dir(df）にて、利用できるメソッドを確かめてみると、
その中にはmatplotlib.pyplotに関係するメソッドは見当たりません。

ご教示のほど、よろしくお願いいたします。

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['font.family'] = 'IPAPGothic' 

x=[0,3,3]
y=[0,2,4]
df=pd.DataFrame(x,y,columns=['訪問回数/契約回数'])

import numpy as np
df.plot(marker='o',linestyle='None')
plt.ylim([-0.5,5])
plt.ylim([-0.5,5])
plt.xlabel('訪問回数')
plt.ylabel('契約回数')
plt.grid()
plt.show()

dir(df)

Answer 1

df.plotのあとに、なぜplt.ylimやplt.xlabelなどが影響を与えるかという質問だとすると以下の理由です。

理由1 pandasがmatplotlibをimportしている。

pandasががmatplotlibをimportしている場所は、

*/Lib/site-packages/pandas/plotting/_core.py
*/Lib/site-packages/pandas/plotting/_matplotlib/init.py

def plot(data, kind, **kwargs):
    # Importing pyplot at the top of the file (before the converters are
    # registered) causes problems in matplotlib 2 (converters seem to not
    # work)
    import matplotlib.pyplot as plt

とかです。

理由2 matplotlibは描画関数の後でも軸などの設定ができる。

これはmatplotlibの仕様です。
matplotlibのいくつかの機能を使うためにはをdf.plotの前matplotlibの関数を使って準備しておく必要があり場合もあります。

１点目
上記の_core.pyは、import pandasの際に読み込まれるのでしょうか。

plotが最初に呼ばれたときです。

２点目
もしimport pandasにより、matplotlibが同時にimportされるのなら、あえてimport matplotlibを（jupyterNotebookの）セルに記述する必要は、ないのでは、ないでしょうか。

Pythonにimportされるのと、それにある名前を使ってアクセスできるのは違います。
明にimportせずに使う方法はありますが不便です。以下のように

df.plot()
impot sys
sys.modules['matplotlib.pyplot'].xlabel('訪問回数')
sys.modules['matplotlib.pyplot'].show()

とか書けば動作はしますが、やりたくないでしょう。

一般的にモジュールをimportした場合、そのモジュールがまだimportされていなければそのモジュールを読み込みますが、既に読み込まれている場合は読み込み済みのモジュールを指定された名前に束縛(bind)するだけです。

既にmatplotlibがどこかでimportされているなら、
import matplotlib.pyplot as plt
と
impot sys
plt = sys.modules['matplotlib.pyplot']
は全く同じ意味ですので、普通は前者を使います。

Comments

[okahijiki]

ご回答、ありがとうございます。

以下のパスおよび、_core.pyの該当部分確認できました。
/Lib/site-packages/pandas/plotting/_core.py

基本的なことについて、２点、再質問させてくださいませ。

１点目
上記の_core.pyは、import pandasの際に読み込まれるのでしょうか。

２点目
もしimport pandasにより、matplotlibが同時にimportされるのなら、あえてimport matplotlibを（jupyterNotebookの）セルに記述する必要は、ないのでは、ないでしょうか。

よろしく、お願いいたします。

[ppaul]

先ほどの場所に間違いがあったので修正し、また質問への回答を追加しました。

[okahijiki]

一度、matplotlibをインストールすれば、後は、import matplotlibにて、適宜、読み込める。
ありがとうございます。理解できそうです。

本件について、次のような仮説を立ててみました。

質問で書いたコードは、matplotlibAPIを通じて、pandasでも、matplotlibのメソッドが使える。

で、比較できるように、話を広げますが（失礼します）

それに対して、以下のような書き方は(APIではなく）matplotlib自身を利用している。

import matplotlib.pyplot as plt
fig = plt.figure()
ax=fig.add_subplot(1,1,1)
ax.plot(df,marker='o',linestyle='None')
plt.ylim([-0.5,5])
plt.ylim([-0.5,5])
plt.xlabel('訪問回数')
plt.ylabel('契約回数')
plt.grid()
plt.show()

[ppaul]

私はmatplotlibAPIというものを読んだことも聞いたこともありません。
単純にpandasの中でmatplotlibを使っているだけです。

Answer 2

ありませんか?

（目視じゃなくてコードで確認してみました）

>>> import pandas as pd

>>> x=[0,3,3]

>>> y=[0,2,4]

>>> df=pd.DataFrame(x,y,columns=['訪問回数/契約回数'])

>>> 'plot' in dir(df)
True

---

結局質問がわかりませんが
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/core/frame.py#L10562
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/plotting/_core.py#L891
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/plotting/_core.py#L1790
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/plotting/_core.py#L1731
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/plotting/_core.py#L1752
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/plotting/_matplotlib/init.py
と呼び出されていきます。
matplotlibを直にインポートしているのはpandas.plotting._matplotlibの中のモジュール達です。

pandasがもう1段、処理を抽象化していて、デフォルトのバッグエンドがmatplotlibだということかと。

Comments

[okahijiki]

ご回答、ありがとうございます。
返答、遅くなってしまいました。恐縮です。

GitHubにアップされている、貼っていただいたURL開いてみましたが、
コードを読むことができませんでした汗

ただし、pandasがimportされる際の、最後のディレクトリ、
https://github.com/pandas-dev/pandas/blob/v1.3.0/pandas/plotting/_matplotlib/init.py
に、matplotlib関係のモジュールがimportされていることが確認できました。

すなわち「import pandasの際に、matplotlib関係のモジュールも同時にimportされている」と
とらえても良いでしょうか。

よろしく、お願いいたします。