[Python] matplotlibで日本語が文字化けしないようにする方法(japanize_matplotlib)

matplotlibで日本語を表示する際、デフォルトのフォントでは日本語が文字化けすることがあります。

これを回避するために、japanize_matplotlibというライブラリを使用する方法があります。

このライブラリは、日本語フォントを簡単に設定できるようにし、matplotlibでの日本語表示をサポートします。

pip install japanize-matplotlibでインストールし、import japanize_matplotlibを追加することで、日本語が正しく表示されるようになります。

matplotlibで日本語が文字化けする原因

matplotlibのデフォルトフォントについて

matplotlibは、デフォルトで英語のフォントを使用しています。

このため、英語の文字は問題なく表示されますが、日本語の文字はデフォルトのフォントに含まれていないため、正しく表示されません。

デフォルトのフォントは、通常、ArialやTimes New Romanなどの西洋のフォントが使用されます。

日本語フォントがサポートされていない理由

日本語は、漢字、ひらがな、カタカナの3種類の文字を使用するため、フォントの選択が複雑になります。

matplotlibは、特に日本語に特化したフォントをデフォルトで含んでいないため、日本語を表示する際に文字化けが発生します。

日本語フォントを使用するには、別途設定が必要です。

文字化けの具体的な症状

文字化けは、以下のような症状で現れます。

• 日本語の文字が「□」や ? のように表示される
• グラフのタイトルやラベルが正しく表示されない
• 日本語のテキストが全く表示されない

これらの症状は、特に日本語を含むデータを可視化する際に問題となります。

正しいフォント設定を行うことで、これらの問題を解決することができます。

japanize_matplotlibの概要

japanize_matplotlibとは？

japanize_matplotlibは、matplotlibで日本語を正しく表示するためのライブラリです。

このライブラリを使用することで、matplotlibのデフォルト設定を変更し、日本語フォントを簡単に適用することができます。

特に、日本語を含むグラフや図を作成する際に非常に便利です。

japanize_matplotlibのメリット

japanize_matplotlibを使用することには、以下のようなメリットがあります。

これにより、ユーザーは日本語の表示に関する煩わしい設定を気にせず、データの可視化に集中することができます。

他の日本語フォント設定方法との違い

他の日本語フォント設定方法と比較すると、japanize_matplotlibは以下の点で優れています。

• 手軽さ: japanize_matplotlibは、インストール後すぐに使用できるため、手動でフォントを設定する手間が省けます。
• 自動選択: 日本語フォントを自動的に選択して適用するため、ユーザーがフォントの選定に悩む必要がありません。
• シンプルなコード: 他の方法では複雑な設定が必要な場合がありますが、japanize_matplotlibは数行のコードで済むため、初心者にも扱いやすいです。

これらの特徴により、japanize_matplotlibは日本語を扱う際の最適な選択肢となっています。

japanize_matplotlibの基本的な使い方

必要なインポート文

japanize_matplotlibを使用するためには、まず必要なライブラリをインポートする必要があります。

以下のインポート文を使用します。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib

日本語を含むグラフの作成例

japanize_matplotlibを使うことで、日本語を含むグラフを簡単に作成できます。

以下は、日本語のタイトルとラベルを持つグラフの例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 3, 5, 7, 11]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("サンプルグラフ")  # タイトル
plt.xlabel("X軸")            # X軸ラベル
plt.ylabel("Y軸")            # Y軸ラベル
plt.grid()
plt.show()

フォント設定の確認方法

japanize_matplotlibを使用した後、フォント設定が正しく行われているか確認する方法は、以下のコードを実行することです。

import matplotlib.font_manager as fm
# 使用中のフォントを表示
for font in fm.findSystemFonts(fontpaths=None, fontext='ttf'):
    print(font)

このコードを実行すると、システムにインストールされているフォントのリストが表示されます。

日本語フォントが含まれていることを確認できます。

日本語を含んだサンプルコード

以下は、日本語を含むグラフを作成するためのサンプルコードです。

このコードでは、データをプロットし、日本語のタイトルとラベルを設定しています。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [1, 4, 9, 16, 25]
# グラフの作成
plt.plot(x, y, marker='o')
plt.title("二次関数のグラフ")  # タイトル
plt.xlabel("入力値")            # X軸ラベル
plt.ylabel("出力値")            # Y軸ラベル
plt.grid()
plt.show()

このように、japanize_matplotlibを使うことで、日本語を含むグラフを簡単に作成することができます。

他の日本語フォント設定ライブラリとの比較

matplotlib.font_managerを使った方法

matplotlib.font_managerを使用することで、日本語フォントを手動で設定することができます。

この方法では、特定のフォントを指定してグラフに適用することが可能です。

以下は、font_managerを使った日本語フォントの設定例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.font_manager as fm
# フォントのパスを指定
font_path = '/path/to/your/font/NotoSansJP-Regular.ttf'
font_prop = fm.FontProperties(fname=font_path)
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [1, 4, 9, 16, 25]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("二次関数のグラフ", fontproperties=font_prop)  # タイトルにフォントを適用
plt.xlabel("入力値", fontproperties=font_prop)            # X軸ラベル
plt.ylabel("出力値", fontproperties=font_prop)            # Y軸ラベル
plt.grid()
plt.show()

