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Python可視化工具：Plotly
2020-05-09
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1 簡(jiǎn)單介紹

一般大家在學(xué)習(xí)python機(jī)器學(xué)習(xí)的時(shí)候，用的最多的可視化的包就是matplot和seaborn, 這2個(gè)可視化的優(yōu)點(diǎn)在于門檻低，代碼容易理解，并且容易上手。唯一的可能的缺點(diǎn)就是畫出來的圖不能交互，簡(jiǎn)單來說就是matplot和seaborn給出的就是一個(gè)圖片，當(dāng)將鼠標(biāo)放到圖上的時(shí)候，不會(huì)顯示出圖中具體的數(shù)字是多少，而使用plotly之后，可以將圖片放大縮小，可以顯示與不顯示不同類別數(shù)據(jù)，等等。并且更加方便的是，這個(gè)圖可以嵌入到html里面，可以直接放到網(wǎng)頁(yè)上面。我們?cè)挷欢嗾f，用matplot和plotly來展示相同的數(shù)據(jù)。


當(dāng)前使用的數(shù)據(jù)是股票數(shù)據(jù)，使用pandas_datareader中的yahoo的API下載一些股票數(shù)據(jù)，將下載阿里巴巴，蘋果，微軟，和IBM的每天最高價(jià)，并且做出一個(gè)圖出來。 

 


  首先我們作出一個(gè)matplot的圖出來，由于DataFrame自帶了plot的功能，我們就可以直接用.plot()的方法輸出圖片 
	









 然后下看我們用plotly給出的效果，代碼部分稍后給出。 
	







  
	


  我們從這個(gè)gif中可以明顯的看出來plotly的圖片有很好的交互，并且如果將該文件下載為html文件后，這種圖也會(huì)被嵌入在html文件里面，并且也會(huì)保持這種交互的功能。 



 

 
	


  那什么時(shí)候我們用matplot還是plotly呢？個(gè)人認(rèn)為，對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)果來說，使用matplot來做模型的結(jié)果的檢測(cè)就足夠了，比如說查看是否過擬合，AUCROC圖。而plotly更加適合做報(bào)表系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)于報(bào)表來說，不僅要展示圖的大體信息，比如上圖中每個(gè)股票的趨勢(shì)，而且更加的是這個(gè)圖是否能夠體現(xiàn)出更多的細(xì)節(jié)，從而可以讓決策者發(fā)現(xiàn)比較重要的信息。那在這種需要下，plotly就是一種比較不錯(cuò)的選擇。 



 

 
	


  在市場(chǎng)上，還有一種很火的軟件叫echart，那為什么我們不介紹echart而介紹python plotly呢，那是因?yàn)閑chart是用java來寫的，并且寫法比較復(fù)雜，需要重新學(xué)習(xí)java語(yǔ)言才能畫出類似的這種可交互的圖出來。但是對(duì)于plotly來說的話，我們直接可以用python來寫，并且代碼量比java的少很多，我們可以直接將我們熟悉的python list, numpy, pandas放進(jìn)去就可以畫圖，并且給出的效果和echart的圖一摸一樣。 



 

 
	


  另外要提一點(diǎn)的是python plotly也是可以用來做動(dòng)圖的，我們后面會(huì)給大家介紹一種用plolty做出來的用于展示Kmeans算法過程的動(dòng)圖。在這個(gè)動(dòng)圖中我們則可以很容易的來理解Kmeans的迭代過程。 




	2 安裝plotly 



 安裝plotly和其他的安裝python包的程序一樣，直接在終端打入以下： 
	


 pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple plotly 



 

 
	


 這里為了防止下載速度過慢，加上了清華源的地址。下載好了plotly之后，如果需要使用plotly的話則需要有2種模式，一種是線上，一種是線下。如果是線上的話，則需要注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)密碼，然后在notebook里創(chuàng)造的圖將會(huì)同步到plotly的個(gè)人云盤里面去。但是這種操作不是很好，因?yàn)橐话阋粋€(gè)人最多線上存20張圖，之后再做圖就會(huì)報(bào)錯(cuò)。所以我們這里直接介紹offline的模式，也就是線下的模式，這種模式?jīng)]有限制。 



