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用编程实现数据可视化技巧 盘点常见的图像和用图

时间:2019-03-21 13:53:52  来源:技能培训网  作者:IT培训网  已有:名学员访问该课程
数据可视化顺应了发展,让数据更直观的用图像和图形表式出来,这样做的目的是要吸引人的注意,并且能够让人一眼就能看到想要看的。因为数据可视化的直观性,所以才非常有必要“数据可视化”,即用某种适合的图像来表示

数据可视化顺应了发展,让数据更直观的用图像和图形表式出来,这样做的目的是要吸引人的注意,并且能够让人一眼就能看到想要看的。因为数据可视化的直观性,所以才非常有必要“数据可视化”,即用某种适合的图像来表示某些数据,那么常见的图像表示方法有哪些呢?

常见图像和用图总结

1. 散点图

还记得高中物理课学过的折射定律吗?也称为斯涅尔定律,假设不知道,我们就探索一下。用实验的方式分别测量光线入射某透明介质的入射角和折射角大小,测量多次,于是就得到了入射角和折射角的数据集,分别用 alpha 和 belta 表示。

有了这两组数据,怎么研究入射角和折射角之间的关系呢?它们之间符合什么函数关系?

一种常用的方法是:

建立一个坐标系,横坐标表示入射角,纵坐标表示折射角;

将入射角及其对应的折射角,作为坐标系中的一个坐标点,在此坐标系中把点标记出来。

这样就在坐标系中“散落”了很多点,如下图所示:

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接下来的任务就是观察这些点在坐标系中的分布,猜测它们应该符合什么函数关系,比如可能符合某个一次函数关系等(看起来像符合正比例函数的关系,人类曾经很长时间都这么认为,直到伟大的物理学家斯涅耳揭示了其中的奥秘为止)。

2. 柱形图

柱形图(也称为:柱状图),适用于二维数据集,但是有一个维度的数据需要具有比较意义。比如下面的数据:

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对于这份数据,就比较适合用柱形图进行可视化。

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图中所示的柱子高度,表示数据表中各省的 GDP 值。

通过柱形图,非常明显地反映了各省 GDP 数据的差异。但是注意,柱形图不适合大数据,在横坐标上如果排满了柱子,看着多眼晕呀。

3. 条形图

条形图,貌似就是柱状图横过来,对于数值都是大于 0 的数据而言,画出来的条形图可以这样理解。但是,下面这种类型的数据也是比较常见的。

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从数据表中可以看出,我国部分城市 1 月份最低气温,有的在 0℃ 以上,有的在 0℃ 以下。对于这类数据,用条形图显示,结果是这样的。

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当然,这份数据也可以用前面的“柱形图”实现可视化。

4. 折线图

下面这份数据,是 1961 ~ 2017 年我国的 GDP 年度增长率。显然,如果用条形图、柱形图来实现可视化,效果都不是太好,因为数据量有点大了。

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对这份数据实现可视化,比较好的选择是绘制折线图。

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从图示结果中,可以看出 GDP 的发展变化趋势。

折线图最典型的应用应该算是在股票方面了,范围大一点可以说是“金融数据分析”方面。

5. 直方图

直方图貌似“柱形图”,但两者有很大区别。

直方图是以各个矩形的面积描述各组的频数,所有矩形的面积之积为各组频数的和。

例如,使用下面的程序构造了一批随机数。

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想直观地了解这个数据集中数字分布的特征,就可以利用直方图。

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从图中可以看出,虽然是随机生成的,但是数据的分布还是有规律的,这就是统计学中的正态分布。

6. 饼图

饼图常用于表达某些量所占比例的情况。例如:

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图中显示了不同量占据总量的百分比,通过饼状图就能够对比分类数据的数值大小。当然,如果类别太多,会把“饼”分成太多的小份,不美观,也不易于观察。

7. 箱形图

箱形图又称盒须图、盒式图或箱线图。下图显示了通常的箱形图的形状:

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通过箱形图,可以观察到如下信息:

数据的统计值为中位数、最大值、最小值等

数据集中是否存在异常值,以及异常值的具体数值

数据是否是对称的

数据的分布是否密集、集中

数据是否有偏向性

还要提到股票,如果仔细观察,里面也用到了箱形图。

以上列出的几种图形,是常见的,也是基本的。在这个基础上,还有很多变形,这些变形可能综合了多种含义。

此外,根据不同的用途,还可以创造性地开发新的图像。对数据进行可视化的时候,要根据数据特征、绘图目的选择适合的图像。

以上将“数据可视化”分为了“艺术性可视化”和“数学性可视化”两类。“数学性可视化”是基于统计学基本知识,运用编程技能实现数据可视化,这种方式特别适用于大数据的问题中。是不是很简单?那么,就以最快的速度掌握了数据可视化最基本的知识,以备不时之需。

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