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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?？梢詤⒖?a >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(shí)現(xiàn)散點(diǎn)圖scatterplot()和線圖lineplot()。

散點(diǎn)圖 Scatter plots

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

• 時(shí)間數(shù)據(jù) week。

• 賬單: 總消費(fèi),小費(fèi) total_bill, tips。

• 消費(fèi)者性別 sex。

• 消費(fèi)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(huì)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(shí)seaborn中有很多畫散點(diǎn)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(huì)使用散點(diǎn)圖中不同屬性的樣式展示出來如下面實(shí)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(gè)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(gè)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(gè)新的fmri數(shù)據(jù)集。

同時(shí)顯示多了圖表

用到relplot的屬性是col和col_wrap自動(dòng)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(gè)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(duì)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(diǎn)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(diǎn)圖 categories scatterplots

除了種類外,散點(diǎn)圖能精確的顯示數(shù)據(jù)的分布,散點(diǎn)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(gè)問題可以使用jitter屬性，也可使用另一種散點(diǎn)圖swarm,它自動(dòng)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(shí)候，散點(diǎn)圖顯示不同種類的分布情況非?？植?，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(diǎn)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(gè)不同類型的圖表合為一個(gè),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(jì)

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(gè)分類的走勢和差異性,這個(gè)時(shí)候柱狀圖bar和點(diǎn)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(gè)新的數(shù)據(jù)集titanic來分析一下泰坦尼克號(hào)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(gè)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(diǎn)狀圖可以設(shè)置的屬性也有很多,比如線的樣式,點(diǎn)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(gè)軸的精度可以使用set方法參照下面的實(shí)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(duì)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(duì)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(gè)方法,原理也比較簡單. 這里重點(diǎn)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(gè)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(gè)面板從兩個(gè)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(shí)kdeplot()也可以實(shí)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(duì)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(gè)屬性sepal_width sepa_height和petal_length petal_width的對(duì)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(fèi)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(gè)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(gè)例子 ,會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)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(duì)象或者pandas DataFrame對(duì)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(gè)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(duì)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(duì)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(gè)數(shù)據(jù)集,第一個(gè)沒啥顯著特征,觀察第二個(gè)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(xiàng)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(gè)數(shù)據(jù)集存在一個(gè)噪點(diǎn)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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