14 KiB

Raw Blame History

Mennyiségek vizualizálása


Mennyiségek vizualizálása - Sketchnote by @nitya

Ebben a leckében felfedezheted, hogyan használhatod a Python egyik elérhető könyvtárát, hogy érdekes vizualizációkat készíts a mennyiségek fogalma köré. Egy tisztított adatállomány segítségével, amely Minnesota madarairól szól, sok érdekes tényt tanulhatsz a helyi vadvilágról.

Előadás előtti kvíz

Szárnyfesztáv megfigyelése Matplotlib segítségével

Egy kiváló könyvtár, amely egyszerű és összetett diagramok és grafikonok készítésére alkalmas, a Matplotlib. Általánosságban véve az adatok ábrázolásának folyamata ezekkel a könyvtárakkal magában foglalja a dataframe azon részeinek azonosítását, amelyeket meg szeretnél célozni, az adatok szükséges átalakítását, az x és y tengely értékeinek hozzárendelését, a megjelenítendő diagram típusának kiválasztását, majd a diagram megjelenítését. A Matplotlib számos vizualizációt kínál, de ebben a leckében koncentráljunk azokra, amelyek leginkább alkalmasak a mennyiségek vizualizálására: vonaldiagramok, szórásdiagramok és oszlopdiagramok.

✅ Használj olyan diagramot, amely legjobban illik az adatok szerkezetéhez és a történethez, amit el szeretnél mesélni.

Időbeli trendek elemzéséhez: vonaldiagram

Értékek összehasonlításához: oszlopdiagram, sávdiagram, kördiagram, szórásdiagram

Az egyes részek egészhez való viszonyának bemutatásához: kördiagram

Az adatok eloszlásának bemutatásához: szórásdiagram, sávdiagram

Trendek bemutatásához: vonaldiagram, oszlopdiagram

Értékek közötti kapcsolatok bemutatásához: vonaldiagram, szórásdiagram, buborékdiagram

Ha van egy adatállományod, és meg kell tudnod, hogy egy adott elem mennyit tartalmaz, az első feladatod az értékek ellenőrzése lesz.

✅ Nagyon jó 'cheat sheet'-ek érhetők el a Matplotlib-hez itt.

Vonaldiagram készítése madarak szárnyfesztáv értékeiről

Nyisd meg a notebook.ipynb fájlt a lecke mappájának gyökerében, és adj hozzá egy cellát.

Megjegyzés: az adatok a repo gyökerében találhatók a /data mappában.

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

Ez az adatállomány szöveg és számok keveréke:

	Név	TudományosNév	Kategória	Rend	Család	Nemzetség	TermészetvédelmiStátusz	MinHossz	MaxHossz	MinTestTömeg	MaxTestTömeg	MinSzárnyfesztáv	MaxSzárnyfesztáv
0	Feketehasú sípoló kacsa	Dendrocygna autumnalis	Kacsák/Ludak/Vízimadarak	Anseriformes	Anatidae	Dendrocygna	LC	47	56	652	1020	76	94
1	Sárgás sípoló kacsa	Dendrocygna bicolor	Kacsák/Ludak/Vízimadarak	Anseriformes	Anatidae	Dendrocygna	LC	45	53	712	1050	85	93
2	Hóliba	Anser caerulescens	Kacsák/Ludak/Vízimadarak	Anseriformes	Anatidae	Anser	LC	64	79	2050	4050	135	165
3	Ross-liba	Anser rossii	Kacsák/Ludak/Vízimadarak	Anseriformes	Anatidae	Anser	LC	57.3	64	1066	1567	113	116
4	Nagy fehérhomlokú lúd	Anser albifrons	Kacsák/Ludak/Vízimadarak	Anseriformes	Anatidae	Anser	LC	64	81	1930	3310	130	165

Kezdjük azzal, hogy néhány numerikus adatot ábrázolunk egy alapvető vonaldiagram segítségével. Tegyük fel, hogy szeretnél egy képet kapni ezeknek az érdekes madaraknak a maximális szárnyfesztávjáról.

wingspan = birds['MaxWingspan'] 
wingspan.plot()

Mit veszel észre azonnal? Úgy tűnik, van legalább egy kiugró érték - ez elég nagy szárnyfesztáv! Egy 2300 centiméteres szárnyfesztáv 23 métert jelent - vajon Pterodactylusok kószálnak Minnesotában? Vizsgáljuk meg közelebbről.