 

 
	


 官網(wǎng)在https://plot.ly/python/， 有的時(shí)候需要注意，由于某墻的原因，這個(gè)網(wǎng)站會(huì)加載的非常慢。這個(gè)網(wǎng)頁(yè)里詳細(xì)的介紹了各種圖的制作，我們這會(huì)簡(jiǎn)單的介紹一下scatter plot和給出一個(gè)3D圖的例子。 



 

 
	


 注意在當(dāng)前markdown文檔里，plotly給出的圖不能交互，在ipynb和html里面可以。 



 

 
	


 首先需要import下一線離線的關(guān)于plotly的包。 



 



	3 Scatter Plot 點(diǎn)圖 



 我們就拿剛才我們下載的IBM的股票數(shù)據(jù)來畫圖。首先我們看下數(shù)據(jù)是什么樣的。我們的數(shù)據(jù)主要由2部分組成，一個(gè)是時(shí)間，另一個(gè)是每個(gè)時(shí)間所對(duì)應(yīng)的值。 
	


 


 所以對(duì)于這種數(shù)據(jù)來說，如果我們想給它畫出一個(gè)圖出來的話，需要一個(gè)x軸和y軸。所以這里的話需要將時(shí)間作為x軸，數(shù)據(jù)作為y軸。 



 

 
	


 對(duì)于plotly來說，我們需要x和y的數(shù)據(jù)全部放入一個(gè)叫Scatter的類里面去，并且外面需要用list作為容納Scatter的一個(gè)容器。 



 


 當(dāng)data創(chuàng)建好之后，則需要開始創(chuàng)建框架Layout，也就是x軸，y軸，標(biāo)題，模版等信息，框架創(chuàng)建出來后，可以用來存放剛才寫好的data 
	


                  xaxis = {'title' : 'Date'},              #x軸的標(biāo)題                    yaxis = {'title' : 'High'},              #y軸的標(biāo)題                    template = 'plotly_white'                #背景模版，這里是指背景為白色                   )


 當(dāng)layout創(chuàng)建好之后，則需要將data和layout放入Figure這個(gè)圖里面即可 



fig = go.Figure(data = data, layout = layout) fig.show()


  
	


  



  這里我們看到了我們只是把各種的點(diǎn)給畫出來了，但是我們面對(duì)的數(shù)據(jù)是時(shí)間序列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不是雜亂無序的。那我們則需要更改下data里的mode值。 
	


 


 


  那這個(gè)時(shí)候我們的圖就做出來?，F(xiàn)在有個(gè)問題是我這里的圖只是展示出了一個(gè)股票，多個(gè)股票可以嗎？可以的。當(dāng)前我們?cè)趯慸ata的時(shí)候，可以看出它其實(shí)是一個(gè)list，當(dāng)前我們的data list里面只有一個(gè)元素，這個(gè)元素就是我們用Scatter創(chuàng)建的一個(gè)類，里面記錄的IBM的數(shù)據(jù)。所以我們可以在這個(gè)list里面放入多個(gè)Scatter，記錄不同的股票數(shù)據(jù) 





  
	


  這樣子就可以用來比較了。但是呢我們這里如果有多個(gè)數(shù)據(jù)需要放入的話，在data里一行一行的加入股票數(shù)據(jù)，不方便也不美觀，可以采用列表解析式。列表解析式[i for i in result_df.columns]里，每個(gè)i就是每個(gè)股票的名字，用result_df[i]就可以把每個(gè)股票都取出來放入一個(gè)go.Scatter()里面，并且name = i，則可以了。并且列表解析給出結(jié)果已經(jīng)是一個(gè)list了，所以直接賦值給data進(jìn)行做圖。 





  
	

	

		4 3D-surface圖 
	


  這里我們的圖的代碼不來詳細(xì)的介紹，這個(gè)在這里展示出來，給大家看一下plotly做出的3D圖的效果。這里的例子是參考官網(wǎng)的例子。對(duì)于這種3D-surface的圖來說，可以用來很好的展示機(jī)器學(xué)習(xí)中梯度下降的內(nèi)容。 



