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Visualizando Relaciones: Todo Sobre la Miel 🍯

Visualizando Relaciones - Sketchnote por @nitya

Continuando con el enfoque en la naturaleza de nuestra investigación, descubramos visualizaciones interesantes para mostrar las relaciones entre varios tipos de miel, según un conjunto de datos derivado del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

Este conjunto de datos, que incluye alrededor de 600 elementos, muestra la producción de miel en muchos estados de EE. UU. Por ejemplo, puedes observar el número de colonias, el rendimiento por colonia, la producción total, las existencias, el precio por libra y el valor de la miel producida en un estado determinado desde 1998 hasta 2012, con una fila por año para cada estado.

Será interesante visualizar la relación entre la producción anual de un estado y, por ejemplo, el precio de la miel en ese estado. Alternativamente, podrías visualizar la relación entre el rendimiento de miel por colonia en diferentes estados. Este período abarca el devastador 'CCD' o 'Desorden del Colapso de Colonias', que se observó por primera vez en 2006 (http://npic.orst.edu/envir/ccd.html), por lo que es un conjunto de datos conmovedor para estudiar. 🐝

Cuestionario previo a la lección

En esta lección, puedes usar Seaborn, que ya has utilizado antes, como una buena biblioteca para visualizar relaciones entre variables. Particularmente interesante es el uso de la función relplot de Seaborn, que permite gráficos de dispersión y gráficos de líneas para visualizar rápidamente 'relaciones estadísticas', lo que permite al científico de datos comprender mejor cómo se relacionan las variables entre sí.

Gráficos de dispersión

Usa un gráfico de dispersión para mostrar cómo ha evolucionado el precio de la miel, año tras año, por estado. Seaborn, utilizando relplot, agrupa convenientemente los datos de los estados y muestra puntos de datos tanto para datos categóricos como numéricos.

Comencemos importando los datos y Seaborn:

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

Notarás que los datos de miel tienen varias columnas interesantes, incluyendo el año y el precio por libra. Exploremos estos datos, agrupados por estado de EE. UU.:

estado	numcol	rendimiento_por_col	prod_total	existencias	precio_por_lib	valor_prod	año
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

Crea un gráfico de dispersión básico para mostrar la relación entre el precio por libra de miel y su estado de origen en EE. UU. Haz que el eje y sea lo suficientemente alto como para mostrar todos los estados:

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

Ahora, muestra los mismos datos con un esquema de colores de miel para mostrar cómo el precio evoluciona a lo largo de los años. Puedes hacerlo agregando un parámetro 'hue' para mostrar el cambio, año tras año:

✅ Aprende más sobre las paletas de colores que puedes usar en Seaborn - ¡prueba un hermoso esquema de colores arcoíris!

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

Con este cambio de esquema de colores, puedes ver que hay obviamente una fuerte progresión a lo largo de los años en términos de precio de la miel por libra. De hecho, si observas un conjunto de muestra en los datos para verificar (elige un estado, Arizona por ejemplo), puedes ver un patrón de aumento de precios año tras año, con pocas excepciones:

estado	numcol	rendimiento_por_col	prod_total	existencias	precio_por_lib	valor_prod	año
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

Otra forma de visualizar esta progresión es usar el tamaño, en lugar del color. Para usuarios con daltonismo, esta podría ser una mejor opción. Edita tu visualización para mostrar un aumento de precio mediante un aumento en la circunferencia de los puntos:

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

Puedes ver que el tamaño de los puntos aumenta gradualmente.

¿Es este un caso simple de oferta y demanda? Debido a factores como el cambio climático y el colapso de colonias, ¿hay menos miel disponible para la compra año tras año, y por lo tanto el precio aumenta?

Para descubrir una correlación entre algunas de las variables en este conjunto de datos, exploremos algunos gráficos de líneas.

Gráficos de líneas

Pregunta: ¿Hay un aumento claro en el precio de la miel por libra año tras año? Puedes descubrirlo fácilmente creando un gráfico de líneas único:

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

Respuesta: Sí, con algunas excepciones alrededor del año 2003:

✅ Debido a que Seaborn está agregando datos alrededor de una línea, muestra "las múltiples mediciones en cada valor de x trazando la media y el intervalo de confianza del 95% alrededor de la media". Fuente. Este comportamiento que consume tiempo puede desactivarse agregando ci=None.

Pregunta: Bueno, en 2003, ¿también podemos ver un aumento en el suministro de miel? ¿Qué pasa si observas la producción total año tras año?

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

Respuesta: No realmente. Si observas la producción total, parece haber aumentado en ese año en particular, aunque en general la cantidad de miel producida está en declive durante estos años.

Pregunta: En ese caso, ¿qué podría haber causado ese aumento en el precio de la miel alrededor de 2003?

Para descubrir esto, puedes explorar una cuadrícula de facetas.

Cuadrículas de facetas

Las cuadrículas de facetas toman un aspecto de tu conjunto de datos (en nuestro caso, puedes elegir 'año' para evitar producir demasiadas facetas). Seaborn puede entonces hacer un gráfico para cada una de esas facetas de tus coordenadas x e y elegidas para una comparación más fácil. ¿Destaca el año 2003 en este tipo de comparación?

Crea una cuadrícula de facetas continuando con el uso de relplot como se recomienda en la documentación de Seaborn.

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

En esta visualización, puedes comparar el rendimiento por colonia y el número de colonias año tras año, lado a lado con un ajuste de columnas en 3:

Para este conjunto de datos, nada particularmente destaca con respecto al número de colonias y su rendimiento, año tras año y estado tras estado. ¿Hay una forma diferente de buscar una correlación entre estas dos variables?

Gráficos de líneas duales

Prueba un gráfico de líneas múltiples superponiendo dos gráficos de líneas uno encima del otro, usando el 'despine' de Seaborn para eliminar las espinas superior y derecha, y usando ax.twinx derivado de Matplotlib. Twinx permite que un gráfico comparta el eje x y muestre dos ejes y. Entonces, muestra el rendimiento por colonia y el número de colonias, superpuestos:

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();

Aunque nada salta a la vista alrededor del año 2003, esto nos permite terminar esta lección con una nota un poco más feliz: aunque hay un número decreciente de colonias en general, el número de colonias se está estabilizando incluso si su rendimiento por colonia está disminuyendo.

¡Vamos, abejas, vamos!

🐝❤️

🚀 Desafío

En esta lección, aprendiste un poco más sobre otros usos de gráficos de dispersión y cuadrículas de líneas, incluyendo cuadrículas de facetas. Desafíate a crear una cuadrícula de facetas usando un conjunto de datos diferente, tal vez uno que hayas usado antes en estas lecciones. Nota cuánto tiempo tardan en crearse y cómo necesitas ser cuidadoso con la cantidad de cuadrículas que necesitas dibujar usando estas técnicas.

Cuestionario posterior a la lección

Revisión y Autoestudio

Los gráficos de líneas pueden ser simples o bastante complejos. Haz un poco de lectura en la documentación de Seaborn sobre las diversas formas en que puedes construirlos. Intenta mejorar los gráficos de líneas que construiste en esta lección con otros métodos listados en la documentación.

Tarea

Sumérgete en la colmena

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