如何利用Python matplotlib繪制雷達圖

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本篇文章介紹使用matplotlib繪制雷達圖。

雷達圖也被稱為網絡圖，蜘蛛圖，星圖，蜘蛛網圖，是一個不規則的多邊形。雷達圖可以形象地展示相同事物的多維指標，雷達圖幾乎隨處可見，應用場景非常多。

一、matplotlib繪制圓形雷達圖

# coding=utf-8
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
 
results = [{"大學英語": 87, "高等數學": 79, "體育": 95, "計算機基礎": 92, "程序設計": 85},
   {"大學英語": 80, "高等數學": 90, "體育": 91, "計算機基礎": 85, "程序設計": 88}]
data_length = len(results[0])
# 將極坐標根據數據長度進行等分
angles = np.linspace(0, 2*np.pi, data_length, endpoint=False)
labels = [key for key in results[0].keys()]
score = [[v for v in result.values()] for result in results]
# 使雷達圖數據封閉
score_a = np.concatenate((score[0], [score[0][0]]))
score_b = np.concatenate((score[1], [score[1][0]]))
angles = np.concatenate((angles, [angles[0]]))
labels = np.concatenate((labels, [labels[0]]))
# 設置圖形的大小
fig = plt.figure(figsize=(8, 6), dpi=100)
# 新建一個子圖
ax = plt.subplot(111, polar=True)
# 繪制雷達圖
ax.plot(angles, score_a, color='g')
ax.plot(angles, score_b, color='b')
# 設置雷達圖中每一項的標簽顯示
ax.set_thetagrids(angles*180/np.pi, labels)
# 設置雷達圖的0度起始位置
ax.set_theta_zero_location('N')
# 設置雷達圖的坐標刻度范圍
ax.set_rlim(0, 100)
# 設置雷達圖的坐標值顯示角度，相對於起始角度的偏移量
ax.set_rlabel_position(270)
ax.set_title("計算機專業大一（上）")
plt.legend(["弓長張", "口天吳"], loc='best')
plt.show()

運行結果：

繪制雷達圖需要先建立極坐標系，關於極坐標系可以自己瞭解一下。建立好極坐標後可以在極坐標中繪制折線圖、柱狀圖等，大部分情況，都是用折線圖，形成一個不規則的閉合多邊形。本文中用某高校大一的期末考試成績作為例子來演示雷達圖的效果。

linspace(): 用於將極坐標根據數據的維度進行等分，第一個參數傳入起始角度，第二參數傳入結束角度，第三個參數傳入分成多少等份。其他參數根據需要傳入，如endpoint默認為True，最後一個數據處於結束的角度，根據本例中前面的參數0~2π，應該設置為False，否則最後一個數據與第一個數據角度重疊瞭。

concatenate(): 使雷達圖的數據是環形封閉的，concatenate()函數的第一個參數是一個元組，元組中的每個元素是一個數組，concatenate()函數將這些數組連接到一起，組成一個新的數組。要讓繪制的雷達圖封閉，將數據的第一個值連接到數據的結尾即可。

本文用折線圖plot()來繪制雷達圖，使用figure()函數設置好圖形的大小和清晰度，然後使用subplot()函數來創建一張子圖。subplot()函數的第一個參數傳入長度為3的數字，第一個數字表示將畫佈分成幾行，第二個數字表示將畫佈分成幾列，第三個數字表示當前的子圖處於哪個位置(按從左至右、從上到下的順序排序)，第三個數字不能超出前兩個數字切分的子圖數范圍。如111表示將畫佈分成一行一列(隻有一張子圖)，當前的子圖處於第一張子圖中。在subplot()函數中，將polar參數設置True，得到的圖形才是極坐標。

極坐標系設置完成後，使用子圖對象ax調用折線圖函數plot()，即可繪出雷達圖。如果有多組數據，多次調用plot()函數即可。

使用set_thetagrids()函數設置雷達圖中每個維度的標簽和顯示位置。使用set_theta_zero_location()函數設置雷達圖的0度位置，可以傳入”N”、”NW”、”W”、”SW”、”S”、”SE”、”E”、”NE”八個方位縮寫。使用set_rlim()函數設置極坐標上的刻度范圍。使用set_rlabel_position()函數設置極坐標上的刻度標簽顯示位置，傳入一個相對於雷達圖0度的角度值。當然還可以根據需要設置其他屬性，如標題、圖例等。

