Python 數據可視化實現5種炫酷的動態圖

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本文將介紹 5 種基於 Plotly 的可視化方法，你會發現，原來可視化不僅可用直方圖和箱形圖，還能做得如此動態好看甚至可交互。

那麼，Plotly 有哪些好處？Plotly 的整合能力很強：可與 Jupyter Notebook 一起使用，可嵌入網站，並且完整集成瞭 Dash——一種用於構建儀表盤和分析應用的出色工具。

啟動

如果你還沒安裝 Plotly，隻需在你的終端運行以下命令即可完成安裝：

pip install plotly

安裝完成後，就開始使用吧！

動畫

在研究這個或那個指標的演變時，我們常涉及到時間數據。Plotly 動畫工具僅需一行代碼就能讓人觀看數據隨時間的變化情況，如下圖所示：

圖片

代碼如下：

import plotly.express as px
from vega_datasets import data
df = data.disasters()
df = df[df.Year > 1990]
fig = px.bar(df,
             y="Entity",
             x="Deaths",
             animation_frame="Year",
             orientation='h',
             range_x=[0, df.Deaths.max()],
             color="Entity")
# improve aesthetics (size, grids etc.)
fig.update_layout(width=1000,
                  height=800,
                  xaxis_showgrid=False,
                  yaxis_showgrid=False,
                  paper_bgcolor='rgba(0,0,0,0)',
                  plot_bgcolor='rgba(0,0,0,0)',
                  title_text='Evolution of Natural Disasters',
                  showlegend=False)
fig.update_xaxes(title_text='Number of Deaths')
fig.update_yaxes(title_text='')
fig.show()

隻要你有一個時間變量來過濾，那麼幾乎任何圖表都可以做成動畫。下面是一個制作散點圖動畫的例子：

import plotly.express as px
df = px.data.gapminder()
fig = px.scatter(
    df,
    x="gdpPercap",
    y="lifeExp",
    animation_frame="year",
    size="pop",
    color="continent",
    hover_name="country",
    log_x=True,
    size_max=55,
    range_x=[100, 100000],
    range_y=[25, 90],

    #   color_continuous_scale=px.colors.sequential.Emrld
)
fig.update_layout(width=1000,
                  height=800,
                  xaxis_showgrid=False,
                  yaxis_showgrid=False,
                  paper_bgcolor='rgba(0,0,0,0)',
                  plot_bgcolor='rgba(0,0,0,0)')

太陽圖

太陽圖（sunburst chart）是一種可視化 group by 語句的好方法。如果你想通過一個或多個類別變量來分解一個給定的量，那就用太陽圖吧。

假設我們想根據性別和每天的時間分解平均小費數據，那麼相較於表格，這種雙重 group by 語句可以通過可視化來更有效地展示。

圖片

這個圖表是交互式的，讓你可以自己點擊並探索各個類別。你隻需要定義你的所有類別，並聲明它們之間的層次結構（見以下代碼中的 parents 參數）並分配對應的值即可，這在我們案例中即為 group by 語句的輸出。

import plotly.graph_objects as go
import plotly.express as px
import numpy as np
import pandas as pd
df = px.data.tips()
fig = go.Figure(go.Sunburst(
    labels=["Female", "Male", "Dinner", "Lunch", 'Dinner ', 'Lunch '],
    parents=["", "", "Female", "Female", 'Male', 'Male'],
    values=np.append(
        df.groupby('sex').tip.mean().values,
        df.groupby(['sex', 'time']).tip.mean().values),
    marker=dict(colors=px.colors.sequential.Emrld)),
                layout=go.Layout(paper_bgcolor='rgba(0,0,0,0)',
                                 plot_bgcolor='rgba(0,0,0,0)'))

fig.update_layout(margin=dict(t=0, l=0, r=0, b=0),
                  title_text='Tipping Habbits Per Gender, Time and Day')
fig.show()

