python可视化神器——pyecharts库

Python013

python可视化神器——pyecharts库,第1张

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

可以通过使用布局类实例的layout属性来设置画布中图表的布局。

图表可以放置在其容器中。 x 和 y 调整位置, w 和 h 调整大小。单位是容器的比例。图表不能放置在其容器之外,并且宽度和高度是主要限制:如果 x + w >1 , 则 x = 1 - w。

x是从左到右的水平位置

y是从顶部开始的垂直位置

h是图表相对于其容器的高度

w是盒子的宽度

除了大小和位置之外,相关属性的模式还可以设置为 factor 或 edge ,默认值是 factor 。

可以将layoutTarget设置为 outer 或 inner 。默认值为 outer 。

图例的位置可以通过设置它的位置进行控制 r , l , t , b 和 tr 分别控制右, 左, 顶部,底部。默认值为 r 。

或应用手动布局

整个数据系列和单个数据点可以通过 graphicalProperties 广泛地设置样式。把事情做好可能需要一些时间。

仪表图组合了一个饼图和一个环形图去创建一个"仪表"。第一个图表时包含四个切片的环形图,前三个切片与仪表的颜色相对应,第二个切片对应仪表的颜色。第四部分是甜甜圈的一半,不可见。

添加了包含三个切片的饼图。第一个和第三个切片是不可见的,因此第二个切片可以充当仪表上的指针。

使用数据系列中各个数据点的图形属性来完成效果。

图表工作表是一个只包含图表的特殊工作表。图表的所有数据必须在不同的工作表上。

Plotly Express 是一个新的高级 Python 可视化库:它是 Plotly.py 的高级封装,它为复杂的图表提供了一个简单的语法。

受 Seaborn 和 ggplot2 的启发,它专门设计为具有简洁,一致且易于学习的 API :只需一次导入,您就可以在一个函数调用中创建丰富的交互式绘图,包括分面绘图(faceting)、地图、动画和趋势线。 它带有数据集、颜色面板和主题,就像 Plotly.py 一样。

Plotly Express 完全免费:凭借其宽松的开源 MIT 许可证,您可以随意使用它(是的,甚至在商业产品中!)。

最重要的是,Plotly Express 与 Plotly 生态系统的其他部分完全兼容:在您的 Dash 应用程序中使用它,使用 Orca 将您的数据导出为几乎任何文件格式,或使用JupyterLab 图表编辑器在 GUI 中编辑它们!

用 pip install plotly_express 命令可以安装 Plotly Express。

一旦导入Plotly Express(通常是 px ),大多数绘图只需要一个函数调用,接受一个整洁的Pandas dataframe,并简单描述你想要制作的图。 如果你想要一个基本的散点图,它只是 px.scatter(data,x =“column_name”,y =“column_name”)。

以下是内置的 Gapminder 数据集的示例,显示2007年按国家/地区的人均预期寿命和人均GDP 之间的趋势:

如果你想通过大陆区分它们,你可以使用 color 参数为你的点着色,由 px 负责设置默认颜色,设置图例等:

这里的每一点都是一个国家,所以也许我们想要按国家人口来衡量这些点...... 没问题:这里也有一个参数来设置,它被称为 size:

如果你好奇哪个国家对应哪个点? 可以添加一个 hover_name ,您可以轻松识别任何一点:只需将鼠标放在您感兴趣的点上即可! 事实上,即使没有 hover_name ,整个图表也是互动的:

也可以通过 facet_col =”continent“ 来轻松划分各大洲,就像着色点一样容易,并且让我们使用 x轴 对数(log_x)以便在我们在图表中看的更清晰:

也许你不仅仅对 2007年 感兴趣,而且你想看看这张图表是如何随着时间的推移而演变的。 可以通过设置 animation_frame=“year” (以及 animation_group =“country” 来标识哪些圆与控制条中的年份匹配)来设置动画。

在这个最终版本中,让我们在这里调整一些显示,因为像“gdpPercap” 这样的文本有点难看,即使它是我们的数据框列的名称。 我们可以提供更漂亮的“标签” (labels),可以在整个图表、图例、标题轴和悬停(hovers)中应用。 我们还可以手动设置边界,以便动画在整个过程中看起来更棒:

因为这是地理数据,我们也可以将其表示为动画地图,因此这清楚地表明 Plotly Express 不仅仅可以绘制散点图(不过这个数据集缺少前苏联的数据)。

事实上,Plotly Express 支持三维散点图、三维线形图、极坐标和地图上三元坐标以及二维坐标。 条形图(Bar)有二维笛卡尔和极坐标风格。

进行可视化时,您可以使用单变量设置中的直方图(histograms)和箱形图(box)或小提琴图(violin plots),或双变量分布的密度等高线图(density contours)。 大多数二维笛卡尔图接受连续或分类数据,并自动处理日期/时间数据。 可以查看我们的图库 (ref-3) 来了解每个图表的例子。

数据 探索 的主要部分是理解数据集中值的分布,以及这些分布如何相互关联。 Plotly Express 有许多功能来处理这些任务。

使用直方图(histograms),箱形图(box)或小提琴图(violin plots)可视化单变量分布:

直方图:

箱形图:

小提琴图:

还可以创建联合分布图(marginal rugs),使用直方图,箱形图(box)或小提琴来显示双变量分布,也可以添加趋势线。 Plotly Express 甚至可以帮助你在悬停框中添加线条公式和R²值! 它使用 statsmodels 进行普通最小二乘(OLS)回归或局部加权散点图平滑(LOWESS)。

在上面的一些图中你会注意到一些不错的色标。 在 Plotly Express 中, px.colors 模块包含许多有用的色标和序列:定性的、序列型的、离散的、循环的以及所有您喜欢的开源包:ColorBrewer、cmocean 和 Carto 。 我们还提供了一些功能来制作可浏览的样本供您欣赏(ref-3):

定性的颜色序列:

众多内置顺序色标中的一部分:

我们特别为我们的交互式多维图表感到自豪,例如散点图矩阵(SPLOMS)、平行坐标和我们称之为并行类别的并行集。 通过这些,您可以在单个图中可视化整个数据集以进行数据 探索 。 在你的Jupyter 笔记本中查看这些单行及其启用的交互:

散点图矩阵(SPLOM)允许您可视化多个链接的散点图:数据集中的每个变量与其他变量的关系。 数据集中的每一行都显示为每个图中的一个点。 你可以进行缩放、平移或选择操作,你会发现所有图都链接在一起!

平行坐标允许您同时显示3个以上的连续变量。 dataframe 中的每一行都是一行。 您可以拖动尺寸以重新排序它们并选择值范围之间的交叉点。

并行类别是并行坐标的分类模拟:使用它们可视化数据集中多组类别之间的关系。

Plotly Express 之于 Plotly.py 类似 Seaborn 之于 matplotlib:Plotly Express 是一个高级封装库,允许您快速创建图表,然后使用底层 API 和生态系统的强大功能进行修改。 对于Plotly 生态系统,这意味着一旦您使用 Plotly Express 创建了一个图形,您就可以使用Themes,使用 FigureWidgets 进行命令性编辑,使用 Orca 将其导出为几乎任何文件格式,或者在我们的 GUI JupyterLab 图表编辑器中编辑它 。

主题(Themes)允许您控制图形范围的设置,如边距、字体、背景颜色、刻度定位等。 您可以使用模板参数应用任何命名的主题或主题对象:

有三个内置的 Plotly 主题可以使用, 分别是 plotly, plotlywhite 和 plotlydark。

px 输出继承自 Plotly.py 的 Figure 类 ExpressFigure 的对象,这意味着你可以使用任何 Figure 的访问器和方法来改变 px生成的绘图。 例如,您可以将 .update() 调用链接到 px 调用以更改图例设置并添加注释。 .update() 现在返回修改后的数字,所以你仍然可以在一个很长的 Python 语句中执行此操作:

在这里,在使用 Plotly Express 生成原始图形之后,我们使用 Plotly.py 的 API 来更改一些图例设置并添加注释。

Dash 是 Plotly 的开源框架,用于构建具有 Plotly.py 图表的分析应用程序和仪表板。Plotly Express 产生的对象与 Dash 100%兼容,只需将它们直接传递到 dash_core_components.Graph,如下所示: dcc.Graph(figure = px.scatter(...))。 这是一个非常简单的 50行 Dash 应用程序的示例,它使用 px 生成其中的图表:

这个 50 行的 Dash 应用程序使用 Plotly Express 生成用于浏览数据集的 UI 。

可视化数据有很多原因:有时您想要提供一些想法或结果,并且您希望对图表的每个方面施加很多控制,有时您希望快速查看两个变量之间的关系。 这是交互与 探索 的范畴。

Plotly.py 已经发展成为一个非常强大的可视化交互工具:它可以让你控制图形的几乎每个方面,从图例的位置到刻度的长度。 不幸的是,这种控制的代价是冗长的:有时可能需要多行 Python 代码才能用 Plotly.py 生成图表。

我们使用 Plotly Express 的主要目标是使 Plotly.py 更容易用于 探索 和快速迭代。

我们想要构建一个库,它做出了不同的权衡:在可视化过程的早期牺牲一些控制措施来换取一个不那么详细的 API,允许你在一行 Python 代码中制作各种各样的图表。 然而,正如我们上面所示,该控件并没有消失:你仍然可以使用底层的 Plotly.py 的 API 来调整和优化用 Plotly Express 制作的图表。

支持这种简洁 API 的主要设计决策之一是所有 Plotly Express 的函数都接受“整洁”的 dataframe 作为输入。 每个 Plotly Express 函数都体现了dataframe 中行与单个或分组标记的清晰映射,并具有图形启发的语法签名,可让您直接映射这些标记的变量,如 x 或 y 位置、颜色、大小、 facet-column 甚至是 动画帧到数据框(dataframe)中的列。 当您键入 px.scatter(data,x ='col1',y='col2') 时,Plotly Express 会为数据框中的每一行创建一个小符号标记 - 这就是 px.scatter 的作用 - 并将 “col1” 映射到 x 位置(类似于 y 位置)。 这种方法的强大之处在于它以相同的方式处理所有可视化变量:您可以将数据框列映射到颜色,然后通过更改参数来改变您的想法并将其映射到大小或进行行分面(facet-row)。

接受整个整洁的 dataframe 的列名作为输入(而不是原始的 numpy 向量)也允许 px 为你节省大量的时间,因为它知道列的名称,它可以生成所有的 Plotly.py 配置用于标记图例、轴、悬停框、构面甚至动画帧。 但是,如上所述,如果你的 dataframe 的列被笨拙地命名,你可以告诉 px 用每个函数的 labels 参数替换更好的。

仅接受整洁输入所带来的最终优势是它更直接地支持快速迭代:您整理一次数据集,从那里可以使用 px 创建数十种不同类型的图表,包括在 SPLOM 中可视化多个维度 、使用平行坐标、在地图上绘制,在二维、三维极坐标或三维坐标中使用等,所有这些都不需要重塑您的数据!

在 API 级别,我们在 px 中投入了大量的工作,以确保所有参数都被命名,以便在键入时最大限度地发现:所有 scatter -类似的函数都以 scatter 开头(例如 scatter_polar, scatter_ternary)所以你可以通过自动补全来发现它们。 我们选择拆分这些不同的散点图函数,因此每个散点图函数都会接受一组定制的关键字参数,特别是它们的坐标系。 也就是说,共享坐标系的函数集(例如 scatter, line & bar,或 scatter_polar, line_polar 和 bar_polar )也有相同的参数,以最大限度地方便学习。 我们还花了很多精力来提出简短而富有表现力的名称,这些名称很好地映射到底层的 Plotly.py 属性,以便于在工作流程中稍后调整到交互的图表中。

最后,Plotly Express 作为一个新的 Python 可视化库,在 Plotly 生态系统下,将会迅速发展。所以不要犹豫,立即开始使用 Plotly Express 吧!