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README.md
관계 시각화: 꿀에 대한 모든 것 🍯
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| 관계 시각화 - 스케치노트 by @nitya |
우리의 연구 주제를 자연에 초점을 맞추며, 미국 농무부에서 제공한 데이터셋을 기반으로 다양한 종류의 꿀 간의 관계를 보여주는 흥미로운 시각화를 탐구해 봅시다.
약 600개의 항목으로 구성된 이 데이터셋은 미국 여러 주에서의 꿀 생산량을 보여줍니다. 예를 들어, 1998년부터 2012년까지 각 주별로 연도별로 한 행씩, 꿀벌 군집 수, 군집당 수확량, 총 생산량, 재고, 파운드당 가격, 그리고 생산된 꿀의 가치를 확인할 수 있습니다.
특정 주의 연도별 생산량과 해당 주의 꿀 가격 간의 관계를 시각화하면 흥미로울 것입니다. 또는 주별 군집당 꿀 수확량 간의 관계를 시각화할 수도 있습니다. 이 데이터는 2006년에 처음 관찰된 '꿀벌 군집 붕괴 현상(CCD)'(http://npic.orst.edu/envir/ccd.html)을 포함하는 기간을 다루고 있어 연구하기에 의미 있는 데이터셋입니다. 🐝
강의 전 퀴즈
이번 강의에서는 이전에 사용했던 Seaborn 라이브러리를 활용하여 변수 간의 관계를 시각화할 수 있습니다. 특히, Seaborn의 relplot 함수는 산점도와 선 그래프를 빠르게 생성하여 '통계적 관계'를 시각화하는 데 유용합니다. 이를 통해 데이터 과학자는 변수 간의 관계를 더 잘 이해할 수 있습니다.
산점도
산점도를 사용하여 주별로 연도별 꿀 가격이 어떻게 변화했는지 보여줍시다. Seaborn의 relplot을 사용하면 주 데이터를 그룹화하고 범주형 및 수치형 데이터를 모두 표시할 수 있습니다.
먼저 데이터를 가져오고 Seaborn을 불러옵니다:
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
honey = pd.read_csv('../../data/honey.csv')
honey.head()
꿀 데이터에는 연도와 파운드당 가격을 포함한 여러 흥미로운 열이 있습니다. 이를 미국 주별로 그룹화하여 살펴봅시다:
| state | numcol | yieldpercol | totalprod | stocks | priceperlb | prodvalue | year |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AL | 16000 | 71 | 1136000 | 159000 | 0.72 | 818000 | 1998 |
| AZ | 55000 | 60 | 3300000 | 1485000 | 0.64 | 2112000 | 1998 |
| AR | 53000 | 65 | 3445000 | 1688000 | 0.59 | 2033000 | 1998 |
| CA | 450000 | 83 | 37350000 | 12326000 | 0.62 | 23157000 | 1998 |
| CO | 27000 | 72 | 1944000 | 1594000 | 0.7 | 1361000 | 1998 |
꿀의 파운드당 가격과 미국 주별 원산지 간의 관계를 보여주는 기본 산점도를 만들어 봅시다. y 축을 충분히 높게 설정하여 모든 주를 표시합니다:
sns.relplot(x="priceperlb", y="state", data=honey, height=15, aspect=.5);
이제 동일한 데이터를 꿀 색상 팔레트를 사용하여 연도별 가격 변화를 보여줍시다. 이를 위해 'hue' 매개변수를 추가합니다:
✅ Seaborn에서 사용할 수 있는 색상 팔레트에 대해 더 알아보세요. 아름다운 무지개 색상 팔레트를 시도해 보세요!
sns.relplot(x="priceperlb", y="state", hue="year", palette="YlOrBr", data=honey, height=15, aspect=.5);
이 색상 팔레트 변경을 통해 연도별로 꿀의 파운드당 가격이 명확히 증가하는 추세를 확인할 수 있습니다. 실제로 데이터를 샘플링하여 확인해 보면(예: 애리조나 주) 연도별로 가격이 증가하는 패턴을 확인할 수 있습니다. 몇 가지 예외를 제외하고 말이죠:
| state | numcol | yieldpercol | totalprod | stocks | priceperlb | prodvalue | year |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AZ | 55000 | 60 | 3300000 | 1485000 | 0.64 | 2112000 | 1998 |
| AZ | 52000 | 62 | 3224000 | 1548000 | 0.62 | 1999000 | 1999 |
| AZ | 40000 | 59 | 2360000 | 1322000 | 0.73 | 1723000 | 2000 |
| AZ | 43000 | 59 | 2537000 | 1142000 | 0.72 | 1827000 | 2001 |
| AZ | 38000 | 63 | 2394000 | 1197000 | 1.08 | 2586000 | 2002 |
| AZ | 35000 | 72 | 2520000 | 983000 | 1.34 | 3377000 | 2003 |
| AZ | 32000 | 55 | 1760000 | 774000 | 1.11 | 1954000 | 2004 |
| AZ | 36000 | 50 | 1800000 | 720000 | 1.04 | 1872000 | 2005 |
| AZ | 30000 | 65 | 1950000 | 839000 | 0.91 | 1775000 | 2006 |
| AZ | 30000 | 64 | 1920000 | 902000 | 1.26 | 2419000 | 2007 |
| AZ | 25000 | 64 | 1600000 | 336000 | 1.26 | 2016000 | 2008 |
| AZ | 20000 | 52 | 1040000 | 562000 | 1.45 | 1508000 | 2009 |
| AZ | 24000 | 77 | 1848000 | 665000 | 1.52 | 2809000 | 2010 |
| AZ | 23000 | 53 | 1219000 | 427000 | 1.55 | 1889000 | 2011 |
| AZ | 22000 | 46 | 1012000 | 253000 | 1.79 | 1811000 | 2012 |
색상 대신 크기를 사용하여 이 변화를 시각화하는 것도 가능합니다. 색맹 사용자에게는 이 방법이 더 나을 수 있습니다. 점의 둘레 크기로 가격 증가를 표시하도록 시각화를 수정해 봅시다:
sns.relplot(x="priceperlb", y="state", size="year", data=honey, height=15, aspect=.5);
점의 크기가 점진적으로 증가하는 것을 확인할 수 있습니다.
