數(shù)據(jù)分析與可視化 課件Chapter2 數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)分析與可視化第二章數(shù)據(jù)可視化2.1利用數(shù)據(jù)可視化創(chuàng)造有趣的故事2.2可視化的一些最佳實(shí)踐2.3Python中的可視化工具2.4交互式可視化和布局第二章數(shù)據(jù)可視化2《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化GapminderWorld數(shù)據(jù)讀者驅(qū)動(dòng)的敘述的經(jīng)典例子它收集了國(guó)際經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、健康、技術(shù)等方面的超過(guò)600個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)，并提供了可以用來(lái)研究現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題并發(fā)現(xiàn)發(fā)展模式、趨勢(shì)和相關(guān)性的工具2.1利用數(shù)據(jù)可視化創(chuàng)造有趣的故事3《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化例：交互式氣泡圖2.1利用數(shù)據(jù)可視化創(chuàng)造有趣的故事4《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化GapminderWorld數(shù)據(jù)實(shí)例可視化技術(shù)領(lǐng)域（1）科學(xué)可視化：這涉及具有固有物理實(shí)體的科學(xué)性的數(shù)據(jù)（2）信息可視化：這涉及抽象數(shù)據(jù)（空間或非空間）執(zhí)行任務(wù)（1）直觀地表示數(shù)據(jù)以幫助提升數(shù)據(jù)分析效果。（2）直觀地展示模型、數(shù)據(jù)解釋、想法、假設(shè)和洞察力。（3）為用戶的假設(shè)找到佐證或反證，以幫助改進(jìn)他們的模型。（4）幫助用戶組織和分享他們的想法。2.1利用數(shù)據(jù)可視化創(chuàng)造有趣的故事5《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化常用可視化方法（1）比較和排序。（2）相關(guān)性。（3）分布。（4）局部與整體的關(guān)系。（5）隨時(shí)間變化的趨勢(shì)。2.2可視化的一些最佳實(shí)踐6《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化比較和排序傳統(tǒng)方式為使用條形圖，但不總是最佳方式例：創(chuàng)造性的可視化展示的方式2.2可視化的一些最佳實(shí)踐7《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化基于GapminderWorld數(shù)據(jù)的非洲GDP排名前12國(guó)家數(shù)據(jù)的可視化展示相關(guān)性相關(guān)矩陣用于同時(shí)研究多個(gè)變量之間的依賴關(guān)系，矩陣中的元素代表變量之間的相關(guān)系數(shù)例：構(gòu)建簡(jiǎn)單散點(diǎn)圖2.2可視化的一些最佳實(shí)踐8《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化不同性別大學(xué)生GPA與運(yùn)動(dòng)和看電視時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系例：構(gòu)建散點(diǎn)圖，數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)通過(guò)帶縮放和顏色的圖進(jìn)行展示2.2可視化的一些最佳實(shí)踐9《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化用散點(diǎn)圖表示數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣?yán)河脽釄D表述數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣2.2可視化的一些最佳實(shí)踐10《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化用熱圖表示數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣分布分布分析顯示定量值在其范圍內(nèi)的分布情況常用圖表：直方圖（Histogram）和箱線圖（BoxPlot）直方圖的形狀很大程度上取決于指定的框（bin）的大小和位置；箱線圖非常適合用于顯示多個(gè)分布2.2可視化的一些最佳實(shí)踐11《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化例：用直方圖和箱線圖表述數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣2.2可視化的一些最佳實(shí)踐12《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化學(xué)生成績(jī)分布情況直方圖學(xué)生成績(jī)分布情況箱線圖局部與整體的關(guān)系餅圖通常用于展示局部與整體的關(guān)系分組條形圖適用于將類(lèi)別中的每個(gè)元素與其他元素進(jìn)行比較，以及跨類(lèi)別比較元素堆積柱形圖適合顯示總數(shù)，直觀地聚合一個(gè)組中的所有類(lèi)別，其缺點(diǎn)是使比較各個(gè)類(lèi)別的大小變得更加困難。堆疊也能夠表示局部與整體的關(guān)系2.2可視化的一些最佳實(shí)踐13《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化例：堆積柱形圖2.2可視化的一些最佳實(shí)踐14《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化水果消耗情況隨時(shí)間變化的趨勢(shì)例：展示一段時(shí)間內(nèi)的趨勢(shì)2.2可視化的一些最佳實(shí)踐15《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化可穿戴設(shè)備創(chuàng)業(yè)公司投資情況通用軟件工具：即集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）特定軟件組合：即Python繪圖庫(kù)，如Bokeh、IPython、matplotlib、NetworkX、SciPy和NumPy、scikit-learn和Seaborn2.3Python中的可視化工具16《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化EnthoughtCanopy有在伯克利軟件套件（BerkeleySoftwareDistribution，BSD）開(kāi)源許可協(xié)議下發(fā)布的免費(fèi)版本同時(shí)包括高級(jí)文本編輯器、集成的IPython（交互式Python）控制臺(tái)、圖形包管理器和在線文檔鏈接2.3Python中的可視化工具17《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化2.3Python中的可視化工具18《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化Canopy分析環(huán)境Anaconda和IPython基于Conda的應(yīng)用程序。Conda是一個(gè)用于查找和安裝軟件包的應(yīng)用程序，包含系統(tǒng)級(jí)庫(kù)、Python模塊、可運(yùn)行程序或其他組件的二進(jìn)制tarballAnaconda包含sypder-app（一個(gè)科學(xué)的Python開(kāi)發(fā)環(huán)境），和一個(gè)IPython查看器2.3Python中的可視化工具19《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化2.3Python中的可視化工具20《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化Anaconda用戶界面IPython

