13 KiB

Raw Permalink Blame History

Vizualizacija odnosov: Vse o medu 🍯


Vizualizacija odnosov - Sketchnote avtorja @nitya

Nadaljujmo z naravoslovno usmeritvijo našega raziskovanja in odkrijmo zanimive vizualizacije, ki prikazujejo odnose med različnimi vrstami medu, na podlagi podatkovne zbirke, pridobljene iz Ministrstva za kmetijstvo Združenih držav Amerike.

Ta podatkovna zbirka, ki vsebuje približno 600 postavk, prikazuje proizvodnjo medu v številnih zveznih državah ZDA. Na primer, lahko si ogledate število čebeljih družin, donos na družino, skupno proizvodnjo, zaloge, ceno na funt in vrednost proizvedenega medu v določeni državi od leta 1998 do 2012, pri čemer vsaka vrstica predstavlja eno leto za posamezno državo.

Zanimivo bo vizualizirati odnos med letno proizvodnjo določene države in, na primer, ceno medu v tej državi. Alternativno bi lahko prikazali odnos med donosom medu na družino v različnih državah. To časovno obdobje zajema tudi uničujočo 'motnjo propada čebeljih družin' (CCD), ki so jo prvič opazili leta 2006 (http://npic.orst.edu/envir/ccd.html), zato je to ganljiva podatkovna zbirka za raziskovanje. 🐝

Pred-predavanjski kviz

V tej lekciji lahko uporabite knjižnico Seaborn, ki ste jo že uporabljali, kot odlično orodje za vizualizacijo odnosov med spremenljivkami. Posebej zanimiva je uporaba funkcije relplot v Seabornu, ki omogoča hitro ustvarjanje razpršenih in linijskih grafov za prikaz 'statističnih odnosov', kar podatkovnemu znanstveniku omogoča boljše razumevanje, kako so spremenljivke med seboj povezane.

Razpršeni grafi

Uporabite razpršeni graf za prikaz, kako se je cena medu razvijala iz leta v leto po posameznih državah. Seaborn z uporabo relplot priročno združuje podatke držav in prikazuje točke za tako kategorialne kot numerične podatke.

Začnimo z uvozom podatkov in knjižnice Seaborn:

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
honey = pd.read_csv('../../data/honey.csv')
honey.head()

Opazili boste, da ima podatkovna zbirka o medu več zanimivih stolpcev, vključno z letom in ceno na funt. Raziščimo te podatke, združene po zveznih državah ZDA:

država	št. družin	donos na družino	skupna proizvodnja	zaloge	cena na funt	vrednost proizvodnje	leto
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

Ustvarite osnovni razpršeni graf za prikaz odnosa med ceno na funt medu in državo izvora. Osi y nastavite tako, da bo dovolj visoka za prikaz vseh držav:

sns.relplot(x="priceperlb", y="state", data=honey, height=15, aspect=.5);

Zdaj prikažite iste podatke z barvno shemo, ki ponazarja, kako se cena spreminja skozi leta. To lahko storite z dodajanjem parametra 'hue', ki prikazuje spremembe iz leta v leto:

✅ Več o barvnih paletah, ki jih lahko uporabite v Seabornu - preizkusite čudovito mavrično barvno shemo!

sns.relplot(x="priceperlb", y="state", hue="year", palette="YlOrBr", data=honey, height=15, aspect=.5);

S to spremembo barvne sheme lahko jasno vidite močan trend naraščanja cene medu na funt skozi leta. Če preverite vzorec podatkov (na primer za državo Arizona), lahko opazite vzorec zviševanja cen iz leta v leto, z nekaj izjemami:

država	št. družin	donos na družino	skupna proizvodnja	zaloge	cena na funt	vrednost proizvodnje	leto
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

Drug način za prikaz tega trenda je uporaba velikosti namesto barve. Za uporabnike z barvno slepoto je to morda boljša možnost. Prilagodite vizualizacijo tako, da povečanje cene prikažete z večanjem obsega točk:

sns.relplot(x="priceperlb", y="state", size="year", data=honey, height=15, aspect=.5);

Vidite lahko, da se velikost točk postopoma povečuje.

Je to preprost primer ponudbe in povpraševanja? Zaradi dejavnikov, kot so podnebne spremembe in propad čebeljih družin, je morda na voljo manj medu za nakup, kar povzroča zvišanje cen?

Za odkrivanje korelacije med nekaterimi spremenljivkami v tej podatkovni zbirki raziščimo nekaj linijskih grafov.

