在数据驱动决策的时代,数据可视化是挖掘数据价值的重要一环。今天,安利大家五种极为实用的高级可视化图表,从原理到代码实现,一站式带你搞定!
7 Best Python Visualization Techniques for EDA: Enhance Insights | by Meng Li | Top Python Libraries | Medium
1.和弦图
和弦图以富有创意的方式呈现数据点间的复杂关系。
在和弦图中,节点环绕成一个圆形,通过弧线彼此相连。弧长对应连接值的大小,而弧线的粗细则直观体现关系的重要程度。同时,利用不同颜色对数据进行分类,方便用户进行对比分析。
因其强大的关系展示能力,和弦图被广泛应用于众多领域,在基因数据可视化方面表现尤为突出。
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下面用 Holoviews 和 Bokeh 库,来创建一个展示五个国家贸易关系的和弦图。
import holoviews as hv
from holoviews import opts
import pandas as pd
import numpy as np
hv.extension('bokeh')
# 代表5个国家之间出口量的示例矩阵
export_data = np.array([[0, 50, 30, 20, 10],
[10, 0, 40, 30, 20],
[20, 10, 0, 35, 25],
[30, 20, 10, 0, 40],
[25, 15, 30, 20, 0]])
labels = ['美国', '中国', '德国', '日本', '印度']
# 创建一个pandas DataFrame
df = pd.DataFrame(export_data, index=labels, columns=labels)
df = df.stack().reset_index()
df.columns = ['来源', '目标', '数值']
# 创建一个Chord对象
chord = hv.Chord(df)
# 对和弦图进行样式设置
chord.opts(
opts.Chord(
cmap='Category20', edge_cmap='Category20',
labels='source', label_text_font_size='10pt',
edge_color='source', node_color='index',
width=700, height=700
)
).select(value=(5, None))
# 显示图表
chord
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2.旭日图
旭日图超越了传统的饼图和环形图,能够清晰展示层次结构数据。
旭日图用同心圆表示不同层级,中心是根节点,扇形代表具体节点。扇形大小和数据值挂钩,数据重要程度一目了然。
在可视化文件系统层级结构、用户导航路径、市场细分和基因数据等方面很有用。
下面是使用Plotly库创建旭日图的示例。
import plotly.express as px
import numpy as np
df = px.data.gapminder().query("year == 2007")
fig = px.sunburst(df, path=['continent', 'country'],
values='pop',
color='lifeExp',
hover_data=['iso_alpha'],
color_continuous_scale='RdBu',
color_continuous_midpoint=np.average(df['lifeExp'], weights=df['pop']))
fig.show()
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3.六边形热力图
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六边形热力图(Hexbin Plot),即六边形分箱图,在可视化二维数据分布方面非常有效,尤其适用于数据点密集的情况。它将数据空间划分为六边形单元格,单元格颜色表示其中数据点的数量,能清晰呈现数据的分布情况。
下面是使用Python和Matplotlib创建六边形热力图的示例,展示空气质量指数(AQI)和医院就诊人数之间的相关性。
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mplhexbin import HexBin
# 模拟数据
np.random.seed(0) # 确保结果可复现
n_points = 10000
x = np.random.rand(n_points) * 100# 空气质量指数(AQI)取值范围为0到100
y = 5 * np.sin(x * np.pi / 50) + np.random.randn(n_points) * 15# 模拟的医院就诊人数,与AQI相关但存在噪声
# 创建一个新的图形
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 8))
# 使用HexBin创建六边形分箱图
hb = HexBin(ax, gridsize=20, cmap='viridis', extent=[0, 100, -30, 50]) # 设置网格大小、颜色映射和范围
hb.hexbin(x, y, mincnt=1) # 绘制六边形分箱图,mincnt设置最小计数阈值
# 添加标题和轴标签
ax.set_title('空气质量指数(AQI)与医院就诊人数之间的关系')
ax.set_xlabel('空气质量指数(AQI)')
ax.set_ylabel('医院就诊人数')
# 显示图形
plt.colorbar(hb.cmap, ax=ax, label='数据点数量') # 添加颜色条并设置标签
plt.show()
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4.桑基图
桑基图用于可视化数据流动,非常适合展示能源、材料和金融等领域的数据。
它以马修·亨利·菲尼亚斯·里亚尔·桑基(Matthew Henry Phineas Riall Sankey)的名字命名,能展示系统各阶段或各部分之间的流量。节点宽度与流量大小成正比,便于理解数据的规模和流向。
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下面是使用Python创建桑基图的示例,展示从生产源头到小城市消费者的能源流动情况。
import plotly.graph_objects as go
labels = ["煤炭", "太阳能", "风能", "核能", "居民", "工业", "商业"]
source = [0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3]
target = [4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5]
value = [25, 10, 40, 20, 30, 15, 25, 35]
# 创建桑基图对象
fig = go.Figure(data=[go.Sankey(
node=dict(
pad=15,
thickness=20,
line=dict(color="black", width=0.5),
label=labels
),
link=dict(
source=source,
target=target,
value=value
))])
fig.update_layout(title_text="模范城市的能源流动", font_size=12)
fig.show()
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5.流图(主题河流图)
流图形似河流,用于描绘数据随时间的变化。不同颜色区分不同类别,“河流”的宽度代表每个类别的数值大小。它以可视化的方式展示数据趋势和关系,便于理解数据动态。
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下面是用Altair库创建流图的示例。
import altair as alt
from vega_datasets import data
source = data.unemployment_across_industries.url
alt.Chart(source).mark_area().encode(
alt.X('yearmonth(date):T',
axis=alt.Axis(format='%Y', domain=False, tickSize=0)
),
alt.Y('sum(count):Q', stack='center', axis=None),
alt.Color('series:N',
scale=alt.Scale(scheme='category20b')
)
).interactive()
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