この方法では、特定のフォントファイルを指定する必要があり、毎回フォントプロパティを設定する手間がありますが、所有するフォントファイルを自由に使用することが出来ます。

mplfontsを使った方法

mplfontsは、matplotlibで日本語フォントを簡単に設定するためのライブラリです。

このライブラリを使用すると、複数の日本語フォントを簡単に管理し、適用することができます。

以下は、mplfontsを使った日本語フォントの設定例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import mplfonts
# 日本語フォントの設定
mplfonts.use('Noto Sans JP')
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [1, 4, 9, 16, 25]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("二次関数のグラフ")  # タイトル
plt.xlabel("入力値")            # X軸ラベル
plt.ylabel("出力値")            # Y軸ラベル
plt.grid()
plt.show()

mplfontsを使用することで、フォントの設定が非常に簡単になり、特に複数のフォントを使う場合に便利です。

japanize_matplotlibとの違いと使い分け

• japanize_matplotlib: 日本語を含むグラフを簡単に作成するためのライブラリで、特に初心者にとって使いやすいです。

インストール後、数行のコードで日本語を表示できるため、手軽に利用できます。

• matplotlib.font_manager: より細かいフォント設定が可能ですが、毎回フォントプロパティを指定する必要があり、手間がかかります。

特定のフォントを使用したい場合に適しています。

• mplfonts: 複数の日本語フォントを簡単に管理できるため、フォントの切り替えが容易です。

特に、異なるフォントを使い分けたい場合に便利です。

これらのライブラリはそれぞれ異なる特徴を持っているため、使用するシーンに応じて使い分けることが重要です。

初心者や簡単なグラフ作成にはjapanize_matplotlib、特定のフォントを使用したい場合はfont_manager、複数のフォントを管理したい場合はmplfontsを選ぶと良いでしょう。

応用例：日本語フォントを使ったグラフのカスタマイズ

フォントサイズやスタイルの変更

日本語フォントのサイズやスタイルを変更することで、グラフの見栄えを向上させることができます。

以下は、フォントサイズを変更する例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [1, 4, 9, 16, 25]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("二次関数のグラフ", fontsize=16)  # タイトルのフォントサイズ
plt.xlabel("入力値", fontsize=14)            # X軸ラベルのフォントサイズ
plt.ylabel("出力値", fontsize=14)            # Y軸ラベルのフォントサイズ
plt.grid()
plt.show()

このコードでは、タイトルやラベルのフォントサイズを指定しています。

タイトルやラベルに日本語を使う

日本語をタイトルやラベルに使用することで、データの内容をより明確に伝えることができます。

以下は、日本語を使ったグラフの例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 3, 5, 7, 11]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("素数のグラフ")  # タイトル
plt.xlabel("X軸")          # X軸ラベル
plt.ylabel("Y軸")          # Y軸ラベル
plt.grid()
plt.show()

このように、日本語を使うことで、グラフの内容がより理解しやすくなります。

凡例や注釈に日本語を使う

凡例や注釈にも日本語を使用することで、グラフの情報をより詳しく説明できます。

以下は、凡例に日本語を使った例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y1 = [1, 4, 9, 16, 25]
y2 = [2, 3, 5, 7, 11]
# グラフの作成
plt.plot(x, y1, label="二次関数")  # 凡例
plt.plot(x, y2, label="素数")      # 凡例
plt.title("関数のグラフ")
plt.xlabel("入力値")
plt.ylabel("出力値")
plt.legend()  # 凡例を表示
plt.grid()
plt.show()

このコードでは、凡例に日本語を使用して、各データ系列の意味を明確にしています。

複数フォントを使ったグラフの作成

複数のフォントを使うことで、グラフにアクセントを加えることができます。

以下は、異なるフォントを使用した例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
import matplotlib.font_manager as fm
# フォントのパスを指定
font_path = r'C:\Users\eliel\AppData\Local\Microsoft\Windows\Fonts\アプリ明朝.otf'
font_prop = fm.FontProperties(fname=font_path)
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [1, 4, 9, 16, 25]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("二次関数のグラフ", fontproperties=font_prop)  # 日本語フォント
plt.xlabel("入力値", fontsize=14)                          # デフォルトフォント
plt.ylabel("出力値", fontsize=14)                          # デフォルトフォント
plt.grid()
plt.show()

この例では、タイトルに日本語フォントを使用し、X軸とY軸のラベルには英語フォントを使用しています。

日本語と英語を混在させたグラフの作成

日本語と英語を混在させることで、国際的なデータを扱う際に便利です。

以下は、その例です。

import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
# データの準備
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 3, 5, 7, 11]
# グラフの作成
plt.plot(x, y)
plt.title("Graph of Prime Numbers")  # 英語のタイトル
plt.xlabel("X軸")                     # 日本語のX軸ラベル
plt.ylabel("Y軸")                     # 日本語のY軸ラベル
plt.grid()
plt.show()

このコードでは、タイトルに英語を使用し、ラベルには日本語を使用しています。

これにより、両方の言語を理解する人々にとって、グラフがより親しみやすくなります。

まとめ

この記事では、matplotlibを使用して日本語を正しく表示するための方法や、japanize_matplotlibの使い方、他のフォント設定方法との比較について詳しく解説しました。

日本語フォントを適切に設定することで、データの可視化がより効果的になり、視覚的な情報伝達が向上します。

ぜひ、これらの知識を活用して、あなたのプロジェクトやプレゼンテーションに日本語を含むグラフを取り入れてみてください。