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基于python的圖表繪制系統(tǒng)matplotlib,動(dòng)態(tài)條形圖你了解嗎?
2020-05-27
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動(dòng)態(tài)條形圖大火了一陣子,尤其是那種對(duì)比世界各國歷年來的GDP或者軍事實(shí)力的動(dòng)態(tài)條形圖,配上激動(dòng)人心的音樂,眼看著中國從后往前排名不斷考前,作為愛國的人,集體榮譽(yù)感爆棚的那種,真的是心潮澎湃自豪到仿佛國力的提升我也做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)一般(捂臉)。

雖然我沒有對(duì)國力提升做出什么不可磨滅的貢獻(xiàn),但是我可以探索下動(dòng)態(tài)條形圖是怎樣繪制的,應(yīng)該也算是傳播知識(shí)了吧(笑哭)。

查看并選取符合要求數(shù)據(jù)

先看下數(shù)據(jù),依然是英超各球隊(duì)的積分?jǐn)?shù)據(jù),制作動(dòng)態(tài)條形圖,對(duì)數(shù)據(jù)量要求會(huì)稍微大一些,對(duì)于有時(shí)間維度的數(shù)據(jù)來說,時(shí)間越長,能體現(xiàn)的變化和信息量就會(huì)越多,這里我們只選取了從2010–2019年英超各球隊(duì)的積分?jǐn)?shù)據(jù),這個(gè)數(shù)據(jù)量不算大,但是不影響學(xué)習(xí)原理和實(shí)現(xiàn)步驟。

選取每年前十的球隊(duì)進(jìn)入數(shù)據(jù)集,最終的數(shù)據(jù)集長這個(gè)樣子:

我們一步一步來,先繪制一個(gè)簡單的條形圖,比如繪制2019年排名前十球隊(duì)積分的條形圖,準(zhǔn)備數(shù)據(jù),把2019年的數(shù)據(jù)提取出來然后進(jìn)行排序并選擇前十名的球隊(duì)數(shù)據(jù),具體代碼如下:

year = 2019
dff = (df_t[df_t["年份"].eq(year)]
       .sort_values(by='積分', ascending=True)
       .tail(10))
dff

結(jié)果:

簡單解釋下,這里并沒有復(fù)雜的代碼,都是常用的語法,除了一個(gè)df.eq(),這個(gè)方法主要是進(jìn)行對(duì)比,將df中符合括號(hào)內(nèi)變量要求的數(shù)據(jù)并提取出來,原始的數(shù)據(jù)中包含了從2010–2019的所有數(shù)據(jù),這里只需要2019年的,所以通過這種方式把2019年的數(shù)據(jù)提取出來。

后邊的排序語法選擇升序排序,這樣排在第一位的是積分最少的球隊(duì),所以要選取排名前十的球隊(duì)不能用head(10),而是用tail(10),選取結(jié)尾的10行。之所以這么操作,還是由于條形圖繪制過程中是從下往上畫,為了條形的排序是從下往上條形越來越長,所以采用這樣的操作。

來看一下上邊截取出來的數(shù)據(jù)集繪制出來的條形圖是什么樣子的:

plt.figure(figsize=(10,6))
plt.barh(dff['球隊(duì)'], dff['積分']);

ok,畫出來是符合要求的條形圖

設(shè)置條形顏色

如果不設(shè)置顏色,畫出來的所有條都是一個(gè)顏色,就像上邊的那幅圖。

為了讓圖形更美觀,對(duì)各個(gè)球隊(duì)的積分變化看起來更明顯,還是要設(shè)置一下顏色。這里有兩個(gè)選擇,一是對(duì)排名設(shè)置顏色,即無論哪個(gè)球隊(duì)是第一名,只要排到第一名就會(huì)被指定這種顏色,還有一種是給每個(gè)球隊(duì)指定顏色,無論這個(gè)球隊(duì)排名是多少,它的顏色都不會(huì)變。

實(shí)踐證明第二種方法更復(fù)雜一點(diǎn),但是更容易被接受,所以這里采用的第二種方法來設(shè)置顏色。

names = df_t10.球隊(duì).unique()  #查看排名進(jìn)過前十的球隊(duì)都有哪些
names

返回結(jié)果一共24個(gè)球隊(duì):

array(['曼聯(lián)', '切爾西', '曼城', '阿森納', '熱刺', '利物浦', '埃弗頓', '富勒姆', '阿斯頓維拉',
       '桑德蘭', '紐卡斯?fàn)?, '西布羅姆維奇', '斯旺西', '西漢姆聯(lián)', '南安普敦', '斯托克城', '水晶宮',
       '萊斯特', '伯恩茅斯', '西布朗', '伯恩利', '萊斯特城', '狼隊(duì)', '謝菲爾德聯(lián)'], dtype=object)

