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????開講啦！！！！????蘇州程序大白????

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前言

環(huán)境搭建：

下載Anaconda搭建Python環(huán)境。細(xì)講可以看文章

下載類庫Numpy， SciPy， matplotlib， pandas 和 seaborn。可以參考本文

引入需要的庫，設(shè)置一下顯示網(wǎng)格的樣式：

import numpy as npimport pandas as pdimport matplotlib.pyplot as pltimport seaborn as sns

數(shù)據(jù)關(guān)系可視化

下面我們使用seaborn最常用的方法relplot()實現(xiàn)散點圖scatterplot()和線圖lineplot()。

散點圖 Scatter plots

首先可以引入seaborn中自帶事例子數(shù)據(jù)集“tips”,這個數(shù)據(jù)集的屬性有：

• 時間數(shù)據(jù) week。

• 賬單: 總消費,小費 total_bill, tips。

• 消費者性別 sex。

• 消費者是否抽煙 smoker。

• 等等…

下面很多例子使用了tips數(shù)據(jù)集,不會再特別指出

sns.set(style="darkgrid") # 設(shè)置樣式為網(wǎng)格tips = sns.load_dataset("tips")

其實seaborn中有很多畫散點圖的方法其中一種是scatterplot()，使用方法是把數(shù)據(jù)集中的集合分配給方法中的屬性,這樣不同集合就會使用散點圖中不同屬性的樣式展示出來如下面實例中的色調(diào)屬性hue獲取了數(shù)據(jù)集中的smoker集合,這樣集合中的數(shù)據(jù)差異就可以通過色調(diào)的不同展示出來,其他同理。

sns.relplot(x="total_bill", y="tip", size="size",hue="smoker", palette="ch:r=-.5,l=.75",  style="time",sizes=(15, 200), data=tips);

scatterplot是relplot的默認(rèn)方法所以不需要多帶帶設(shè)置,具體屬性可以去scatterplot()的Api查看。

折線圖強(qiáng)調(diào)連續(xù)性 Emphasizing continuity with line plots

relplot里的第二個方法lineplot,前面說過默認(rèn)方法是scatterplot所以要設(shè)置屬性kind=lineplot啟用折線圖,這個方法默認(rèn)sort=true將x軸數(shù)據(jù)與y軸數(shù)據(jù)按順序?qū)?yīng)起來。

fmri = sns.load_dataset("fmri")sns.relplot(x="timepoint",             y="signal",            hue="region",             style="event",            dashes=True, # 開啟顯示虛線            markers=True, # 顯示標(biāo)記          	# ci="sd" # 顯示標(biāo)準(zhǔn)偏差,默認(rèn)是顯示置信區(qū)間,None關(guān)閉顯示            kind="line",             data=fmri);

這里我們引入一個新的fmri數(shù)據(jù)集。

同時顯示多了圖表

用到relplot的屬性是col和col_wrap自動分行，同理也可以用row屬性設(shè)置列。

sns.relplot(x="timepoint", y="signal", hue="event", style="event",            col="subject",             col_wrap=5, # 設(shè)置每行顯示圖表數(shù)量            height=3, # 每個圖表的高度             kind="line",            data=fmri.query("region == "frontal""));

數(shù)據(jù)種類的可視化 Plotting with categorical data

對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類可視化用到的方法是catplot()，和數(shù)據(jù)關(guān)系可視化類似，catplot()也有多種分類(kind)，包括散點圖(strip,swarm)，分布圖(box,violin,boxen)和柱狀圖(point,bar,count)。

sns.set(style="ticks", color_codes=True) #設(shè)置一下樣式

散點圖 categories scatterplots

除了種類外,散點圖能精確的顯示數(shù)據(jù)的分布,散點圖默認(rèn)顯示方式是stript，例如下面的例子。

tips = sns.load_dataset("tips") #載入數(shù)據(jù)sns.catplot(x="day", y="total_bill", data=tips); 