 網(wǎng)址鏈接: https://plot.ly/python/3d-surface-plots/ 
	







  
	







 plotly這個(gè)可視化工具，你可還喜歡？ 
	

                  
              

                            
                                          

                  
                  
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')
    }

    function initGt() {
        var handler = function (captchaObj) {
            captchaObj.appendTo('#captcha');
            captchaObj.onReady(function () {
                $("#wait").hide();
            }).onSuccess(function(){
                $('.getcheckcode').removeClass('dis');
                $('.getcheckcode').trigger('click');
            });
            window.captchaObj = captchaObj;
        };
        $('#captcha').show();
        $.ajax({
            url: "/login/gtstart?t=" + (new Date()).getTime(), // 加隨機(jī)數(shù)防止緩存
            type: "get",
            dataType: "json",
            success: function (data) {
                $('#text').hide();
                $('#wait').show();

                // 調(diào)用 initGeetest 進(jìn)行初始化
                // 參數(shù)1：配置參數(shù)
                // 參數(shù)2：回調(diào)，回調(diào)的第一個(gè)參數(shù)驗(yàn)證碼對(duì)象，之后可以使用它調(diào)用相應(yīng)的接口
                initGeetest({
                    // 以下 4 個(gè)配置參數(shù)為必須，不能缺少
                    gt: data.gt,
                    challenge: data.challenge,
                    offline: !data.success, // 表示用戶后臺(tái)檢測(cè)極驗(yàn)服務(wù)器是否宕機(jī)
                    new_captcha: data.new_captcha, // 用于宕機(jī)時(shí)表示是新驗(yàn)證碼的宕機(jī)
                    product: "float", // 產(chǎn)品形式，包括：float，popup
                    width: "280px",
                    https: true
                    // 更多配置參數(shù)說明請(qǐng)參見：http://docs.geetest.com/install/client/web-front/
                }, handler);
            }
        });
    }
    function codeCutdown() {
        if(_wait == 0){ //倒計(jì)時(shí)完成
            $(".getcheckcode").removeClass('dis').html("重新獲取");
        }else{
            $(".getcheckcode").addClass('dis').html("重新獲取("+_wait+"s)");
            _wait--;
            setTimeout(function () {
                codeCutdown();
            },1000);
        }
    }
    function inputValidate(ele,telInput) {
        var oInput = ele;
        var inputVal = oInput.val();
        var oType = ele.attr('data-type');
        var oEtag = $('#etag').val();
        var oErr = oInput.closest('.form_box').next('.err_txt');
        var empTxt = '請(qǐng)輸入'+oInput.attr('placeholder')+'！';
        var errTxt = '請(qǐng)輸入正確的'+oInput.attr('placeholder')+'！';
        var pattern;
        if(inputVal==""){
            if(!telInput){
                errFun(oErr,empTxt);
            }
            return false;
        }else {
            switch (oType){
                case 'login_mobile':
                    pattern = /^1[3456789]\d{9}$/;
                    if(inputVal.length==11) {
                        $.ajax({
                            url: '/login/checkmobile',
                            type: "post",
                            dataType: "json",
                            data: {
                                mobile: inputVal,
                                etag: oEtag,
                                page_ur: window.location.href,
                                page_referer: document.referrer
                            },
                            success: function (data) {

                            }
                        });
                    }
                    break;
                case 'login_yzm':
                    pattern = /^\d{6}$/;
                    break;
            }
            if(oType=='login_mobile'){

            }
            if(!!validateFun(pattern,inputVal)){
                errFun(oErr,'')
                if(telInput){
                    $('.getcheckcode').removeClass('dis');
                }
            }else {
                if(!telInput) {
                    errFun(oErr, errTxt);
                }else {
                    $('.getcheckcode').addClass('dis');
                }
                return false;
            }

        }
        return true;
    }
    function errFun(obj,msg) {
        obj.html(msg);
        if(msg==''){
            $('.login_submit').removeClass('dis');
        }else {
            $('.login_submit').addClass('dis');

        }
    }
    function validateFun(pat,val) {
        return pat.test(val);
    }