이것이 단순히 수요와 공급의 문제일까요? 기후 변화와 군집 붕괴와 같은 요인으로 인해 해마다 구매 가능한 꿀이 줄어들고, 따라서 가격이 상승하는 것일까요?
이 데이터셋의 변수들 간의 상관관계를 발견하기 위해, 이제 선 그래프를 탐구해 봅시다.
선 그래프
질문: 연도별로 꿀의 파운드당 가격이 명확히 상승하고 있나요? 이를 가장 쉽게 확인하려면 단일 선 그래프를 만들어 보세요:
sns.relplot(x="year", y="priceperlb", kind="line", data=honey);
답변: 네, 2003년을 전후로 몇 가지 예외를 제외하고는 그렇습니다.
✅ Seaborn은 x 값에서 여러 측정값을 평균으로 집계하고 평균 주위에 95% 신뢰 구간을 표시합니다. 출처. 이 시간 소모적인 동작은 ci=None을 추가하여 비활성화할 수 있습니다.
질문: 그렇다면 2003년에 꿀 공급량에서도 급증이 있었나요? 연도별 총 생산량을 살펴보세요:
sns.relplot(x="year", y="totalprod", kind="line", data=honey);
답변: 꼭 그렇지는 않습니다. 총 생산량을 보면, 특정 연도에는 실제로 증가한 것처럼 보이지만, 전반적으로는 이 기간 동안 꿀 생산량이 감소하는 추세입니다.
질문: 그렇다면 2003년 꿀 가격 급등의 원인은 무엇일까요?
이를 알아내기 위해, Facet Grid를 탐구해 봅시다.
Facet Grid
Facet Grid는 데이터셋의 한 측면(예: '연도')을 선택하여 각 Facet에 대해 x, y 좌표를 사용한 플롯을 생성합니다. 이를 통해 시각적 비교가 더 쉬워집니다. 2003년이 이 비교에서 두드러지게 나타날까요?
Seaborn의 FacetGrid 문서를 참고하여 relplot을 계속 사용해 Facet Grid를 만들어 보세요.
sns.relplot(
data=honey,
x="yieldpercol", y="numcol",
col="year",
col_wrap=3,
kind="line"
이 시각화에서는 연도별로 군집당 수확량과 군집 수를 나란히 비교할 수 있습니다. 열은 3으로 설정하여 래핑합니다:
이 데이터셋에서는 연도별, 주별 군집 수와 수확량에 관해 특별히 두드러지는 점은 없습니다. 이 두 변수 간의 상관관계를 찾는 다른 방법이 있을까요?
이중 선 그래프
Seaborn의 'despine'을 사용하여 상단과 오른쪽 축을 제거하고, Matplotlib에서 제공하는 ax.twinx를 사용하여 두 개의 선 그래프를 겹쳐보세요. Twinx는 x 축을 공유하고 두 개의 y 축을 표시할 수 있습니다. 따라서 군집당 수확량과 군집 수를 겹쳐서 표시해 봅시다:
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12,6))
lineplot = sns.lineplot(x=honey['year'], y=honey['numcol'], data=honey,
label = 'Number of bee colonies', legend=False)
sns.despine()
plt.ylabel('# colonies')
plt.title('Honey Production Year over Year');
ax2 = ax.twinx()
lineplot2 = sns.lineplot(x=honey['year'], y=honey['yieldpercol'], ax=ax2, color="r",
label ='Yield per colony', legend=False)
sns.despine(right=False)
plt.ylabel('colony yield')
ax.figure.legend();
2003년을 전후로 눈에 띄는 점은 없지만, 이 그래프는 조금 더 긍정적인 결론으로 이번 강의를 마무리할 수 있게 해줍니다: 군집 수는 전반적으로 감소하고 있지만, 군집 수는 안정화되고 있으며 군집당 수확량은 감소하고 있습니다.
꿀벌들, 힘내라!
🐝❤️
🚀 도전 과제
이번 강의에서는 산점도와 선 그래프, Facet Grid의 다양한 활용법을 배웠습니다. 이전 강의에서 사용했던 다른 데이터셋을 활용하여 Facet Grid를 만들어 보세요. 이를 생성하는 데 걸리는 시간과 생성할 Grid의 수에 주의해야 함을 기억하세요.
강의 후 퀴즈
복습 및 자기 학습
선 그래프는 단순하거나 매우 복잡할 수 있습니다. Seaborn 문서를 읽으며 선 그래프를 만드는 다양한 방법을 학습해 보세요. 이번 강의에서 만든 선 그래프를 문서에 나와 있는 다른 방법으로 개선해 보세요.
과제
면책 조항:
이 문서는 AI 번역 서비스 Co-op Translator를 사용하여 번역되었습니다. 정확성을 위해 최선을 다하고 있지만, 자동 번역에는 오류나 부정확성이 포함될 수 있습니다. 원본 문서의 원어 버전을 권위 있는 출처로 간주해야 합니다. 중요한 정보에 대해서는 전문적인 인간 번역을 권장합니다. 이 번역 사용으로 인해 발생하는 오해나 잘못된 해석에 대해 책임을 지지 않습니다.