可以發(fā)現(xiàn)上面有些數(shù)據(jù)重疊在一起了，解決這個問題可以使用jitter屬性，也可使用另一種散點圖swarm,它自動使用算法區(qū)分出可能重疊的數(shù)據(jù)。需要注意的是可以使用order來控制順序。下面的例子可以看出：

sns.catplot(x="total_bill", y="day", hue="time", kind="swarm",  order=["Sun", "Sat","Fri","Thur"], data=tips);

分布圖 Distributions of observations within categories

數(shù)據(jù)量太大的時候，散點圖顯示不同種類的分布情況非常恐怖，所以可以使用分布圖來觀察不同種類數(shù)據(jù)的分布情況，具體代碼就不貼了，只需要更改一下kind屬性就可以了，下面分別看一下box,boxen,violin三種情況不同的顯示風(fēng)格：



其中要重點說一下violin方法使用了KDE,因此有一些額外的屬性可以設(shè)置,具體可以查看一下api例如：

sns.catplot(x="total_bill", y="day", hue="sex",bw=.4, cut=2, inner="stick",            kind="violin", split=True, data=tips);

合并圖表

另外看一下如何將兩個不同類型的圖表合為一個,例如下面我們將violin和swarm類型的圖表在一張圖里展示:

g = sns.catplot(x="day", y="total_bill", kind="violin", inner=None, data=tips)sns.swarmplot(x="day", y="total_bill", color="k", size=3, data=tips, ax=g.ax);

數(shù)據(jù)估計

很多情況我們是不需要特別精確的數(shù)據(jù)信息的,只需要了解各個分類的走勢和差異性,這個時候柱狀圖bar和點狀圖point可以展示的信息更簡潔明了。

例如這里我們引入一個新的數(shù)據(jù)集titanic來分析一下泰坦尼克號上不同倉位的乘客的生存率

titanic = sns.load_dataset("titanic")

首先下面看一下柱狀圖,這張圖是可以直觀的比較出各個倉位的生存率,需要指出的是柱狀圖的矩形邊框也可以設(shè)置顏色。

sns.catplot(x="class",             y="survived", hue="sex",            palette={"male": "g", "female": "m"}, # 設(shè)置hue屬性顯示的顏色            edgecolor=".6",            kind="bar",             data=titanic);

點狀圖可以設(shè)置的屬性也有很多,比如線的樣式,點的樣式等等

sns.catplot(x="class", y="survived", hue="sex",            palette={"male": "g", "female": "m"},            markers=["^", "o"], linestyles=["-", "--"],            kind="point", data=titanic);

圖表的大小控制

設(shè)置圖表的大小可以使用matplotlib里的plt.subplots(figsize=(width,height))

想要改變圖表各個軸的精度可以使用set方法參照下面的實例

g = sns.catplot(x="fare", y="survived", row="class",                kind="box", orient="h", height=1.5, aspect=4,                data=titanic.query("fare > 0"))g.set(xscale="log"); # x軸以對數(shù)形式顯示

數(shù)據(jù)分布的可視化 Visualizing the distribution of a dataset

拿到數(shù)據(jù)集后,通常第一件事就是確定數(shù)據(jù)的分布,接下來我們看一下對于單變量(unvariable)和雙變量(bivariable)分布如何進(jìn)行可視化。

繪制單變量分布圖 Ploting univariate distributions

單變量分布的常見可視化模式是直方圖(histogram)或者KDA(kernel debsity estimate)，在seaborn中使用的方法是displot()，其中的hist屬性控制是否顯示直方圖(默認(rèn)開啟)，kda屬性控制是否顯示KDA分布(默認(rèn)開啟),rug屬性控制顯示刻度(默認(rèn)關(guān)閉)。

x = np.random.normal(size=100)sns.distplot(x,hist=True,kde=True, rug=True);

直方圖沒什么說的,是觀察數(shù)據(jù)分布常見且直觀的一個方法,原理也比較簡單. 這里重點說一下KDE,它本身在很多領(lǐng)域都是極其重要的工具. 繪制kde圖還可以使用kdeplot()方法或者rugplot()方法,例如下面的例子

x = np.random.normal(0, 1, size=30)sns.kdeplot(x)sns.kdeplot(x, shade=True, bw=.2,  label="bw: .2"); # shade屬性控制是否顯示分布區(qū)域陰影sns.kdeplot(x, bw=2, label="bw: 2") plt.legend();

