12 KiB

Raw Permalink Blame History

Visualisoi jakaumia


Jakaumien visualisointi - Sketchnote by @nitya

Edellisessä oppitunnissa opit mielenkiintoisia asioita Minnesotan lintudatasta. Löysit virheellisiä tietoja visualisoimalla poikkeamia ja tarkastelit lintukategorioiden eroja niiden maksimipituuden perusteella.

Esiluennon kysely

Tutki lintudataa

Toinen tapa tutkia dataa on tarkastella sen jakaumaa eli sitä, miten data on järjestetty akselilla. Ehkä haluaisit esimerkiksi oppia, miten tämän datasetin lintujen maksimisiipiväli tai maksimikehon massa jakautuu yleisesti.

Tutkitaanpa joitakin faktoja tämän datasetin jakaumista. Tuo ggplot2 ja tietokanta R-konsoliisi. Poista poikkeamat tietokannasta samalla tavalla kuin edellisessä aiheessa.

library(ggplot2)

birds <- read.csv("../../data/birds.csv",fileEncoding="UTF-8-BOM")

birds_filtered <- subset(birds, MaxWingspan < 500)
head(birds_filtered)

	Nimi	TieteellinenNimi	Kategoria	Lahko	Heimo	Suku	Suojelustatus	MinPituus	MaxPituus	MinKehonMassa	MaxKehonMassa	MinSiipiväli	MaxSiipiväli
0	Mustavatsaviheltäjäsorsa	Dendrocygna autumnalis	Sorsat/hanhet/vesilinnut	Anseriformes	Anatidae	Dendrocygna	LC	47	56	652	1020	76	94
1	Ruostoviheltäjäsorsa	Dendrocygna bicolor	Sorsat/hanhet/vesilinnut	Anseriformes	Anatidae	Dendrocygna	LC	45	53	712	1050	85	93
2	Lumihanhi	Anser caerulescens	Sorsat/hanhet/vesilinnut	Anseriformes	Anatidae	Anser	LC	64	79	2050	4050	135	165
3	Rossin hanhi	Anser rossii	Sorsat/hanhet/vesilinnut	Anseriformes	Anatidae	Anser	LC	57.3	64	1066	1567	113	116
4	Tundrahanhi	Anser albifrons	Sorsat/hanhet/vesilinnut	Anseriformes	Anatidae	Anser	LC	64	81	1930	3310	130	165

Yleisesti ottaen voit nopeasti tarkastella datan jakaumaa käyttämällä hajontakaaviota, kuten teimme edellisessä oppitunnissa:

ggplot(data=birds_filtered, aes(x=Order, y=MaxLength,group=1)) +
  geom_point() +
  ggtitle("Max Length per order") + coord_flip()

Tämä antaa yleiskuvan kehon pituuden jakaumasta lintulahkoittain, mutta se ei ole paras tapa esittää todellisia jakaumia. Tätä tehtävää varten käytetään yleensä histogrammia.

Työskentely histogrammien kanssa

ggplot2 tarjoaa erinomaisia tapoja visualisoida datan jakaumia histogrammien avulla. Tämä kaaviotyyppi muistuttaa pylväsdiagrammia, jossa jakauma näkyy pylväiden nousuina ja laskuina. Histogrammin luomiseen tarvitset numeerista dataa. Histogrammin luomiseksi voit piirtää kaavion määrittämällä tyypiksi 'hist' histogrammia varten. Tämä kaavio näyttää MaxBodyMass-jakauman koko datasetin numeerisen datan osalta. Jakamalla data pienempiin osiin (binseihin) se voi näyttää datan arvojen jakauman:

ggplot(data = birds_filtered, aes(x = MaxBodyMass)) + 
  geom_histogram(bins=10)+ylab('Frequency')

Kuten näet, suurin osa tämän datasetin yli 400 linnusta kuuluu alle 2000:n Max Body Mass -alueeseen. Saat lisää tietoa datasta muuttamalla bins-parametrin suuremmaksi, esimerkiksi 30:ksi:

ggplot(data = birds_filtered, aes(x = MaxBodyMass)) + geom_histogram(bins=30)+ylab('Frequency')

Tämä kaavio näyttää jakauman hieman tarkemmin. Vähemmän vasemmalle vinoutunut kaavio voidaan luoda varmistamalla, että valitset vain tietyn alueen sisällä olevan datan:

Suodata dataa saadaksesi vain ne linnut, joiden kehon massa on alle 60, ja näytä 30 bins:

birds_filtered_1 <- subset(birds_filtered, MaxBodyMass > 1 & MaxBodyMass < 60)
ggplot(data = birds_filtered_1, aes(x = MaxBodyMass)) + 
  geom_histogram(bins=30)+ylab('Frequency')

✅ Kokeile muita suodattimia ja datapisteitä. Näyttääksesi datan koko jakauman, poista ['MaxBodyMass']-suodatin ja näytä nimettyjä jakaumia.

Histogrammi tarjoaa myös mukavia väri- ja nimikointiparannuksia, joita voit kokeilla:

Luo 2D-histogrammi vertaillaksesi kahden jakauman välistä suhdetta. Verrataan MaxBodyMass ja MaxLength. ggplot2 tarjoaa sisäänrakennetun tavan näyttää yhtymäkohdat kirkkaampien värien avulla:

ggplot(data=birds_filtered_1, aes(x=MaxBodyMass, y=MaxLength) ) +
  geom_bin2d() +scale_fill_continuous(type = "viridis")

Näyttää siltä, että näiden kahden elementin välillä on odotettu korrelaatio odotetun akselin mukaisesti, ja yksi erityisen vahva yhtymäkohta:

Histogrammit toimivat oletuksena hyvin numeeriselle datalle. Entä jos haluat nähdä jakaumia tekstidatan perusteella?