Linijski grafi

Vprašanje: Ali obstaja jasen trend naraščanja cene medu na funt iz leta v leto? To lahko najlažje odkrijete z ustvarjanjem enega samega linijskega grafa:

sns.relplot(x="year", y="priceperlb", kind="line", data=honey);

Odgovor: Da, z nekaj izjemami okoli leta 2003:

✅ Ker Seaborn združuje podatke okoli ene linije, prikazuje "več meritev za vsako vrednost x z izrisom povprečja in 95-odstotnega intervala zaupanja okoli povprečja". Vir. To časovno zahtevno vedenje lahko onemogočite z dodajanjem ci=None.

Vprašanje: No, ali lahko leta 2003 opazimo tudi porast zaloge medu? Kaj pa, če pogledate skupno proizvodnjo iz leta v leto?

sns.relplot(x="year", y="totalprod", kind="line", data=honey);

Odgovor: Ne ravno. Če pogledate skupno proizvodnjo, se zdi, da se je v tem letu dejansko povečala, čeprav se na splošno količina proizvedenega medu v teh letih zmanjšuje.

Vprašanje: V tem primeru, kaj bi lahko povzročilo porast cene medu okoli leta 2003?

Za odkrivanje tega lahko raziščete mrežo faset.

Mreže faset

Mreže faset vzamejo en vidik vaše podatkovne zbirke (v našem primeru lahko izberete 'leto', da se izognete prevelikemu številu faset). Seaborn nato ustvari graf za vsako od teh faset z izbranimi x in y koordinatami za lažjo vizualno primerjavo. Ali leto 2003 izstopa v tej vrsti primerjave?

Ustvarite mrežo faset z nadaljevanjem uporabe relplot, kot je priporočeno v dokumentaciji Seaborn.

sns.relplot(
    data=honey, 
    x="yieldpercol", y="numcol",
    col="year", 
    col_wrap=3,
    kind="line"

V tej vizualizaciji lahko primerjate donos na družino in število družin iz leta v leto, ena ob drugi, z nastavitvijo 'wrap' na 3 za stolpce:

Za to podatkovno zbirko nič posebej ne izstopa glede števila družin in njihovega donosa iz leta v leto ter med državami. Ali obstaja drugačen način za iskanje korelacije med tema dvema spremenljivkama?

Dvovrstični grafi

Poskusite večvrstični graf tako, da prekrivate dva linijska grafa enega na drugega, uporabite Seabornov 'despine' za odstranitev zgornjih in desnih osi ter uporabite ax.twinx iz Matplotliba. Twinx omogoča grafu, da deli os x in prikaže dve osi y. Tako prikažite donos na družino in število družin, prekrivajoče:

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();

Čeprav nič posebej ne izstopa okoli leta 2003, nam to omogoča, da zaključimo to lekcijo na nekoliko bolj optimistični noti: čeprav se število družin na splošno zmanjšuje, se število družin stabilizira, tudi če njihov donos na družino upada.

Naprej, čebele, naprej!

🐝❤️

🚀 Izziv

V tej lekciji ste izvedeli več o uporabi razpršenih grafov in mrež faset, vključno z mrežami faset. Izzovite se in ustvarite mrežo faset z uporabo druge podatkovne zbirke, morda tiste, ki ste jo uporabili v prejšnjih lekcijah. Opazujte, koliko časa traja njihova izdelava in kako morate biti previdni glede števila mrež, ki jih ustvarite s temi tehnikami.

Po-predavanjski kviz

Pregled in samostojno učenje

Linijski grafi so lahko preprosti ali precej zapleteni. Preberite več v dokumentaciji Seaborn o različnih načinih, kako jih lahko zgradite. Poskusite izboljšati linijske grafe, ki ste jih ustvarili v tej lekciji, z drugimi metodami, navedenimi v dokumentaciji.

Naloga

Potopite se v čebelnjak

Omejitev odgovornosti:
Ta dokument je bil preveden z uporabo storitve za prevajanje z umetno inteligenco Co-op Translator. Čeprav si prizadevamo za natančnost, vas prosimo, da upoštevate, da lahko avtomatizirani prevodi vsebujejo napake ali netočnosti. Izvirni dokument v njegovem maternem jeziku je treba obravnavati kot avtoritativni vir. Za ključne informacije priporočamo profesionalni človeški prevod. Ne prevzemamo odgovornosti za morebitna napačna razumevanja ali napačne interpretacije, ki bi nastale zaradi uporabe tega prevoda.

13 KiB Raw Permalink Blame History