從圖中可以看出,bw屬性控制的是kde曲線的擬合程度。

繪制雙變量分布圖 Ploting bivariate distributions

首先我們創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)集作為例子

mean, cov = [0, 1], [(1, .5), (.5, 1)]data = np.random.multivariate_normal(mean, cov, 200)df = pd.DataFrame(data, columns=["x", "y"])

繪制雙變量分布圖的方法是jointplot(),用多個面板從兩個維度繪制數(shù)據(jù)分布,seaborn提供了scatterplot(defult),hexbin,kde三種樣式

sns.jointplot(x="x", y="y", data=df);

x, y = np.random.multivariate_normal(mean, cov, 1000).Twith sns.axes_style("white"):    sns.jointplot(x=x, y=y, kind="hex", color="k");

sns.jointplot(x="x", y="y", data=df, kind="kde");

其實kdeplot()也可以實現(xiàn)kde雙變量分布

f, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6)) # 設(shè)置顯示圖形的大小sns.kdeplot(df.x, df.y, ax=ax)	sns.rugplot(df.x, color="g", ax=ax)sns.rugplot(df.y, vertical=True, ax=ax);

可視化數(shù)據(jù)集中的成對關(guān)系 Visualizing pairwise relationships in a dataset

例如調(diào)用數(shù)據(jù)集iris(鳶尾屬植物)

iris = sns.load_dataset("iris")

然后使用pairplot()方法

sns.pairplot(iris, hue="species");

四個屬性sepal_width sepa_height和petal_length petal_width的對應(yīng)關(guān)系。

線性關(guān)系的可視化 Visualizing linear relationships

線性回歸模型在數(shù)據(jù)可視化中可以展示數(shù)據(jù)的分布和趨勢,也可以起到預(yù)測數(shù)據(jù)的作用。我們還是使用小費tips數(shù)據(jù)集。

tips = sns.load_dataset("tips")

畫線性回歸模型的方法 Functions to draw linear regression models

seaborn提供了兩個方法regplot()和lmplot()。

sns.regplot(x="total_bill", y="tip", data=tips);

sns.lmplot(x="total_bill", y="tip", data=tips);

通過上面兩個例子 ,會發(fā)現(xiàn)這兩個方法繪制的結(jié)果區(qū)別不大,但是他們傳入的數(shù)據(jù)是有區(qū)別的：

• regplot() 的x和y軸可以是簡單的numpy數(shù)組，pandas series對象或者pandas DataFrame對象。

• lmplot()的x,y參數(shù)必須指定為字符串。

擬合不同種類的數(shù)據(jù) Fitting different kinds of models

anscombe = sns.load_dataset("anscombe")

以數(shù)據(jù)集Anscombe’s quartet(安斯庫姆四重奏)為例,先通過下面的表格簡單了解一下這個數(shù)據(jù)集,簡單是說就是四組包含的數(shù)據(jù)集：

然后plot一下四組數(shù)據(jù)(注意這里使用lmplot,所以x,y軸對應(yīng)的是字符串),基本工作流程是使用數(shù)據(jù)集和用于構(gòu)造網(wǎng)格的變量初始化FacetGrid對象。

sns.lmplot(x="x", y="y", col="dataset", col_wrap=2, data=anscombe,           ci=None,scatter_kws={"s": 80});

現(xiàn)在分析一下這四個數(shù)據(jù)集,第一個沒啥顯著特征,觀察第二個數(shù)據(jù)集可以發(fā)現(xiàn)它存在高階關(guān)系,可以通過order屬性控制階數(shù),進(jìn)行多項式回歸擬合

sns.lmplot(x="x", y="y", data=anscombe.query("dataset == "II""),           order=2, ci=None, scatter_kws={"s": 80});

第三個數(shù)據(jù)集存在一個噪點outlier影響了擬合效果,可以使用roboust屬性保持健壯性

sns.lmplot(x="x", y="y", data=anscombe.query("dataset == "III""),           robust=True, ci=None, scatter_kws={"s": 80});

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