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可视化关系：关于蜂蜜的一切 🍯


可视化关系 - Sketchnote by @nitya

延续我们研究的自然主题，让我们探索一些有趣的可视化方法，展示不同类型蜂蜜之间的关系。这些数据集来源于美国农业部。

这个包含约600项的数据集展示了美国多个州的蜂蜜生产情况。例如，你可以查看每个州从1998年至2012年间的蜂群数量、每群产量、总产量、库存、每磅价格以及蜂蜜生产的价值，每年每州一行数据。

我们可以通过可视化来研究某个州每年的生产情况与该州蜂蜜价格之间的关系。或者，你也可以可视化各州每群蜂蜜产量之间的关系。这段时间涵盖了2006年首次出现的严重“蜂群崩溃失调”（CCD，Colony Collapse Disorder）（http://npic.orst.edu/envir/ccd.html），因此这是一个值得研究的深刻数据集。🐝

课前测验

在本课中，你可以使用之前用过的Seaborn库，这是一个很好的工具，用于可视化变量之间的关系。特别有趣的是使用Seaborn的relplot函数，它可以快速生成散点图和折线图来可视化“统计关系”，帮助数据科学家更好地理解变量之间的关联。

散点图

使用散点图展示蜂蜜价格如何逐年在各州演变。Seaborn的relplot可以方便地对州数据进行分组，并显示分类数据和数值数据的点。

首先导入数据和Seaborn：

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

你会注意到蜂蜜数据中有几个有趣的列，包括年份和每磅价格。让我们按美国州分组来探索这些数据：

州	蜂群数量	每群产量	总产量	库存	每磅价格	生产价值	年份
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

创建一个基础散点图，展示每磅蜂蜜价格与其来源州之间的关系。将y轴设置得足够高以显示所有州：

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

现在，用蜂蜜色调展示同样的数据，显示价格如何逐年变化。你可以通过添加一个“hue”参数来展示逐年的变化：

✅ 了解更多关于Seaborn中可用的颜色调色板 - 尝试一个美丽的彩虹色调！

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

通过这个颜色方案的变化，你可以明显看到蜂蜜每磅价格在逐年强劲增长。如果你查看数据中的一个样本集（例如选择亚利桑那州），你会发现价格逐年上涨的模式，虽然有少数例外：

州	蜂群数量	每群产量	总产量	库存	每磅价格	生产价值	年份
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

另一种可视化这种变化的方法是使用大小而不是颜色。对于色盲用户，这可能是一个更好的选择。编辑你的可视化，显示价格的增长通过点的大小来表示：

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

你可以看到点的大小逐渐增加。

这是否是一个简单的供需问题？由于气候变化和蜂群崩溃等因素，蜂蜜的供应逐年减少，因此价格上涨？

为了发现数据集中某些变量之间的相关性，让我们探索一些折线图。

折线图

问题：蜂蜜每磅价格是否逐年明显上涨？你可以通过创建一个单一折线图来最容易地发现这一点：

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

答案：是的，除了2003年左右的一些例外：

✅ 由于Seaborn对数据进行聚合，它通过绘制均值和均值周围的95%置信区间来显示“每个x值的多个测量值”。来源。这种耗时的行为可以通过添加ci=None来禁用。

问题：那么，在2003年我们是否也能看到蜂蜜供应的激增？如果你查看逐年的总产量呢？

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

答案：并不完全。如果你查看总产量，实际上在那一年似乎有所增加，尽管总体而言蜂蜜的产量在这些年间呈下降趋势。

问题：在这种情况下，是什么导致了2003年蜂蜜价格的激增？

为了发现这一点，你可以探索一个Facet Grid。

Facet Grids

Facet Grids可以选择数据集中的一个方面（在我们的例子中，你可以选择“年份”，以避免生成过多的Facet）。然后，Seaborn可以为你选择的x和y坐标生成每个Facet的图表，以便更容易进行视觉比较。2003年在这种比较中是否显得特别突出？

通过继续使用relplot创建一个Facet Grid，正如Seaborn文档所推荐的那样。

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

在这个可视化中，你可以比较逐年的每群产量和蜂群数量，并将列的wrap设置为3：

对于这个数据集，逐年和各州之间的蜂群数量及其产量并没有特别显著的变化。是否有其他方法可以找到这两个变量之间的相关性？

双折线图

尝试通过将两个折线图叠加在一起来创建一个多折线图，使用Seaborn的'despine'移除顶部和右侧的轴线，并使用ax.twinx 源自Matplotlib。Twins允许图表共享x轴并显示两个y轴。因此，叠加显示每群产量和蜂群数量：

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();

虽然2003年没有明显的异常，但这确实让我们以一个稍微乐观的结论结束这节课：尽管蜂群数量总体上在下降，但蜂群数量正在趋于稳定，尽管每群产量在减少。

加油，蜜蜂们，加油！

🐝❤️

🚀 挑战

在本课中，你学习了更多关于散点图和折线图网格的其他用途，包括Facet Grids。挑战自己使用不同的数据集创建一个Facet Grid，也许是你之前使用过的数据集。注意它们的创建时间以及如何谨慎选择需要绘制的网格数量。

课后测验

复习与自学

折线图可以很简单也可以很复杂。阅读Seaborn文档中关于构建折线图的各种方法。尝试使用文档中列出的其他方法来增强你在本课中构建的折线图。

作业

深入蜂巢

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