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折れ線グラフで複数の配列・ラベル・カラーなどの属性をまとめてセットする場合、単純な方法としては以下のように一つの信号 (y_arr) ずつplt.plot()するコードが考えられます。

length = 100
x = np.arange(0, length)
y = np.array([
    np.random.normal(0, 5.0, length),
    np.random.normal(0, 1.0, length),
    np.random.normal(0, 3.0, length),
])
labels = ['foo', 'bar', 'baz']
lines = []

for y_arr, label in zip(y, labels):
    lines.append(plt.plot(x, y_arr, label=label))

plt.legend()
plt.show()

ただ、これだと若干コードが冗長です。

そこで、for文を使わずに複数信号とラベルをまとめてセットする方法を考えてみました。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


length = 100
x = np.arange(0, length)
y = np.array([
    np.random.normal(0, 5.0, length),
    np.random.normal(0, 1.0, length),
    np.random.normal(0, 3.0, length),
])
colors = ['r', 'g', 'b']
labels = ['plot_no_1', 'plot_no_2', 'plot_no_3']
markers = ["o", "x", "*"]
alphas = [1.0, 0.5, 0.2]

fig = plt.figure(figsize=(5,5))
ax = fig.add_subplot(111)

ax.set_prop_cycle(color=colors, marker=markers, alpha=alphas)

lines = ax.plot(x, y.T)

plt.legend(lines, labels, loc='upper right')
plt.show()