Bár gyorsan rendezhetnéd az adatokat Excelben, hogy megtaláld ezeket a kiugró értékeket, amelyek valószínűleg elírások, folytasd a vizualizációs folyamatot a diagramon belülről.

Adj címkéket az x-tengelyhez, hogy megmutasd, milyen madarakról van szó:

plt.title('Max Wingspan in Centimeters')
plt.ylabel('Wingspan (CM)')
plt.xlabel('Birds')
plt.xticks(rotation=45)
x = birds['Name'] 
y = birds['MaxWingspan']

plt.plot(x, y)

plt.show()

Még a címkék 45 fokos elforgatásával is túl sok van ahhoz, hogy olvasható legyen. Próbáljunk ki egy másik stratégiát: csak a kiugró értékeket címkézzük meg, és helyezzük el a címkéket a diagramon belül. Használhatsz szórásdiagramot, hogy több helyet biztosíts a címkézéshez:

plt.title('Max Wingspan in Centimeters')
plt.ylabel('Wingspan (CM)')
plt.tick_params(axis='both',which='both',labelbottom=False,bottom=False)

for i in range(len(birds)):
    x = birds['Name'][i]
    y = birds['MaxWingspan'][i]
    plt.plot(x, y, 'bo')
    if birds['MaxWingspan'][i] > 500:
        plt.text(x, y * (1 - 0.05), birds['Name'][i], fontsize=12)
    
plt.show()

Mi történik itt? A tick_params segítségével elrejtetted az alsó címkéket, majd egy ciklust hoztál létre a madarak adatállományán. A diagramot kis kerek kék pontokkal ábrázolva (bo), ellenőrizted, hogy van-e olyan madár, amelynek maximális szárnyfesztávja meghaladja az 500-at, és ha igen, megjelenítetted a címkéjét a pont mellett. A címkéket kissé eltolva helyezted el az y tengelyen (y * (1 - 0.05)), és a madár nevét használtad címkeként.

Mit fedeztél fel?

Szűrd az adatokat

Mind a Fehérfejű rétisas, mind a Prérisólyom, bár valószínűleg nagyon nagy madarak, valószínűleg hibásan vannak megjelölve, egy extra 0 került a maximális szárnyfesztávjukhoz. Nem valószínű, hogy találkozol egy Fehérfejű rétisas-sal, amelynek szárnyfesztávja 25 méter, de ha mégis, kérlek, értesíts minket! Hozzunk létre egy új dataframe-et ezek nélkül a kiugró értékek nélkül:

plt.title('Max Wingspan in Centimeters')
plt.ylabel('Wingspan (CM)')
plt.xlabel('Birds')
plt.tick_params(axis='both',which='both',labelbottom=False,bottom=False)
for i in range(len(birds)):
    x = birds['Name'][i]
    y = birds['MaxWingspan'][i]
    if birds['Name'][i] not in ['Bald eagle', 'Prairie falcon']:
        plt.plot(x, y, 'bo')
plt.show()

A kiugró értékek kiszűrésével az adataid most összefüggőbbek és érthetőbbek.

Most, hogy legalább a szárnyfesztáv szempontjából tisztább adatállományunk van, fedezzünk fel többet ezekről a madarakról.

Bár a vonal- és szórásdiagramok információt nyújthatnak az adatértékekről és azok eloszlásáról, gondolkodjunk el az adatállományban rejlő értékeken. Vizualizációkat készíthetsz, hogy megválaszold a következő kérdéseket a mennyiségekről:

Hány madárkategória van, és milyen számban?
Hány madár kihalt, veszélyeztetett, ritka vagy gyakori?
Hány van a különböző nemzetségek és rendek közül Linné terminológiája szerint?

Fedezd fel az oszlopdiagramokat

Az oszlopdiagramok praktikusak, ha adatcsoportokat szeretnél bemutatni. Nézzük meg, milyen madárkategóriák léteznek ebben az adatállományban, hogy lássuk, melyik a leggyakoribb szám szerint.

A notebook fájlban hozz létre egy alapvető oszlopdiagramot.

✅ Megjegyzés: kiszűrheted a két kiugró madarat, amelyeket az előző szakaszban azonosítottunk, kijavíthatod a szárnyfesztávjuk elírását, vagy hagyhatod őket benne ezekhez a gyakorlatokhoz, amelyek nem függnek a szárnyfesztáv értékektől.

