Python 数据可视化:分类特征统计图

Python015

Python 数据可视化:分类特征统计图,第1张

上一课已经体验到了 Seaborn 相对 Matplotlib 的优势,本课将要介绍的是 Seaborn 对分类数据的统计,也是它的长项。

针对分类数据的统计图,可以使用 sns.catplot 绘制,其完整参数如下:

本课使用演绎的方式来学习,首先理解这个函数的基本使用方法,重点是常用参数的含义。

其他的参数,根据名称也能基本理解。

下面就依据 kind 参数的不同取值,分门别类地介绍各种不同类型的分类统计图。

读入数据集:

然后用这个数据集制图,看看效果:

输出结果:

毫无疑问,这里绘制的是散点图。但是,该散点图的横坐标是分类特征 time 中的三个值,并且用 hue='kind' 又将分类特征插入到图像中,即用不同颜色的的点代表又一个分类特征 kind 的值,最终得到这些类别组合下每个记录中的 pulse 特征值,并以上述图示表示出来。也可以理解为,x='time', hue='kind' 引入了图中的两个特征维度。

语句 ① 中,就没有特别声明参数 kind 的值,此时是使用默认值 'strip'。

与 ① 等效的还有另外一个对应函数 sns.stripplot。

输出结果:

② 与 ① 的效果一样。

不过,在 sns.catplot 中的两个参数 row、col,在类似 sns.stripplot 这样的专有函数中是没有的。因此,下面的图,只有用 sns.catplot 才能简洁直观。

输出结果:

不过,如果换一个叫角度来说,类似 sns.stripplot 这样的专有函数,表达简单,参数与 sns.catplot 相比,有所精简,使用起来更方便。

仔细比较,sns.catplot 和 sns.stripplot 两者还是稍有区别的,虽然在一般情况下两者是通用的。

因此,不要追求某一个是万能的,各有各的用途,存在即合理。

不过,下面的声明请注意: 如果没有非常的必要,比如绘制分区图,在本课中后续都演示如何使用专有名称的函数。

前面已经初步解释了这个函数,为了格式完整,这里再重复一下,即 sns.catplot 中参数 kind='strip'。

如果非要将此函数翻译为汉语,可以称之为“条状散点图”。以分类特征为一坐标轴,在另外一个坐标轴上,根据分类特征,将该分类特征数据所在记录中的连续值沿坐标轴描点。

从语句 ② 的结果图中可以看到,这些点虽然纵轴的数值有相同的,但是没有将它们重叠。因此,我们看到的好像是“一束”散点,实际上,所有点的横坐标都应该是相应特征分类数据,也不要把分类特征的值理解为一个范围,分散开仅仅是为了图示的视觉需要。

输出结果:

④ 相对 ② 的图示,在于此时同一纵轴值的都重合了——本来它们的横轴值都是一样的。实现此效果的参数是 jitter=0,它可以表示点的“振动”,如果默认或者 jitter=True,意味着允许描点在某个范围振动——语句 ② 的效果;还可设置为某个 0 到 1 的浮点,表示许可振动的幅度。请对比下面的操作。

输出结果:

语句 ② 中使用 hue='kind' 参数向图中提供了另外一个分类特征,但是,如果感觉图有点乱,还可以这样做:

输出结果:

dodge=True 的作用就在于将 hue='kind' 所引入的特征数据分开,相对 ② 的效果有很大差异。

并且,在 ⑤ 中还使用了 paletter='Set2' 设置了色彩方案。

sns.stripplot 函数中的其他有关参数,请读者使用帮助文档了解。

此函数即 sns.catplot 的参数 kind='swarm'。

输出结果:

再绘制一张简单的图,一遍研究这种图示的本质。

输出结果:

此图只使用了一个特征的数据,简化表象,才能探究 sns.swarmplot 的本质。它同样是将该特征中的数据,依据其他特征的连续值在图中描点,并且所有点在默认情况下不彼此重叠——这方面与 sns.stripplot 一样。但是,与之不同的是,这些点不是随机分布的,它们经过调整之后,均匀对称分布在分类特征数值所在直线的两侧,这样能很好地表示数据的分布特点。但是,这种方式不适合“大数据”。

sns.swarmplot 的参数似乎也没有什么太特殊的。下面使用几个,熟悉一番基本操作。

在分类维度上还可以再引入一个维度,用不同颜色的点表示另外一种类别,即使用 hue 参数来实现。

输出结果:

这里用 hue = 'smoker' 参数又引入了一个分类特征,在图中用不同颜色来区分。

如果觉得会 smoker 特征的值都混在一起有点乱,还可以使用下面方式把他们分开——老调重弹。

输出结果:

生成此效果的参数就是 dodge=True,它的作用就是当 hue 参数设置了特征之后,将 hue 的特征数据进行分类。

sns.catplot 函数的参数 kind 可以有三个值,都是用于绘制分类的分布图:

下面依次对这三个专有函数进行阐述。

无意中从今日头条中看到的一篇文章,可以生成简单的图表。据说一些大数据开发们也是经常用类似的图表库,毕竟有现成的,改造下就行,谁会去自己造轮子呢。

pyecharts是什么?

pyecharts 是一个用于生成 Echarts 图表的类库。Echarts 是百度开源的一个数据可视化 JS 库。用 Echarts 生成的图可视化效果非常棒, pyecharts 是为了与 Python 进行对接,方便在 Python 中直接使用数据生成图 。使用pyecharts可以生成独立的网页,也可以在flask、django中集成使用。

