在数据分析和可视化中最有用的 50 个 Matplotlib 图表。 这些图表列表允许使用 python 的 matplotlib 和 seaborn
库选择要显示的可视化对象。
这里开始第四部分内容：分布（Distribution）
准备工作
在代码运行前先引入下面的设置内容。 当然，单独的图表，可以重新设置显示要素。
# !pip install brewer2mpl
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import warnings; warnings.filterwarnings(action='once')
large = 22; med = 16; small = 12
params = {'axes.titlesize': large,
'legend.fontsize': med,
'figure.figsize': (16, 10),
'axes.labelsize': med,
'axes.titlesize': med,
'xtick.labelsize': med,
'ytick.labelsize': med,
'figure.titlesize': large}
plt.rcParams.update(params)
plt.style.use('seaborn-whitegrid')
sns.set_style("white")
# %matplotlib inline
# Version
print(mpl.__version__) # >> 3.0.2
print(sns.__version__) # >> 0.9.0
本节内容
分布（Distribution）
统计分布 (frequency distribution)
亦称“次数(频数)分布(分配)”。在统计分组的基础上，将总体中的所有单位按组归类整理，形成总体单位在各组间的分布。分布在各组中的单位数叫做次数或频数。各组次数与总次数(全部总体单位数)之比，称为比率或频率。将各组别与次数依次编排而成的数列就叫做统计分布数列，简称分布数列或分配数列。它可以反映总体中所有单位在各组间的分布状态和分布特征，研究这种分布特征是统计分析的一项重要内容。统计分布及其分布数列，可以用表格或图形来表示
[1]
。
- 20 连续变量的直方图 （Histogram for Continuous Variable）
- 21 类型变量的直方图 （Histogram for Categorical Variable）
- 22 密度图 （Density Plot）
- 23 直方密度线图 （Density Curves with Histogram）
- 24 分组密度曲线图（Joy Plot）
- 25 分布式包点图 （Distributed Dot Plot）
- 26 箱形图 （Box Plot）
- 27 包点+箱形图 （Dot + Box Plot）
- 28 小提琴图 （Violin Plot）
- 29 人口金字塔 （Population Pyramid）
- 30 分类图 （Categorical Plots）
20 连续变量的直方图 （Histogram for Continuous Variable）
直方图显示给定变量的频率分布。 下面的图表示基于类型变量对频率条进行分组，从而更好地了解连续变量和类型变量。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Prepare data
x_var = 'displ'
groupby_var = 'class'
df_agg = df.loc[:, [x_var, groupby_var]].groupby(groupby_var)
vals = [df[x_var].values.tolist() for i, df in df_agg]
# Draw
plt.figure(figsize=(16,9), dpi= 80)
colors = [plt.cm.Spectral(i/float(len(vals)-1)) for i in range(len(vals))]
n, bins, patches = plt.hist(vals, 30, stacked=True, density=False, color=colors[:len(vals)])
# Decoration
plt.legend({group:col for group, col in zip(np.unique(df[groupby_var]).tolist(), colors[:len(vals)])})
plt.title(f"Stacked Histogram of ${x_var}$ colored by ${groupby_var}$", fontsize=22)
plt.xlabel(x_var)
plt.ylabel("Frequency")
plt.ylim(0, 25)
plt.xticks(ticks=bins[::3], labels=[round(b,1) for b in bins[::3]])
plt.show()
21 类型变量的直方图 （Histogram for Categorical Variable）
类型变量的直方图显示该变量的频率分布。 通过对条形图进行着色，可以将分布与表示颜色的另一个类型变量相关联。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Prepare data
x_var = 'manufacturer'
groupby_var = 'class'
df_agg = df.loc[:, [x_var, groupby_var]].groupby(groupby_var)
vals = [df[x_var].values.tolist() for i, df in df_agg]
# Draw
plt.figure(figsize=(16,9), dpi= 80)
colors = [plt.cm.Spectral(i/float(len(vals)-1)) for i in range(len(vals))]
n, bins, patches = plt.hist(vals, df[x_var].unique().__len__(), stacked=True, density=False, color=colors[:len(vals)])
# Decoration
plt.legend({group:col for group, col in zip(np.unique(df[groupby_var]).tolist(), colors[:len(vals)])})
plt.title(f"Stacked Histogram of ${x_var}$ colored by ${groupby_var}$", fontsize=22)
plt.xlabel(x_var)
plt.ylabel("Frequency")
plt.ylim(0, 40)
plt.xticks(ticks=bins, labels=np.unique(df[x_var]).tolist(), rotation=90, horizontalalignment='left')
plt.show()
22 密度图 （Density Plot）
密度图是一种常用工具，用于可视化连续变量的分布。 通过“响应”变量对它们进行分组，您可以检查 X 和 Y
之间的关系。以下情况用于表示目的，以描述城市里程的分布如何随着汽缸数的变化而变化。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(16,10), dpi= 80)
sns.kdeplot(df.loc[df['cyl'] == 4, "cty"], shade=True, color="g", label="Cyl=4", alpha=.7)
sns.kdeplot(df.loc[df['cyl'] == 5, "cty"], shade=True, color="deeppink", label="Cyl=5", alpha=.7)