在上面的例子中，將兩位同學的考試成績繪制成瞭雷達圖，通過雷達圖，可以看出兩個人的單科成績互有高低，而整體來看，兩位同學成績都很優秀。上面的雷達圖中，網格線都是圓形的，而用折線圖連接的雷達圖兩個維度之間是直接連接的，所以將網格線換成多邊形會更合理一點。

二、matplotlib繪制多邊形雷達圖

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
 
results = [{"大學英語": 87, "高等數學": 79, "體育": 95, "計算機基礎": 92, "程序設計": 85},
   {"大學英語": 80, "高等數學": 90, "體育": 91, "計算機基礎": 85, "程序設計": 88}]
data_length = len(results[0])
angles = np.linspace(0, 2*np.pi, data_length, endpoint=False)
labels = [key for key in results[0].keys()]
score = [[v for v in result.values()] for result in results]
score_a = np.concatenate((score[0], [score[0][0]]))
score_b = np.concatenate((score[1], [score[1][0]]))
angles = np.concatenate((angles, [angles[0]]))
labels = np.concatenate((labels, [labels[0]]))
fig = plt.figure(figsize=(10, 6), dpi=100)
fig.suptitle("計算機專業大一（上）")
ax1 = plt.subplot(121, polar=True)
ax2 = plt.subplot(122, polar=True)
ax, data, name = [ax1, ax2], [score_a, score_b], ["弓長張", "口天吳"]
for i in range(2):
 for j in np.arange(0, 100+20, 20):
  ax[i].plot(angles, 6*[j], '-.', lw=0.5, color='black')
 for j in range(5):
  ax[i].plot([angles[j], angles[j]], [0, 100], '-.', lw=0.5, color='black')
 ax[i].plot(angles, data[i], color='b')
 # 隱藏最外圈的圓
 ax[i].spines['polar'].set_visible(False)
 # 隱藏圓形網格線
 ax[i].grid(False)
 for a, b in zip(angles, data[i]):
  ax[i].text(a, b+5, '%.00f' % b, ha='center', va='center', fontsize=12, color='b')
 ax[i].set_thetagrids(angles*180/np.pi, labels)
 ax[i].set_theta_zero_location('N')
 ax[i].set_rlim(0, 100)
 ax[i].set_rlabel_position(0)
 ax[i].set_title(name[i])
plt.show()

運行結果：

在極坐標系中，極徑值相等的點在一個圓上，所以繪制的雷達圖中，網格線默認都是圓形的。如果要繪制多邊形的雷達圖，則需要將圓形的網格線隱藏，然後根據刻度范圍繪制出多邊形的網格線。

首先使用plot()函數，根據刻度范圍，繪制出同心的多個多邊形和多個維度方向的極軸，作為雷達圖的網格線，形成一張“網”。

鏈式調用極坐標的spines[‘polar’].set_visible()函數，傳入參數False，將極坐標系最外圈的圓形隱藏。調用grid()函數，傳入參數False，將極坐標系中的的圓形網格線隱藏。

修改完網格線後，即可達到多邊形的效果。在第二次繪制雷達圖時，將兩位同學的成績分到兩張不同的雷達圖中，並用text()設置瞭每個維度的數據標註，使用suptitle()函數來設置整張圖形的標題。

上面的兩次繪圖，將兩位同學的成績繪制在同一張雷達圖時，更方便對比兩位同學的成績，如比較誰更全面、更優秀。分開繪制時，更方便分析個人的成績情況，如是否偏科。而相對於圓形的雷達圖，在多邊形的雷達圖中，不會出現雷達圖與網格線的不合理交叉(雷達圖與網格線交叉兩次)，使用多邊形網格線更合理。

到此這篇關於如何利用Python matplotlib繪制雷達圖的文章就介紹到這瞭,更多相關Python matplotlib繪制雷達圖內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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