Python で日時と流量のデータを扱う

1. エグゼクティブサマリー

Kaggle で公開されている交通量データ（CSV ファイル）を Python で読み込み，日時列の型変換，データの表示，折れ線グラフによる可視化を行う。

https://www.kaggle.com/coplin/traffic/data

2. 前準備（必要ソフトウェアの入手）

ここでは、最低限の事前準備について説明する。機械学習や深層学習を行う場合は、NVIDIA CUDA、Visual Studio、Cursorなどを追加でインストールすると便利である。これらについては別ページ https://www.kkaneko.jp/cc/dev/aiassist.htmlで詳しく解説しているので、必要に応じて参照してください。

Python 3.12 のインストール（Windows 上） [クリックして展開]

以下のいずれかの方法で Python 3.12 をインストールする。Python がインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法1：winget によるインストール

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

winget install --scope machine --id Python.Python.3.12 -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_pip=1 Include_test=0 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1"

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動すると PATH が自動的に設定される。

方法2：インストーラーによるインストール

Python 公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンから Windows 用インストーラーをダウンロードする。
ダウンロードしたインストーラーを実行する。
初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」に必ずチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

AIエディタ Windsurf のインストール（Windows 上） [クリックして展開]

Pythonプログラムの編集・実行には、AIエディタの利用を推奨する。ここでは、Windsurfのインストールを説明する。Windsurf がインストール済みの場合、この手順は不要である。

winget install --scope machine --id Codeium.Windsurf -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --custom "/SP- /SUPPRESSMSGBOXES /NORESTART /CLOSEAPPLICATIONS /DIR=""C:\Program Files\Windsurf"" /MERGETASKS=!runcode,addtopath,associatewithfiles,!desktopicon"
powershell -Command "$env:Path=[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine')+';'+[System.Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','User'); windsurf --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja --force; windsurf --install-extension ms-python.python --force; windsurf --install-extension Codeium.windsurfPyright --force"

【関連する外部ページ】

Windsurf の公式ページ: https://windsurf.com/

必要なライブラリのインストール [クリックして展開]

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。

pip install -U pandas matplotlib

3. 実行のための準備とその確認手順（Windows 前提）

3.1 プログラムファイルの準備

第5章のソースコードをテキストエディタ（メモ帳，Windsurf 等）に貼り付け，main.py として保存する（文字コード：UTF-8）。

3.2 実行コマンド

コマンドプロンプトでファイルの保存先ディレクトリに移動し，以下を実行する。

python main.py

3.3 動作確認チェックリスト

確認項目	期待される結果
CSV ファイルの読み込み	エラーが発生せず `H:/a.csv` が読み込まれる
日時列の型変換	datetime 列が datetime64 型に変換される
データの表示	datetime 列と traffic_count 列を持つ DataFrame が表示される
折れ線グラフの表示	横軸が日時，縦軸が流量の折れ線グラフが表示される

4. 概要・使い方・実行上の注意

CSV ファイルは datetime（日時）と traffic_count（流量）の 2 列で構成される。各行の形式は以下のとおりである。

2019/3/14 4:00, 12
2019/3/14 5:00, 18
2019/3/14 6:00, 45
2019/3/14 7:00, 80
2019/3/14 8:00, 120

プログラムは以下の順に処理を実行する。pd.read_csv で CSV ファイルを読み込み，列名 datetime と traffic_count を付与する。skipinitialspace=True により，カンマ後の先頭スペースを除去する。次に pd.to_datetime で日時列を datetime 型に変換する。変換後のデータを print で表示し，matplotlib で折れ線グラフを描画する。

CSV ファイルのパスはプログラム中で H:/a.csv と指定されている。実行環境に応じてこのパスを変更する必要がある。

5. ソースコード

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

d = pd.read_csv("H:/a.csv", header=None, names=["datetime", "traffic_count"], skipinitialspace=True)
d["datetime"] = pd.to_datetime(d["datetime"], format="%Y/%m/%d %H:%M")
print(d)

plt.plot(d["datetime"], d["traffic_count"])
plt.xlabel("datetime")
plt.ylabel("traffic_count")
plt.show()

6. まとめ

CSV ファイルの読み込み

pd.read_csv で CSV ファイルを DataFrame として読み込む。names で列名を指定し，skipinitialspace=True で空白を除去する。

日時データの型変換

pd.to_datetime で文字列を datetime 型に変換する。format で日時の書式を指定する。

データの表示

print で DataFrame の内容を表示し，読み込みと型変換の結果を確認する。

折れ線グラフによる可視化

plt.plot で横軸を日時，縦軸を流量とした折れ線グラフを描画する。