別記事「統計学的に「令和婚」はあったのか？」では、2000年から2019年の婚姻数のデータとｔ検定を用いて、統計学的に令和婚があったかを検証した結果を紹介しました。

そして、その記事の中で、月別婚姻数の推移を折れ線グラフで表現したグラフを掲載しました。

さて、このグラフを見てどのような印象をお持ちになりましたか？

まず、エクセルで作ったグラフとは様子が異なることに気づくと思います。そして、多彩な色で線が引かれていることから、カラフルなグラフという印象を持つかもしれません。

しかしながら、逆に言えば、パッと見で、それぞれの線（月ごと）に、どのような傾向があるのか（たとえば、婚姻数が低調に見える、あの線は何月なのか？）が、直観的に分かりにくいグラフであるともいえます。

ということで、今回の記事では

matplotlibを用いたグラフ表現力の幅を広げたい
グラフをアニメーション化させたい

という人に向けて、Pythonのmatplotlibを用いたグラフのGIFアニメーション化の方法について、実際のPythonコードも交えて紹介していきます。

エクセルではできない？PythonでグラフをGIFアニメーション化してみた

月別婚姻数のグラフをGIFアニメーション化してみる

本記事のゴールは、次のGIFアニメーションを生成することです。

このGIFアニメーションは、1947年から2019年までの月別婚姻数のデータを用いた折れ線グラフを、月別にハイライトさせています。

※もし、GIFアニメーションが再生しない場合は、ブラウザ上で「新しいタブで画像を開く」「画像を保存する」などを試してみてください

グラフ描画に今回用いた婚姻数データは、e-stat（平成３０年人口動態統計）より入手が可能です。

① matplotlibでの折れ線グラフ描画方法

今回のゴールのGIFアニメーションを生成する前に、matplotlibを用いた折れ線グラフの基本的な描画方法を確認していきます。

はじめに、グラフとして描画させたい、婚姻数データのcsvデータをpandasで読み込みます。

import pandas as pd
df = pd.read_csv("婚姻数.csv", encoding="shift-jis")
df.tail()

ここで読み込んだ次のようなデータとなっており、行を「西暦」、列に「月毎の婚姻数」を表現したデータとなっていることを確認できます。

e-statからダウンロードしたcsvに前処理をした都合、列数がおかしなことになっていますが、そこは無視してください。

次に、読み込んだcsvデータでグラフを描画させます。

# グラフ描画のためのライブラリの呼び出し
import matplotlib.pyplot as plt
x = df["year"]

# グラフの作成
plt.figure(figsize=(16,4)) # グラフサイズを1600x400に指定(ﾃﾞﾌｫﾙﾄは640x480)

# X軸の指定
x = df["year"]

# 1月～12月の月別婚姻数の描画
for i in range(1,13): # 1から12までを繰り返す
    month = '{}月'.format(i) # 1月から12月の文字列を用意する
    plt.plot(x, df[month]) # 折れ線グラフを描画する
    
# グラフの軸ラベル等の設定
plt.title("月別婚姻数 (1947年～2019年)",size=16) 
plt.xlabel("年",size=14) 
plt.ylabel("婚姻数",size=14) 
plt.xticks(x[::], rotation=90, size='small')# 3つおきにラベルを表示する。
plt.legend(loc='upper left') #凡例表示
plt.grid(True)

# グラフの表示
plt.show()

コメント部を除き、たった14行のコードで、次のグラフを出力することができます。

この基本的なグラフ描画におけるポイントは次の通りです。

12行目～14行目：for文を用いて、1月から12月のグラフを繰り返し描画させる。
13行目：X軸の変数となる「〇月」を、for文の変数とformat文で生成させる。
20行目：X軸の西暦のラベルを全て表示させると文字の重なりが発生するため、間引いて表示させる。
20行目：X軸の西暦のラベルを横表示で表示させると文字の重なりが発生するため、縦表示で表示させる。

では、次にこのグラフのGIFアニメーション化をやっていきます。

② 月別婚姻数グラフのGIFアニメーション作成方法

月別婚姻数のグラフをGIFアニメーション形式で出力させるための方法を紹介していきます。

アニメーション化させる目的は、情報をより伝わりやすい形で表現とするためです。

今回は、月別の各折れ線グラフを強調させるような、アニメーションをつくっていきます。

コードは次の通りです。

# グラフ描画のためのライブラリを呼び出す
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.animation as animation
from IPython.display import Image

# グラフの作成
fig, ax = plt.subplots(figsize=(16,4))

# X軸の指定
x = df["year"]

# 1月～12月の月別婚姻数の描画
for i in range(1,13): # 1から12までを繰り返す
    month = '{}月'.format(i) # 1月から12月の文字列を用意する
    ax.plot(x, df[month], color="gray", zorder=1,linestyle="dashed") # 折れ線グラフを描画する
    
# グラフの軸ラベル等の設定
plt.title("月別婚姻数 (1947年～2019年)",size=16) 
plt.ylabel("婚姻数",size=14) 
plt.xticks(x[::], rotation=90, size='small') # 3つおきにラベルを表示する。        
plt.xlabel("年",size=14) 
plt.grid(True)

# GIFアニメ格納用の空のリストの作成
artists = []

# 1月～12月の月別婚姻数のアニメ用グラフの描画
for j in range(1,13): # 1から12までを繰り返す
    month = '{}月'.format(j) # 1月から12月の文字列を用意する
    my_line, = ax.plot(x, df[month], color="red",zorder=2, linewidth = 4.0) # 折れ線グラフを描画する
    my_text = ax.text(x[0], df[month][0], month, color="red", fontsize=16, ha='right') # 折れ線グラフに添える月情報を描画する
    artists.append([my_line, my_text, my_xlabel]) # リストにハイライトさせた月毎のグラフを加えていく

# GIFアニメの保存
ani = animation.ArtistAnimation(fig, artists, interval=500) # インターバル500ms
ani.save('./konin_animation.gif', writer='pillow')
plt.close()

# 保存したGIFアニメの表示
Image('./konin_animation.gif')

ここでのポイントは次の通りです。