生成24個(gè)不同的顏色:

import matplotlib.cm as cm
c = []
for i in range(len(names)):
    c.append(cm.nipy_spectral(float(i)/len(names)))

colors1 = dict(zip(names,c)) # 每個(gè)球隊(duì)對(duì)應(yīng)一個(gè)顏色

由于顏色種類比較多,一一指定太費(fèi)時(shí)間和精力,所以引入matplotlib.cm色譜,cm.nipy_spectral()函數(shù),賦給它不同的浮點(diǎn)數(shù)數(shù)值能夠生成不同的顏色。

plt.figure(figsize=(12,6))

 #給不同的條形添加不同顏色的時(shí)候注意顏色列表有24中顏色,不能直接讓顏色等于顏色列表
for i in range(len(dff)): 
    plt.barh(dff['球隊(duì)'].iloc[i], dff['積分'].iloc[i], color=colors1[dff['球   
    隊(duì)'].iloc[i]],alpha = 0.5)

 # 在畫布右方添加年份
plt.text(1, 0.4, current_year, transform=ax.transAxes, size=46, ha='right',alpha=0.5);

效果圖:

實(shí)現(xiàn)動(dòng)圖

其實(shí)大家都知道,所謂視頻也是由一幀一幀的畫面組成按照順序播放形成視頻的,而我們的動(dòng)圖運(yùn)用的也是這個(gè)原理,所以只需把繪制條形圖的代碼封裝成一個(gè)函數(shù),然后重復(fù)調(diào)用這個(gè)函數(shù)在不同的數(shù)據(jù)集上繪制圖形就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)展現(xiàn)。

fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6)) #同時(shí)建立畫布和子畫布,沒有設(shè)置默認(rèn)為一個(gè)子畫布

def  draw_bar(year):
    ax.spines['right'].set_color('none') #把右邊的邊框顏色設(shè)置為無色,隱藏右邊框
    ax.spines['top'].set_color('none')  #把上邊的邊框顏色設(shè)置為無色,隱藏上邊框
    ax.spines['left'].set_color('none') #把右邊的邊框顏色設(shè)置為無色,隱藏左邊框
    ax.spines['bottom'].set_color('none')  #把上邊的邊框顏色設(shè)置為無色,隱藏下邊框
    
    #準(zhǔn)備數(shù)據(jù)
    dff = (df_t[df_t["年份"].eq(year)].sort_values(by='積分', ascending=True).tail(10)) 

    ax.clear() #清空已存在的圖像

    for i in range(len(dff)):
        colors =cm.nipy_spectral(float(i)/len(dff))
        ax.barh(dff['球隊(duì)'].iloc[i], dff['積分'].iloc[i], height=0.7, color=colors1[dff['球隊(duì)'].iloc[i]],alpha = 0.5)
        ax.text(dff['積分'].iloc[i]-3,i+0.1,dff['球隊(duì)'].iloc[i])
        ax.text(dff['積分'].iloc[i]-2,i-0.3,dff['積分'].iloc[i])
        
    ax.text(1, 0.4, year, transform=ax.transAxes, color='#777777', size=46, ha='right',alpha=0.5, weight=800)
    ax.xaxis.set_major_formatter(ticker.StrMethodFormatter('{x:,.0f}'))
    ax.xaxis.set_ticks_position('top')
    ax.tick_params(axis='x', colors='#777777', labelsize=12)
    ax.set_yticks([])
    ax.margins(0, 0.01)
    ax.grid(which='major', axis='x', linestyle='-')
    ax.set_axisbelow(True)
    ax.text(0.2, 1.1, '2010--2019英超各球隊(duì)年度積分',
            transform=ax.transAxes, size=20, weight=600, ha='left');

    
draw_bar(2019)

函數(shù)已經(jīng)封裝好了,接下來是激動(dòng)人心實(shí)現(xiàn)動(dòng)圖的操作了,需要matplotlib中的animation模塊,運(yùn)用該模塊中的FuncAnimation方法重復(fù)調(diào)用前邊定義好的畫圖函數(shù),實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫效果:

import matplotlib.animation as animation #導(dǎo)入animation模塊
from IPython.display import HTML  #導(dǎo)入HTML模塊 
fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
animator = animation.FuncAnimation(fig, draw_bar, frames=range(2010, 2020),interval = 600)  #interval控制更迭速度,默認(rèn)200毫秒
HTML(animator.to_jshtml()) #將渲染的HTML輸出嵌入到iPython輸出中

animator.save('yingchao.gif',writer='imagemagick') # 保存 gif 動(dòng)態(tài)圖

動(dòng)態(tài)條形圖就完活兒了,代碼沒有很復(fù)雜,完整的過程就最后的兩段代碼,前期的代碼主要是分解了中間的過程,方便理解而已,有興趣的小伙伴可以深入研究或者換個(gè)數(shù)據(jù)集看下實(shí)現(xiàn)效果。

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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); }