sns.kdeplot(df.loc[df['cyl'] == 6, "cty"], shade=True, color="dodgerblue", label="Cyl=6", alpha=.7)
sns.kdeplot(df.loc[df['cyl'] == 8, "cty"], shade=True, color="orange", label="Cyl=8", alpha=.7)
# Decoration
plt.title('Density Plot of City Mileage by n_Cylinders', fontsize=22)
plt.legend()
plt.show()
23 直方密度线图 （Density Curves with Histogram）
带有直方图的密度曲线汇集了两个图所传达的集体信息，因此可以将它们放在一个图中而不是两个图中。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(13,10), dpi= 80)
sns.distplot(df.loc[df['class'] == 'compact', "cty"], color="dodgerblue", label="Compact", hist_kws={'alpha':.7}, kde_kws={'linewidth':3})
sns.distplot(df.loc[df['class'] == 'suv', "cty"], color="orange", label="SUV", hist_kws={'alpha':.7}, kde_kws={'linewidth':3})
sns.distplot(df.loc[df['class'] == 'minivan', "cty"], color="g", label="minivan", hist_kws={'alpha':.7}, kde_kws={'linewidth':3})
plt.ylim(0, 0.35)
# Decoration
plt.title('Density Plot of City Mileage by Vehicle Type', fontsize=22)
plt.legend()
plt.show()
24 分组密度曲线图（Joy Plot）
Joy Plot允许不同组的密度曲线重叠，这是一种可视化大量分组数据的彼此关系分布的好方法。 它看起来很悦目，并清楚地传达了正确的信息。 它可以使用基于
matplotlib 的 joypy 包轻松构建。 （注：需要安装 joypy 库）
# !pip install joypy
import joypy
# Import Data
mpg = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(16,10), dpi= 80)
fig, axes = joypy.joyplot(mpg, column=['hwy', 'cty'], by="class", ylim='own', figsize=(14,10))
# Decoration
plt.title('Joy Plot of City and Highway Mileage by Class', fontsize=22)
plt.show()
25 分布式包点图 （Distributed Dot Plot）
分布式包点图显示按组分割的点的单变量分布。 点数越暗，该区域的数据点集中度越高。 通过对中位数进行不同着色，组的真实定位立即变得明显。
import matplotlib.patches as mpatches
# Prepare Data
df_raw = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
cyl_colors = {4:'tab:red', 5:'tab:green', 6:'tab:blue', 8:'tab:orange'}
df_raw['cyl_color'] = df_raw.cyl.map(cyl_colors)
# Mean and Median city mileage by make
df = df_raw[['cty', 'manufacturer']].groupby('manufacturer').apply(lambda x: x.mean())
df.sort_values('cty', ascending=False, inplace=True)
df.reset_index(inplace=True)
df_median = df_raw[['cty', 'manufacturer']].groupby('manufacturer').apply(lambda x: x.median())
# Draw horizontal lines
fig, ax = plt.subplots(figsize=(16,10), dpi= 80)
ax.hlines(y=df.index, xmin=0, xmax=40, color='gray', alpha=0.5, linewidth=.5, linestyles='dashdot')
# Draw the Dots
for i, make in enumerate(df.manufacturer):
df_make = df_raw.loc[df_raw.manufacturer==make, :]
ax.scatter(y=np.repeat(i, df_make.shape[0]), x='cty', data=df_make, s=75, edgecolors='gray', c='w', alpha=0.5)
ax.scatter(y=i, x='cty', data=df_median.loc[df_median.index==make, :], s=75, c='firebrick')
# Annotate
ax.text(33, 13, "$red \; dots \; are \; the \: median$", fontdict={'size':12}, color='firebrick')
# Decorations
red_patch = plt.plot([],[], marker="o", ms=10, ls="", mec=None, color='firebrick', label="Median")
plt.legend(handles=red_patch)
ax.set_title('Distribution of City Mileage by Make', fontdict={'size':22})
ax.set_xlabel('Miles Per Gallon (City)', alpha=0.7)
ax.set_yticks(df.index)
ax.set_yticklabels(df.manufacturer.str.title(), fontdict={'horizontalalignment': 'right'}, alpha=0.7)
ax.set_xlim(1, 40)
plt.xticks(alpha=0.7)
plt.gca().spines["top"].set_visible(False)
plt.gca().spines["bottom"].set_visible(False)
plt.gca().spines["right"].set_visible(False)
plt.gca().spines["left"].set_visible(False)
plt.grid(axis='both', alpha=.4, linewidth=.1)
plt.show()
26 箱形图 （Box Plot）
箱形图是一种可视化分布的好方法，记住中位数、第25个第45个四分位数和异常值。 但是，您需要注意解释可能会扭曲该组中包含的点数的框的大小。
因此，手动提供每个框中的观察数量可以帮助克服这个缺点。
例如，左边的前两个框具有相同大小的框，即使它们的值分别是5和47。 因此，写入该组中的观察数量是必要的。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(13,10), dpi= 80)
