plt.plotで特定の範囲に絞ってグラフを作成したいが、出力したグラフが歪んでしまう

Question

1980年,1990年,2000年,2010年,2020年の平均気温変化をグラフで表したい

こんにちは。

気象動向をスクレイピングで調査しており、１０年ごとの月別平均気温の変化をグラフで可視化しようとしております。

皆様の協力あってスクレイピング自体はうまくいったのですが、1990年以降のグラフをうまく可視化することができないという問題に直面しました。X軸の設定は調整できているのですが、Y軸の設定がうまくいきません。逆にY軸をいじろうとすると、かえってX軸の範囲がおかしくなってしまい、どのように対処すればよいのかお伺いできればと思います。

グラフの作り方もまだ勉強中ですので、もっとシンプルな方法がある、このライブラリを使うべき、などのご意見がありましたら、是非参考にさせて頂きます。

よろしくお願いいたします。

コード、CSVはgithubの方にもアップロードしておきます。（追記：URLの間違いを訂正）
https://github.com/yamaplay/Weather_scr_avg

2000年のグラフが歪んでしまう

まず正しいグラフがどのようなものかが把握できないと思いますので、エクセルで作成した2000年のグラフをご覧ください。

下記のコードを実行すると、このようなグラフになってしまいます。原因ですが、おそらく私がコードや範囲指定を誤っているせいだと思います。

ソースコード

import requests
from bs4 import BeautifulSoup
import csv

place_name = ["札幌", "秋田", "新潟", "東京", "大阪", "広島", "高知", "熊本", "那覇"]

place_codeA = [14, 32, 54, 44, 62, 67, 74, 86, 91]

place_codeB = [47412, 47582, 47604, 47662, 47772, 47765, 47893, 47819, 47936]

base_url = "http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/view/monthly_s1.php?prec_no=%s&block_no=%s&year=%s&month=1&day=1&view=p1"

def str2float(str):
    try:
        return float(str)
    except:
        return 0.0


if __name__ == "__main__":

    for place in place_name:

        All_list = [['年月', '降水量(mm)', '日の平均気温(℃)', '日の最高気温(℃)', '日の最低気温(℃)', '最高気温(℃)', '最低気温(℃)']]
        print(place)
        index = place_name.index(place)

        for year in range(1980, 2021):
            print(year)
    
            r = requests.get(base_url%(place_codeA[index], place_codeB[index], year))
            r.encoding = r.apparent_encoding


            soup = BeautifulSoup(r.text)
   
            rows = soup.findAll('tr',class_='mtx')

            rows = rows[3:]

            for row in rows:      
                data = row.findAll('td')


                rowData = [] #初期化
                rowData.append(str(year) + "/" + str(data[0].string))
                rowData.append(str2float(data[3].string))
                rowData.append(str2float(data[7].string))
                rowData.append(str2float(data[8].string))
                rowData.append(str2float(data[9].string))
                rowData.append(str2float(data[10].string))
                rowData.append(str2float(data[11].string))

                All_list.append(rowData)


            with open(place + '.csv', 'w') as file:
                writer = csv.writer(file, lineterminator='\n')
                writer.writerows(All_list)

import matplotlib.pylab as plt
import pandas as pd
df=pd.read_csv('熊本.csv', encoding="SHIFT_JIS")
h1, =plt.plot(df['日の平均気温(℃)'][0:12],label='1980/1~1980/12')
plt.xticks(range(12),df['年月'][0:12],rotation=90,size='small')
plt.legend(handles=[h1])
plt.show()#1980年のものはきれいに出力される

df=pd.read_csv('熊本.csv', encoding="SHIFT_JIS")
h2, =plt.plot(df['日の平均気温(℃)'][240:252],label='2000/1~2000/12')
plt.xticks(range(12),df['年月'][240:252],rotation=90,size='small')
plt.legend(handles=[h2])
plt.show()#こちらはグラフ自体は正しく出ているが、うまく描画できていない。

df=pd.read_csv('熊本.csv', encoding="SHIFT_JIS")
h2, =plt.plot(df['日の平均気温(℃)'][0:12],label='2000/1~2000/12')
plt.xticks(range(12),df['年月'][240:252],rotation=90,size='small')
plt.legend(handles=[h2])
plt.show()#グラフは当然1980年のものになってしまう

補足、参考

参考にしているサイトは以下の通りです。
Pythonの覚え書き（グラフのプロット編）
https://hirotaka-hachiya.hatenablog.com/entry/2015/12/29/123142

Answer 1

まず、CSV ファイルを読み込むのは一度だけにします。その際、「年月」のカラムを datetime 型にしてインデックスとして読み込みます。datetime 型にしておけば df.index.year==1980 などと指定して必要なデータを抽出することができます。

import matplotlib.pylab as plt
import pandas as pd
from matplotlib import dates as mdates

plt.rcParams['font.family'] = 'MS Gothic'

df = pd.read_csv('熊本.csv', parse_dates=['年月'], index_col='年月')
fig, axes = plt.subplots(3, 2, figsize=(10, 10))
axes = axes.flatten()
years = range(1980, 2021, 10)
for year, ax in zip(years, axes):
  df[df.index.year==year].plot(
    y = '日の平均気温(℃)', x_compat=True, xlabel='',
    label=f'{year}/1~{year}/12', title=f'{year}年 平均気温(℃)', ax=ax)
  ax.set_ylim([0., 32.])
  ax.xaxis.set_tick_params(reset=True)
  ax.xaxis.set_major_locator(mdates.MonthLocator())
  ax.xaxis.set_major_formatter(mdates.DateFormatter('%-m月'))
  ax.grid(axis='y')
  ax.legend(loc='upper left')
  ax.tick_params(top=False)
  ax.set_frame_on(False)

# 余りは非表示
axes[-1].axis('off')

fig.tight_layout(pad=2.0)
plt.show()

Comments

[humanbeing]

melianさん、回答ありがとうございます。
グラフがとても綺麗で感動しました！タイトルやラベル、横軸の単位なども丁寧に付け加えてあり、とても読みやすいです。ありがとうございます。
いくつか実行する時にエラーが出た為、encoding ="SHIFTJIS"で読み込んで、Invald format stringエラーは
（'%-m月')の部分を('%#m月')と変更することで改善できました。LinuxとWindowsでは少し異なるようですね。（参考にしたサイト：https://kuttsun.blogspot.com/2022/02/python-datetime-strftime-invalid-format.html）
改めまして回答ありがとうございます。

Answer 2

df['日の平均気温(℃)'][240:252] を表示すると

240     7.0
241     5.3
242    10.3
243    15.0
244    20.0
245    23.4
246    28.1
247    28.3
248    24.7
249    20.3
250    14.2
251     8.5

と出るので、x 座標 240 〜 251 のところにグラフが表示されてるんだと思います。

これを、x 座標 0 〜 11 のところにグラフを表示すればいいので、plt.plot の引数の先頭に range(12) を追加して次のようにすれば良いのでは。

h2, =plt.plot(range(12),df['日の平均気温(℃)'][240:252],label='2000/1~2000/12')

Comments

[humanbeing]

hoshi-takanoriさん、回答ありがとうございます。
なるほど、x 座標 240 〜 251の箇所にグラフがあったために歪んでしまっていたのですね、原因がわかってスッキリしました。plt.plotの先頭にrangeをつけて範囲を調整するというのも手軽で、今後matplotlibで作図するときに役立ちそうです。
ありがとうございます！