15 KiB

Raw Permalink Blame History

تصور العلاقات: كل شيء عن العسل 🍯


تصور العلاقات - رسم توضيحي بواسطة @nitya

استمرارًا في التركيز على الطبيعة في بحثنا، دعونا نكتشف تصورات مثيرة للاهتمام لعرض العلاقات بين أنواع العسل المختلفة، وفقًا لمجموعة بيانات مستمدة من وزارة الزراعة الأمريكية.

تتضمن هذه المجموعة حوالي 600 عنصر تعرض إنتاج العسل في العديد من الولايات الأمريكية. على سبيل المثال، يمكنك النظر في عدد المستعمرات، الإنتاج لكل مستعمرة، الإنتاج الإجمالي، المخزون، السعر لكل رطل، وقيمة العسل المنتج في ولاية معينة من عام 1998 إلى 2012، مع صف واحد لكل سنة لكل ولاية.

سيكون من المثير تصور العلاقة بين إنتاج ولاية معينة سنويًا وبين، على سبيل المثال، سعر العسل في تلك الولاية. أو بدلاً من ذلك، يمكنك تصور العلاقة بين إنتاج العسل لكل مستعمرة في الولايات المختلفة. تغطي هذه الفترة الزمنية ظهور "اضطراب انهيار المستعمرات" أو "CCD" الذي شوهد لأول مرة في عام 2006 (http://npic.orst.edu/envir/ccd.html)، لذا فهي مجموعة بيانات مؤثرة للدراسة. 🐝

اختبار ما قبل المحاضرة

في هذه الدرس، يمكنك استخدام مكتبة Seaborn، التي استخدمتها من قبل، كأداة جيدة لتصور العلاقات بين المتغيرات. من الأمور المثيرة للاهتمام استخدام وظيفة relplot في Seaborn التي تسمح بإنشاء مخططات التبعثر والمخططات الخطية لتصور "العلاقات الإحصائية" بسرعة، مما يساعد عالم البيانات على فهم كيفية ارتباط المتغيرات ببعضها البعض.

مخططات التبعثر

استخدم مخطط التبعثر لعرض كيفية تطور سعر العسل عامًا بعد عام لكل ولاية. تقوم Seaborn، باستخدام relplot، بتجميع بيانات الولايات وعرض نقاط البيانات لكل من البيانات الفئوية والرقمية.

لنبدأ باستيراد البيانات وSeaborn:

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

ستلاحظ أن بيانات العسل تحتوي على عدة أعمدة مثيرة للاهتمام، بما في ذلك السنة والسعر لكل رطل. دعونا نستكشف هذه البيانات، مجمعة حسب الولايات الأمريكية:

الولاية	numcol	yieldpercol	totalprod	stocks	priceperlb	prodvalue	السنة
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

قم بإنشاء مخطط تبعثر أساسي لعرض العلاقة بين السعر لكل رطل من العسل وولاية المنشأ. اجعل المحور y طويلًا بما يكفي لعرض جميع الولايات:

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

الآن، اعرض نفس البيانات باستخدام نظام ألوان يشبه العسل لعرض كيفية تطور السعر على مدار السنوات. يمكنك القيام بذلك عن طريق إضافة معلمة 'hue' لعرض التغيير عامًا بعد عام:

✅ تعرف على المزيد حول أنظمة الألوان التي يمكنك استخدامها في Seaborn - جرب نظام ألوان قوس قزح الجميل!

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

مع هذا التغيير في نظام الألوان، يمكنك أن ترى بوضوح تقدمًا قويًا على مدار السنوات فيما يتعلق بسعر العسل لكل رطل. بالفعل، إذا نظرت إلى مجموعة بيانات للتحقق (اختر ولاية معينة، مثل أريزونا)، يمكنك رؤية نمط زيادة الأسعار عامًا بعد عام، مع بعض الاستثناءات:

الولاية	numcol	yieldpercol	totalprod	stocks	priceperlb	prodvalue	السنة
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

طريقة أخرى لتصور هذا التقدم هي استخدام الحجم بدلاً من اللون. بالنسبة للمستخدمين الذين يعانون من عمى الألوان، قد تكون هذه الطريقة خيارًا أفضل. قم بتعديل التصور لعرض زيادة السعر من خلال زيادة محيط النقاط:

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

يمكنك رؤية حجم النقاط يزداد تدريجيًا.

هل هذا مجرد حالة بسيطة من العرض والطلب؟ بسبب عوامل مثل تغير المناخ وانهيار المستعمرات، هل هناك كمية أقل من العسل المتاحة للشراء عامًا بعد عام، وبالتالي ترتفع الأسعار؟

لاكتشاف العلاقة بين بعض المتغيرات في هذه المجموعة من البيانات، دعونا نستكشف بعض المخططات الخطية.