Ha oszlopdiagramot szeretnél készíteni, kiválaszthatod az adatokat, amelyekre koncentrálni szeretnél. Az oszlopdiagramok nyers adatokból is készíthetők:

birds.plot(x='Category',
        kind='bar',
        stacked=True,
        title='Birds of Minnesota')

Ez az oszlopdiagram azonban olvashatatlan, mert túl sok nem csoportosított adat van. Ki kell választanod csak azokat az adatokat, amelyeket ábrázolni szeretnél, így nézzük meg a madarak hosszát kategóriájuk alapján.

Szűrd az adatokat, hogy csak a madár kategóriáját tartalmazza.

✅ Figyeld meg, hogy Pandas-t használsz az adatok kezelésére, majd a Matplotlib végzi a diagramkészítést.

Mivel sok kategória van, függőlegesen jelenítheted meg ezt a diagramot, és állíthatod a magasságát, hogy minden adat beleférjen:

category_count = birds.value_counts(birds['Category'].values, sort=True)
plt.rcParams['figure.figsize'] = [6, 12]
category_count.plot.barh()

Ez az oszlopdiagram jó képet ad a madarak számáról kategóriánként. Egy pillanat alatt láthatod, hogy ebben a régióban a legtöbb madár a Kacsák/Ludak/Vízimadarak kategóriába tartozik. Minnesota a '10,000 tó földje', így ez nem meglepő!

✅ Próbálj ki néhány más számítást ezen az adatállományon. Meglep valami?

Adatok összehasonlítása

Próbálj ki különböző összehasonlításokat csoportosított adatokkal új tengelyek létrehozásával. Próbálj ki egy összehasonlítást a madarak MaxHossz értéke alapján, kategóriájuk szerint:

maxlength = birds['MaxLength']
plt.barh(y=birds['Category'], width=maxlength)
plt.rcParams['figure.figsize'] = [6, 12]
plt.show()

Semmi meglepő: a kolibriknek van a legkisebb MaxHossz értéke a pelikánokhoz vagy ludakhoz képest. Jó érzés, amikor az adatok logikusak!

Érdekesebb vizualizációkat készíthetsz oszlopdiagramokkal, ha adatokat helyezel egymásra. Helyezzük egymásra a Minimum és Maximum Hossz értékeket egy adott madárkategórián belül:

minLength = birds['MinLength']
maxLength = birds['MaxLength']
category = birds['Category']

plt.barh(category, maxLength)
plt.barh(category, minLength)

plt.show()

Ebben a diagramon láthatod a Minimum Hossz és Maximum Hossz tartományát madárkategóriánként. Biztonsággal kijelentheted, hogy az adatok alapján minél nagyobb a madár, annál nagyobb a hossz tartománya. Érdekes!

🚀 Kihívás

Ez a madár adatállomány rengeteg információt kínál különböző madártípusokról egy adott ökoszisztémában. Keress az interneten más madár-orientált adatállományokat. Gyakorold a diagramok és grafikonok készítését ezekről a madarakról, hogy olyan tényeket fedezz fel, amelyeket nem is sejtettél.

Előadás utáni kvíz

Áttekintés és önálló tanulás

Ez az első lecke némi információt adott arról, hogyan használhatod a Matplotlib-et mennyiségek vizualizálására. Végezz kutatást más módszerekről, amelyekkel adatállományokat vizualizálhatsz. Plotly egy olyan eszköz, amelyet nem fogunk lefedni ezekben a leckékben, így nézd meg, mit kínálhat.

Feladat

Vonaldigramok, szórásdiagramok és oszlopdiagramok

Felelősségkizárás:
Ez a dokumentum az Co-op Translator AI fordítási szolgáltatás segítségével készült. Bár törekszünk a pontosságra, kérjük, vegye figyelembe, hogy az automatikus fordítások hibákat vagy pontatlanságokat tartalmazhatnak. Az eredeti dokumentum az eredeti nyelvén tekintendő hiteles forrásnak. Kritikus információk esetén javasolt a professzionális, emberi fordítás igénybevétele. Nem vállalunk felelősséget a fordítás használatából eredő félreértésekért vagy téves értelmezésekért.

14 KiB Raw Blame History