提供了一個(gè)增強(qiáng)的交互式Pythonshell附加功能：

（1）制表符補(bǔ)全：制表符補(bǔ)全涉及變量、函數(shù)、方法、屬性和文件名的補(bǔ)全。制表符補(bǔ)全是通過(guò)GNUReadline實(shí)現(xiàn)的，非常便捷。接觸GNUReadline后，很難再愿意使用常規(guī)的命令行界面（CommandLineInterface，CLI）

（2）命令歷史記錄功能：該功能發(fā)布命令歷史記錄，可以完整記錄以前使用的命令2.3Python中的可視化工具21《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化交互式的可視化遵循兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（1）人工輸入：對(duì)信息的由視覺(jué)表示的某些方面的控制必須可供人控制使用（2）響應(yīng)時(shí)間短：人所做的更改必須能夠及時(shí)“納入”可視化2.4交互式可視化和布局22《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化是否美觀是衡量布局方法強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)之一為了使布局更具可讀性，圖結(jié)構(gòu)需要具有層次結(jié)構(gòu)或?qū)ΨQ(chēng)性，布局的一個(gè)關(guān)鍵因素是空間的利用常用布局方法：（1） 環(huán)狀布局（CircularLayout）（2） 放射狀布局（RadialLayout）（3） 氣球式布局（BalloonLayout）2.4交互式可視化和布局23《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化環(huán)狀布局

環(huán)狀布局可以使用幾種不同的組合（定性和定量）在單個(gè)可視化圖表中顯示例：利用環(huán)狀布局在有限的空間內(nèi)直觀地展示復(fù)雜的關(guān)系2.4交互式可視化和布局24《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化環(huán)狀布局示例放射狀布局

放射狀一種徑向空間填充可視化技術(shù)，其根節(jié)點(diǎn)位于圓心，不同層次的節(jié)點(diǎn)被放置在半徑不同的同心圓上，節(jié)點(diǎn)到圓心的距離對(duì)應(yīng)于它的深度2.4交互式可視化和布局25《數(shù)據(jù)分析與可視化》第二章數(shù)據(jù)可視化例：隨著層次的增加，徑向樹(shù)會(huì)將更多的節(jié)點(diǎn)分布在更大的區(qū)域上2.4交互式可視化和布局