現在我們向這個層次結構再添加一層：

圖片

為此，我們再添加另一個涉及三個類別變量的 group by 語句的值。

import plotly.graph_objects as go
import plotly.express as px
import pandas as pd
import numpy as np
df = px.data.tips()
fig = go.Figure(go.Sunburst(labels=[
    "Female", "Male", "Dinner", "Lunch", 'Dinner ', 'Lunch ', 'Fri', 'Sat',
    'Sun', 'Thu', 'Fri ', 'Thu ', 'Fri  ', 'Sat  ', 'Sun  ', 'Fri   ', 'Thu   '
],
                            parents=[
                                "", "", "Female", "Female", 'Male', 'Male',
                                'Dinner', 'Dinner', 'Dinner', 'Dinner',
                                'Lunch', 'Lunch', 'Dinner ', 'Dinner ',
                                'Dinner ', 'Lunch ', 'Lunch '
                            ],
                            values=np.append(
                                np.append(
                                    df.groupby('sex').tip.mean().values,
                                    df.groupby(['sex',
                                                'time']).tip.mean().values,
                                ),
                                df.groupby(['sex', 'time',
                                            'day']).tip.mean().values),
                            marker=dict(colors=px.colors.sequential.Emrld)),
                layout=go.Layout(paper_bgcolor='rgba(0,0,0,0)',
                                 plot_bgcolor='rgba(0,0,0,0)'))
fig.update_layout(margin=dict(t=0, l=0, r=0, b=0),
                  title_text='Tipping Habbits Per Gender, Time and Day')

fig.show()

平行類別

另一種探索類別變量之間關系的方法是以下這種流程圖。你可以隨時拖放、高亮和瀏覽值，非常適合演示時使用。

圖片

代碼如下：

import plotly.express as px
from vega_datasets import data
import pandas as pd
df = data.movies()
df = df.dropna()
df['Genre_id'] = df.Major_Genre.factorize()[0]
fig = px.parallel_categories(
    df,
    dimensions=['MPAA_Rating', 'Creative_Type', 'Major_Genre'],
    color="Genre_id",
    color_continuous_scale=px.colors.sequential.Emrld,
)
fig.show()

平行坐標圖

平行坐標圖是上面的圖表的連續版本。這裡，每一根弦都代表單個觀察。這是一種可用於識別離群值（遠離其它數據的單條線）、聚類、趨勢和冗餘變量（比如如果兩個變量在每個觀察上的值都相近，那麼它們將位於同一水平線上，表示存在冗餘）的好用工具。

圖片

代碼如下：

 import plotly.express as px
from vega_datasets import data
import pandas as pd
df = data.movies()
df = df.dropna()
df['Genre_id'] = df.Major_Genre.factorize()[0]
fig = px.parallel_coordinates(
    df,
    dimensions=[
        'IMDB_Rating', 'IMDB_Votes', 'Production_Budget', 'Running_Time_min',
        'US_Gross', 'Worldwide_Gross', 'US_DVD_Sales'
    ],
    color='IMDB_Rating',
    color_continuous_scale=px.colors.sequential.Emrld)
fig.show()

量表圖和指示器

圖片

量表圖僅僅是為瞭好看。在報告 KPI 等成功指標並展示其與你的目標的距離時，可以使用這種圖表。

指示器在業務和咨詢中非常有用。它們可以通過文字記號來補充視覺效果，吸引觀眾的註意力並展現你的增長指標。

import plotly.graph_objects as go
fig = go.Figure(go.Indicator(
    domain = {'x': [0, 1], 'y': [0, 1]},
    value = 4.3,
    mode = "gauge+number+delta",
    title = {'text': "Success Metric"},
    delta = {'reference': 3.9},
    gauge = {'bar': {'color': "lightgreen"},
        'axis': {'range': [None, 5]},
             'steps' : [
                 {'range': [0, 2.5], 'color': "lightgray"},
                 {'range': [2.5, 4], 'color': "gray"}],
          }))
fig.show()

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