sns.boxplot(x='class', y='hwy', data=df, notch=False)
# Add N Obs inside boxplot (optional)
def add_n_obs(df,group_col,y):
medians_dict = {grp[0]:grp[1][y].median() for grp in df.groupby(group_col)}
xticklabels = [x.get_text() for x in plt.gca().get_xticklabels()]
n_obs = df.groupby(group_col)[y].size().values
for (x, xticklabel), n_ob in zip(enumerate(xticklabels), n_obs):
plt.text(x, medians_dict[xticklabel]*1.01, "#obs : "+str(n_ob), horizontalalignment='center', fontdict={'size':14}, color='white')
add_n_obs(df,group_col='class',y='hwy')
# Decoration
plt.title('Box Plot of Highway Mileage by Vehicle Class', fontsize=22)
plt.ylim(10, 40)
plt.show()
27 包点+箱形图 （Dot + Box Plot）
包点+箱形图 （Dot + Box Plot）传达类似于分组的箱形图信息。 此外，这些点可以了解每组中有多少数据点。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(13,10), dpi= 80)
sns.boxplot(x='class', y='hwy', data=df, hue='cyl')
sns.stripplot(x='class', y='hwy', data=df, color='black', size=3, jitter=1)
for i in range(len(df['class'].unique())-1):
plt.vlines(i+.5, 10, 45, linestyles='solid', colors='gray', alpha=0.2)
# Decoration
plt.title('Box Plot of Highway Mileage by Vehicle Class', fontsize=22)
plt.legend(title='Cylinders')
plt.show()
28 小提琴图 （Violin Plot）
小提琴图是箱形图在视觉上令人愉悦的替代品。 小提琴的形状或面积取决于它所持有的观察次数。 但是，小提琴图可能更难以阅读，并且在专业设置中不常用。
# Import Data
df = pd.read_csv("https://github.com/selva86/datasets/raw/master/mpg_ggplot2.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(13,10), dpi= 80)
sns.violinplot(x='class', y='hwy', data=df, scale='width', inner='quartile')
# Decoration
plt.title('Violin Plot of Highway Mileage by Vehicle Class', fontsize=22)
plt.show()
29 人口金字塔 （Population Pyramid）
人口金字塔可用于显示由数量排序的组的分布。 或者它也可以用于显示人口的逐级过滤，因为它在下面用于显示有多少人通过营销渠道的每个阶段。
# Read data
df = pd.read_csv("https://raw.githubusercontent.com/selva86/datasets/master/email_campaign_funnel.csv")
# Draw Plot
plt.figure(figsize=(13,10), dpi= 80)
group_col = 'Gender'
order_of_bars = df.Stage.unique()[::-1]
colors = [plt.cm.Spectral(i/float(len(df[group_col].unique())-1)) for i in range(len(df[group_col].unique()))]
for c, group in zip(colors, df[group_col].unique()):
sns.barplot(x='Users', y='Stage', data=df.loc[df[group_col]==group, :], order=order_of_bars, color=c, label=group)
# Decorations
plt.xlabel("$Users$")
plt.ylabel("Stage of Purchase")
plt.yticks(fontsize=12)
plt.title("Population Pyramid of the Marketing Funnel", fontsize=22)
plt.legend()
plt.show()
30 分类图 （Categorical Plots）
由 seaborn 库提供的分类图，可用于可视化彼此相关的 2 个或更多分类变量的计数分布。
# Load Dataset
titanic = sns.load_dataset("titanic")
# Plot
g = sns.catplot("alive", col="deck", col_wrap=4,
data=titanic[titanic.deck.notnull()],
kind="count", height=3.5, aspect=.8,
palette='tab20')
fig.suptitle('sf')
plt.show()
# Load Dataset
titanic = sns.load_dataset("titanic")
# Plot
sns.catplot(x="age", y="embark_town",
hue="sex", col="class",
data=titanic[titanic.embark_town.notnull()],
orient="h", height=5, aspect=1, palette="tab10",
kind="violin", dodge=True, cut=0, bw=.2)
总结
第四部分【分布】(Distribution) 就到这里结束啦~
传送门
Matplotlib可视化图表——第一部分【关联】(Correlation)
Matplotlib可视化图表——第二部分【偏差】(Deviation)
Matplotlib可视化图表——第三部分【排序】(Ranking)
Matplotlib可视化图表——第四部分【分布】(Distribution)
Matplotlib可视化图表——第五部分【组成】(Composition)
Matplotlib可视化图表——第六部分【变化】(Change)
Matplotlib可视化图表——第七部分【分组】(Groups)
完整版参考
[ 原文地址： Top 50 matplotlib Visualizations – The Master Plots (with full python
code) ](https://www.machinelearningplus.com/plots/top-50-matplotlib-
visualizations-the-master-plots-python/)
中文转载：深度好文 | Matplotlib可视化最有价值的 50 个图表（附完整 Python 源代码）
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