安装很简单:pip install pyecharts

如需使用 Jupyter Notebook 来展示图表,只需要调用自身实例即可,同时兼容 Python2 和 Python3 的 Jupyter Notebook 环境。所有图表均可正常显示,与浏览器一致的交互体验,简直不要太强大。

参考自pyecharts官方文档: http://pyecharts.org

首先开始来绘制你的第一个图表

使用 Jupyter Notebook 来展示图表,只需要调用自身实例即可

add() 主要方法,用于添加图表的数据和设置各种配置项

render() 默认将会在根目录下生成一个 render.html 的文件,文件用浏览器打开。

使用主题

自 0.5.2+ 起,pyecharts 支持更换主体色系

使用 pyecharts-snapshot 插件

如果想直接将图片保存为 png, pdf, gif 格式的文件,可以使用 pyecharts-snapshot。使用该插件请确保你的系统上已经安装了 Nodejs 环境。

安装 phantomjs $ npm install -g phantomjs-prebuilt

安装 pyecharts-snapshot $ pip install pyecharts-snapshot

调用 render 方法 bar.render(path='snapshot.png') 文件结尾可以为 svg/jpeg/png/pdf/gif。请注意,svg 文件需要你在初始化 bar 的时候设置 renderer='svg'。

图形绘制过程

基本上所有的图表类型都是这样绘制的:

chart_name = Type() 初始化具体类型图表。

add() 添加数据及配置项。

render() 生成本地文件(html/svg/jpeg/png/pdf/gif)。

add() 数据一般为两个列表(长度一致)。如果你的数据是字典或者是带元组的字典。可利用 cast() 方法转换。

多次显示图表

从 v0.4.0+ 开始,pyecharts 重构了渲染的内部逻辑,改善效率。推荐使用以下方式显示多个图表。如果使是 Numpy 或者 Pandas,可以参考这个示例

当然你也可以采用更加酷炫的方式,使用 Jupyter Notebook 来展示图表,matplotlib 有的,pyecharts 也会有的

Note: 从 v0.1.9.2 版本开始,废弃 render_notebook() 方法,现已采用更加  pythonic  的做法。直接调用本身实例就可以了。

比如这样

还有这样

如果使用的是自定义类,直接调用自定义类示例即可

图表配置

图形初始化

通用配置项

xyAxis:平面直角坐标系中的 x、y 轴。(Line、Bar、Scatter、EffectScatter、Kline)

dataZoom:dataZoom 组件 用于区域缩放,从而能自由关注细节的数据信息,或者概览数据整体,或者去除离群点的影响。(Line、Bar、Scatter、EffectScatter、Kline、Boxplot)

legend:图例组件。图例组件展现了不同系列的标记(symbol),颜色和名字。可以通过点击图例控制哪些系列不显示。

label:图形上的文本标签,可用于说明图形的一些数据信息,比如值,名称等。

lineStyle:带线图形的线的风格选项(Line、Polar、Radar、Graph、Parallel)

grid3D:3D笛卡尔坐标系组配置项,适用于 3D 图形。(Bar3D, Line3D, Scatter3D)

axis3D:3D 笛卡尔坐标系 X,Y,Z 轴配置项,适用于 3D 图形。(Bar3D, Line3D, Scatter3D)

visualMap:是视觉映射组件,用于进行『视觉编码』,也就是将数据映射到视觉元素(视觉通道)

markLine&markPoint:图形标记组件,用于标记指定的特殊数据,有标记线和标记点两种。(Bar、Line、Kline)

tooltip:提示框组件,用于移动或点击鼠标时弹出数据内容

toolbox:右侧实用工具箱

图表详细

Bar(柱状图/条形图)

Bar3D(3D 柱状图)

Boxplot(箱形图)

EffectScatter(带有涟漪特效动画的散点图)

Funnel(漏斗图)

Gauge(仪表盘)

Geo(地理坐标系)

GeoLines(地理坐标系线图)

Graph(关系图)

HeatMap(热力图)

Kline/Candlestick(K线图)

Line(折线/面积图)

Line3D(3D 折线图)

Liquid(水球图)

Map(地图)

Parallel(平行坐标系)

Pie(饼图)

Polar(极坐标系)

Radar(雷达图)

Sankey(桑基图)

Scatter(散点图)

Scatter3D(3D 散点图)

ThemeRiver(主题河流图)

TreeMap(矩形树图)

WordCloud(词云图)

用户自定义

Grid 类:并行显示多张图

Overlap 类:结合不同类型图表叠加画在同张图上

Page 类:同一网页按顺序展示多图

Timeline 类:提供时间线轮播多张图

统一风格

注:pyecharts v0.3.2以后,pyecharts 将不再自带地图 js 文件。如用户需要用到地图图表,可自行安装对应的地图文件包。

地图文件被分成了三个 Python 包,分别为:

全球国家地图:

echarts-countries-pypkg

中国省级地图:

echarts-china-provinces-pypkg

中国市级地图:

echarts-china-cities-pypkg

直接使用python的pip安装

但是这里大家一定要注意,安装完地图包以后一定要重启jupyter notebook,不然是无法显示地图的。

显示如下:

总得来说,这是一个非常强大的可视化库,既可以集成在flask、Django开发中,也可以在做数据分析的时候单独使用,实在是居家旅行的必备神器啊