Python 視覺化 | Seaborn5 分鐘入門 (三)——boxplot 和 violinplot

Harry_03發表於2020-01-17

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Seaborn是基於matplotlib的Python視覺化庫。 它提供了一個高階介面來繪製有吸引力的統計圖形。Seaborn其實是在matplotlib的基礎上進行了更高階的API封裝,從而使得作圖更加容易,不需要經過大量的調整就能使你的圖變得精緻。

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注:所有程式碼均在IPython notebook中實現


箱形圖(Box-plot)又稱為盒須圖、盒式圖或箱線圖,是一種用作顯示一組資料分散情況資料的統計圖。它能顯示出一組資料的最大值最小值中位數上下四分位數。因形狀如箱子而得名。在各種領域也經常被使用,常見於品質管理。圖解如下:

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接下來我們介紹Seaborn中的箱型圖的具體實現方法,這是boxplot的API:

seaborn.boxplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None, hue_order=None, orient=None, color=None, palette=None, saturation=0.75, width=0.8, dodge=True, fliersize=5, linewidth=None, whis=1.5, notch=False, ax=None, **kwargs)

我們從具體的例項出發

%matplotlib inline
import pandas as pd
import numpy as np
import seaborn as sns
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rc("font",family="SimHei",size="15")  #解決中文亂碼問題

本文所使用的資料集是鳶尾花卉資料集

data.head(6)

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x,y:dataframe中的列名(str)或者向量資料

data:dataframe或者陣列

sns.boxplot(x=data["pw"],data=data) 

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palette:調色盤,控制影像的色調

fig,axes=plt.subplots(1,2,sharey=True)
sns.boxplot(x="catagory",y="pw",data=data,ax=axes[0]) #左圖
sns.boxplot(x="catagory",y="pw",data=data,palette="Set3",ax=axes[1]) #右圖

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hue(str):dataframe的列名,按照列名中的值分類形成分類的條形圖

sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,hue="catagory",palette="Set3")

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order, hue_order (lists of strings):用於控制條形圖的順序

sns.boxplot(x="catagory",y="pw",data=data,palette="Set3",order=[2,1,0]) 

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orient:"v"|"h" 用於控制影像使水平還是豎直顯示(這通常是從輸入變數的dtype推斷出來的,此引數一般當不傳入x、y,只傳入data的時候使用)

fig,axes=plt.subplots(2,1)
sns.boxplot(data=data,orient="v",palette="Set3",ax=axes[0])  #豎直顯示
sns.boxplot(data=data,orient="h",palette="Set3",ax=axes[1])  #水平顯示 

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fliersize:float,用於指示離群值觀察的標記大小

fig,axes=plt.subplots(1,2)
sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,ax=axes[0]) #fliersize預設為5
sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,fliersize=20,ax=axes[1])  

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whis: 確定離群值的上下界(IQR超過低和高四分位數的比例),此範圍之外的點將被識別為異常值。IQR指的是上下四分位的差值。

fig,axes=plt.subplots(1,2)
sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,whis=1,ax=axes[0])  #左圖
sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,whis=2,ax=axes[1])  #右圖

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width: float,控制箱型圖的寬度

fig,axes=plt.subplots(1,2)
sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,width=0.3,ax=axes[0])  #左圖
sns.boxplot(x="color",y="pl",data=data,width=0.8,ax=axes[1])  #右圖

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violinplot與boxplot扮演類似的角色,它顯示了定量資料在一個(或多個)分類變數的多個層次上的分佈,這些分佈可以進行比較。不像箱形圖中所有繪圖元件都對應於實際資料點,小提琴繪圖以基礎分佈的核密度估計為特徵。具體用法如下:

seaborn.violinplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None, hue_order=None, bw='scott', cut=2, scale='area', scale_hue=True, gridsize=100, width=0.8, inner='box', split=False, dodge=True, orient=None, linewidth=None, color=None, palette=None, saturation=0.75, ax=None, **kwargs)

例項所用的資料集如下:

data.head(6)

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在這裡就不再介紹x,y,hue,data,order,hue_order,palette 引數的用法,這些引數的用法和之前介紹的圖形的用法是一樣的,如有需要可以檢視之前的內容。

先來畫一個小提琴圖:

sns.violinplot(x="gender",y="age",data=data)

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split:split設定為true則繪製分拆的violinplot以比較經過hue拆分後的兩個量:

fig,axes=plt.subplots(2,1) 
 ax=sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,hue="smoker",split=True,ax=axes[0]) #上圖,拆分後的圖
ax=sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,hue="smoker",ax=axes[1])  #下圖

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scale_hue:bool,當使用色調變數(hue引數)巢狀小提琴時,此引數確定縮放是在主要分組變數scale_hue = true)的每個級別內還是在圖上的所有小提琴scale_hue = false)內計算出來的。

fig,axes=plt.subplots(2,1)
ax=sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,hue="smoker",split=True,scale_hue=False,ax=axes[0]) #上圖
ax=sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,hue="smoker",split=True,scale_hue=True,ax=axes[1])  #下圖

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orient:"v"|"h" 用於控制影像使水平還是豎直顯示(這通常是從輸入變數的dtype推斷出來的,此引數一般當不傳入x、y,只傳入data的時候使用)

fig,axes=plt.subplots(2,1)
sns.violinplot(data=data[["height","weight","age"]],orient="v",ax=axes[0]) #上圖
sns.violinplot(data=data[["height","weight","age"]],orient="h",ax=axes[1]) #下圖

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inner:控制violinplot內部資料點的表示,有'box','quartile','point','stick'四種方式。

fig,axes=plt.subplots(2,2)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,inner="box",ax=axes[0,0])  #鋼琴圖內顯示箱型圖(左上)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,inner="quartile",ax=axes[0,1])  #鋼琴圖內顯示四分位數線(右上)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,inner="point",ax=axes[1,0])  #鋼琴圖內顯示具體資料點(左下)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,inner="stick",ax=axes[1,1])  #鋼琴圖內顯示具體資料棒(右下)

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scale: 該引數用於縮放每把小提琴的寬度,有'area','count','width'三種方式

fig,axes=plt.subplots(3,1)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,scale="area",ax=axes[0]) #如果為"area",每把小提琴將有相同的面積(上圖)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,scale="count",ax=axes[1])  #如果為"count",小提琴的寬度將根據該小組中觀察的數量來縮放(中圖)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,scale="width",ax=axes[2])  #如果為"age",每把小提琴將有相同的寬度(下圖)

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cut: float,距離,以頻寬大小為單位,以控制小提琴圖外殼延伸超過內部極端資料點的密度。設定為0以將小提琴範圍限制在觀察資料的範圍內(即,在ggplot中具有與trim = true相同的效果)

fig,axes=plt.subplots(2,1)
sns.violinplot(x="age",y="gender",data=data,ax=axes[0]) #上圖
sns.violinplot(x="age",y="gender",data=data,cut=0,ax=axes[1])  #下圖

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width: float,控制鋼琴圖的寬度(比例)

fig,axes=plt.subplots(2,1)
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,ax=axes[0],width=0.5)  #上圖
sns.violinplot(x="color",y="age",data=data,ax=axes[1],width=0.9)  #下圖

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這已經是Seaborn入門系列的第三篇文章了,相信大家已經大概瞭解Seaborn的作圖過程,也可以體會到用Seaborn作圖相比於matplotlib更加簡單。以上內容是我結合官方文件和自己的一點理解寫成的,有什麼錯誤大家可以指出來並提提意見共同交流、進步,也希望我寫的這些能夠給閱讀完本文的你或或少的幫助!

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