المخططات الخطية

السؤال: هل هناك ارتفاع واضح في سعر العسل لكل رطل عامًا بعد عام؟ يمكنك اكتشاف ذلك بسهولة عن طريق إنشاء مخطط خطي واحد:

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

الإجابة: نعم، مع بعض الاستثناءات حول عام 2003:

✅ لأن Seaborn يقوم بتجميع البيانات حول خط واحد، فإنه يعرض "القياسات المتعددة عند كل قيمة x عن طريق رسم المتوسط وفاصل الثقة بنسبة 95% حول المتوسط". المصدر. يمكن تعطيل هذا السلوك الذي يستغرق وقتًا عن طريق إضافة ci=None.

السؤال: حسنًا، في عام 2003 هل يمكننا أيضًا رؤية زيادة في كمية العسل المتوفرة؟ ماذا لو نظرت إلى الإنتاج الإجمالي عامًا بعد عام؟

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

الإجابة: ليس حقًا. إذا نظرت إلى الإنتاج الإجمالي، يبدو أنه قد زاد في ذلك العام تحديدًا، على الرغم من أن كمية العسل المنتجة عمومًا في انخفاض خلال هذه السنوات.

السؤال: في هذه الحالة، ما الذي يمكن أن يكون سبب تلك الزيادة في سعر العسل حول عام 2003؟

لاكتشاف ذلك، يمكنك استكشاف شبكة الأوجه.

شبكات الأوجه

تأخذ شبكات الأوجه جانبًا واحدًا من مجموعة البيانات الخاصة بك (في حالتنا، يمكنك اختيار "السنة" لتجنب إنتاج عدد كبير جدًا من الأوجه). يمكن لـ Seaborn بعد ذلك إنشاء مخطط لكل من هذه الأوجه للإحداثيات x وy التي اخترتها للمقارنة بسهولة. هل يبرز عام 2003 في هذا النوع من المقارنة؟

قم بإنشاء شبكة أوجه باستخدام relplot كما هو موصى به في وثائق Seaborn.

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

في هذا التصور، يمكنك مقارنة الإنتاج لكل مستعمرة وعدد المستعمرات عامًا بعد عام، جنبًا إلى جنب مع التفاف مضبوط على 3 للأعمدة:

بالنسبة لهذه المجموعة من البيانات، لا يبرز شيء بشكل خاص فيما يتعلق بعدد المستعمرات وإنتاجها، عامًا بعد عام وولاية بعد ولاية. هل هناك طريقة مختلفة للبحث عن علاقة بين هذين المتغيرين؟

مخططات الخطوط المزدوجة

جرب مخططًا متعدد الخطوط عن طريق وضع مخططين خطيين فوق بعضهما البعض، باستخدام وظيفة 'despine' في Seaborn لإزالة الحواف العلوية واليمينية، واستخدام ax.twinx المستمدة من Matplotlib. تتيح Twinx للمخطط مشاركة المحور x وعرض محورين y. لذا، قم بعرض الإنتاج لكل مستعمرة وعدد المستعمرات، متراكبين:

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();

بينما لا يبرز شيء للعين حول عام 2003، فإنه يسمح لنا بإنهاء هذا الدرس بملاحظة أكثر إيجابية: على الرغم من وجود انخفاض عام في عدد المستعمرات، فإن عدد المستعمرات يستقر حتى لو كان إنتاجها لكل مستعمرة يتناقص.

هيا أيها النحل، استمروا!

🐝❤️

🚀 التحدي

في هذا الدرس، تعلمت المزيد عن استخدامات مخططات التبعثر وشبكات الخطوط، بما في ذلك شبكات الأوجه. تحدى نفسك لإنشاء شبكة أوجه باستخدام مجموعة بيانات مختلفة، ربما واحدة استخدمتها قبل هذه الدروس. لاحظ الوقت الذي تستغرقه لإنشائها وكيف تحتاج إلى الحذر بشأن عدد الشبكات التي تحتاج إلى رسمها باستخدام هذه التقنيات.

اختبار ما بعد المحاضرة

المراجعة والدراسة الذاتية

يمكن أن تكون المخططات الخطية بسيطة أو معقدة للغاية. قم ببعض القراءة في وثائق Seaborn حول الطرق المختلفة التي يمكنك من خلالها بناؤها. حاول تحسين المخططات الخطية التي أنشأتها في هذا الدرس باستخدام طرق أخرى مدرجة في الوثائق.

الواجب

استكشف خلية النحل

إخلاء المسؤولية:
تم ترجمة هذا المستند باستخدام خدمة الترجمة بالذكاء الاصطناعي Co-op Translator. بينما نسعى لتحقيق الدقة، يرجى العلم أن الترجمات الآلية قد تحتوي على أخطاء أو معلومات غير دقيقة. يجب اعتبار المستند الأصلي بلغته الأصلية المصدر الرسمي. للحصول على معلومات حاسمة، يُوصى بالاستعانة بترجمة بشرية احترافية. نحن غير مسؤولين عن أي سوء فهم أو تفسيرات خاطئة تنشأ عن استخدام هذه الترجمة.

15 KiB Raw Permalink Blame History