Tutki datasettiä jakaumien osalta tekstidatan avulla

Tämä datasetti sisältää myös hyvää tietoa lintukategoriasta sekä niiden suvusta, lajista ja heimosta sekä suojelustatuksesta. Tutkitaanpa tätä suojelustatustietoa. Mikä on lintujen jakauma niiden suojelustatuksen mukaan?

✅ Datasetissä käytetään useita lyhenteitä kuvaamaan suojelustatusta. Nämä lyhenteet tulevat IUCN:n uhanalaisuusluokituksista, joka luokittelee lajien tilaa.

CR: Äärimmäisen uhanalainen

EN: Erittäin uhanalainen

EX: Sukupuuttoon kuollut

LC: Elinvoimainen

NT: Silmälläpidettävä

VU: Vaarantunut

Nämä ovat tekstipohjaisia arvoja, joten sinun täytyy tehdä muunnos histogrammin luomiseksi. Käytä filteredBirds-dataframea ja näytä sen suojelustatus yhdessä minimisiipivälin kanssa. Mitä huomaat?

birds_filtered_1$ConservationStatus[birds_filtered_1$ConservationStatus == 'EX'] <- 'x1' 
birds_filtered_1$ConservationStatus[birds_filtered_1$ConservationStatus == 'CR'] <- 'x2'
birds_filtered_1$ConservationStatus[birds_filtered_1$ConservationStatus == 'EN'] <- 'x3'
birds_filtered_1$ConservationStatus[birds_filtered_1$ConservationStatus == 'NT'] <- 'x4'
birds_filtered_1$ConservationStatus[birds_filtered_1$ConservationStatus == 'VU'] <- 'x5'
birds_filtered_1$ConservationStatus[birds_filtered_1$ConservationStatus == 'LC'] <- 'x6'

ggplot(data=birds_filtered_1, aes(x = MinWingspan, fill = ConservationStatus)) +
  geom_histogram(position = "identity", alpha = 0.4, bins = 20) +
  scale_fill_manual(name="Conservation Status",values=c("red","green","blue","pink"),labels=c("Endangered","Near Threathened","Vulnerable","Least Concern"))

Näyttää siltä, ettei minimisiipivälin ja suojelustatuksen välillä ole selvää korrelaatiota. Testaa datasetin muita elementtejä tällä menetelmällä. Voit kokeilla myös erilaisia suodattimia. Löydätkö mitään korrelaatiota?

Tiheyskäyrät

Olet ehkä huomannut, että tähän mennessä tarkastellut histogrammit ovat "askelmaisia" eivätkä virtaa tasaisesti kaarena. Näyttääksesi tasaisemman tiheyskäyrän voit kokeilla tiheyskäyrää.

Työskennellään nyt tiheyskäyrien parissa!

ggplot(data = birds_filtered_1, aes(x = MinWingspan)) + 
  geom_density()

Näet, kuinka käyrä muistuttaa aiempaa minimisiipivälin kaaviota; se on vain hieman tasaisempi. Jos haluat tarkastella uudelleen sitä epätasaista MaxBodyMass-käyrää, jonka loit toisessa kaaviossa, voit tasoittaa sen hyvin luomalla sen uudelleen tällä menetelmällä:

ggplot(data = birds_filtered_1, aes(x = MaxBodyMass)) + 
  geom_density()

Jos haluat tasaisen, mutta ei liian tasaisen käyrän, muokkaa adjust-parametria:

ggplot(data = birds_filtered_1, aes(x = MaxBodyMass)) + 
  geom_density(adjust = 1/5)

✅ Lue tämän kaaviotyypin käytettävissä olevista parametreista ja kokeile!

Tämä kaaviotyyppi tarjoaa kauniita ja selittäviä visualisointeja. Esimerkiksi muutamalla koodirivillä voit näyttää lintulahkojen maksimikehon massan tiheyden:

ggplot(data=birds_filtered_1,aes(x = MaxBodyMass, fill = Order)) +
  geom_density(alpha=0.5)

🚀 Haaste

Histogrammit ovat kehittyneempiä kaaviotyyppejä kuin perushajontakaaviot, pylväsdiagrammit tai viivakaaviot. Etsi internetistä hyviä esimerkkejä histogrammien käytöstä. Miten niitä käytetään, mitä ne osoittavat ja millä aloilla tai tutkimusalueilla niitä yleensä käytetään?

Jälkiluennon kysely

Kertaus ja itseopiskelu

Tässä oppitunnissa käytit ggplot2:ta ja aloitit kehittyneempien kaavioiden luomisen. Tee tutkimusta geom_density_2d()-funktiosta, joka on "jatkuva todennäköisyystiheyskäyrä yhdessä tai useammassa ulottuvuudessa". Lue dokumentaatio ymmärtääksesi, miten se toimii.

Tehtävä

Sovella taitojasi

Vastuuvapauslauseke:
Tämä asiakirja on käännetty käyttämällä tekoälypohjaista käännöspalvelua Co-op Translator. Vaikka pyrimme tarkkuuteen, huomioithan, että automaattiset käännökset voivat sisältää virheitä tai epätarkkuuksia. Alkuperäistä asiakirjaa sen alkuperäisellä kielellä tulisi pitää ensisijaisena lähteenä. Kriittisen tiedon osalta suositellaan ammattimaista ihmiskäännöstä. Emme ole vastuussa tämän käännöksen käytöstä johtuvista väärinkäsityksistä tai virhetulkinnoista.

12 KiB Raw Permalink Blame History