python 画蜘蛛_如何学习 R 绘图？

写在前面：为啥不用excel绘制这些图，用PoweBI，帆软BI等可视化软件来绘图，不是更方便吗？的确，这些工具都很方便，但同时，它们显得很呆，不够灵活，更为致命的是，它们绘制出的图形，分辨率不够，用来出版论文，是不合格的。所以，要做学术的朋友，对R，Python可视化绘图感兴趣的朋友，不妨下点功夫将这些技术学到手。

我之所以，将自己花费4个晚上，8个小时整理出来的文档分享出来，无非是为了减少大家学习技术的时间，我深知入门一种语言的艰辛，因为我在学习的时候，也是网上各种找资料，一个软件下载安装完毕，花费大半天的时间，当初学习一门语言的激情都走了大半；所以，希望大家能够快速上手，将时间花费在能真正提高技术的地方，比如设置图形的颜色，宽度，线条，灵活的修改图形等方面，这也是我接下来要研究的。

看在我这么辛苦的份上，看完不妨点个赞。。。文章最后放本文所需要的软件安装过程链接，用R与Python绘制中国地图，某省地图，以及可视化技术的介绍。。。

本文要绘制的图形以及如何使用这些图形：散点图、折线图、直方图、条形图、箱线图、饼图、热力图、蜘蛛图、二元变量分布和成对关系。

用R绘图

软件：w10版Rstudio

条形图通过垂直的或水平的条形展示了类别型变量的分布(频数)。

> install.packages("vcd")

> library(vcd)

> counts

None Some Marked

42 14 28

> barplot(counts,main="简单的条形图",xlab="Improvement",ylab="Frequency")

> counts

Placebo Treated

None 29 13

Some 7 7

Marked 7 21

> plot(counts,main="堆砌条形图",xlab="Treatment",ylab="Frequency",col=c("red","yellow","green"))

> barplot(counts,main="堆砌条形图",xlab="Treatment",ylab="Frequency",col=c("red","yellow","green"),legend=rownames(counts))

> barplot(counts,main="分组条形图",xlab="Treatment",ylab="Frequency",col=c("red","yellow","green"),beside=T,legend=rownames(counts))

> states

> means

> barplot(means$x,names.arg=means$Group.1)

> title("均值条形图")

使用中注意：我用plot()与barplot()绘制的堆砌条形图并不一样！！！要想使得条形图“横着放”，barplot()函数中加上horiz=T

在绘图堆砌条形图时，使用table()函数将数据表格化，之所以使用table()是为了防止类别型变量不是因子，本例中Arthritis$Improved是一个因子。

散点图的英文叫做 scatter plot，它将两个变量的值显示在二维坐标中，非常适合展示两个变量之间的关系。

> x

> y

> plot(x,y,main="Linearly correlated random numbers",xlab="x",ylab="2*x+noise",xlim=c(-4,4),ylim=c(-4,4))

> plot(0:25,0:25,pch=0:25,xlim=c(-1,26),ylim=c(-1,26),main="point stytles (pch)")

> text(0:25+1,0:25,0:25)

> plot(x,y,pch=ifelse(x*y>1,16,1),main="scatter plot with conditional point styles")

> z

> plot(x,y,pch=1,xlim=range(x),ylim=range(y,z),xlab="x",ylab="values")

> points(x,z,pch=17)

> title("scatter plot with two series")

R语言有向量(python中没有)，pch是向量，控制点的类型。col也是向量，控制点的颜色

> plot(x,y,pch=16,col="blue",main="scatter plot with blue points")

> plot(x,y,pch=16,col=ifelse(y>=mean(y),"red","green"),main="scatter plot with conditional colors")

有没有一幅图中显示x，y的关系，x，z的相关关系了？(看我这么贴心，你们要是不点赞收藏，好好看都对不起我)

> plot(x,y,pch=16,col=ifelse(y>=mean(y),"red","green"),main="scatter plot with conditional colors")

> plot(x,y,col="blue",pch=0,xlim=range(x),ylim=range(y,z),xlab="x",ylab="value")

> points(x,z,col="red",pch=1)

> title("scatter plot with two series")

> t

> y

> plot(t,y,type="l",main="single line plot")

> lty_values

> plot(lty_values,type="n",axes=F,ann=F)

> abline(h=lty_values,lty=lty_values,lwd=2)

> mtext(lty_values,side=2,at=lty_values)

> title("line types (lty)")

> p

> plot(t[t<=p],y[t<=p],col="red",type="l",xlim=range(t),xlab="t")

> lines(t[t>=p],y[t>=p],col="blue",lty=2)

> plot(y,type="l")

> points(y,pch=16)

> x

> y

> z

> plot(x,y,type="l",ylim=range(y,z),col="black")

> points(y,pch=15)

> lines(z,lty=2,col="blue")

> points(z,pch=16,col="blue")

> title("plot of two series")

> legend("topleft",legend=c("y","z"),col=c("black","blue"),lty=c(1,2),pch=c(15,16),cex=0.8,x.intersp = 0.5,y.intersp=0.8)

> barplot(1:10,names.arg =LETTERS[1:10])

> data("flights",package="nycflights13")

> carriers

> sorted_carriers

> barplot(head(sorted_carriers,8),ylim=c(0,max(sorted_carriers)*1.1),xlab="carrier",ylab="flights",main="top 8 carriers with the most flights in record")

> hist(flight_speed,probability = T,ylim=c(0,0.5),main="Histogram and empirical distribution of flight speed",border="gray",col="lightgray")

> lines(density(flight_speed,from=2,na.rm=T),col="darkgray",lwd=2)

> abline(v=mean(flight_speed,na.rm=T,col="blue",lty=2))

Hist():画出flight_speed的柱状图

Density():估计飞行速度的经验分布，并在上面绘制光滑的概率分布曲线

Abline():绘制飞行速度的平均水平线

> grades pie(grades,main="Grades",radius=1)

boxplot(distance/air_time~carrier,data=flights,main="box plot of light speed by carrier")

散点图矩阵&气泡图

散点图矩阵：可以看到线性和平滑(loess)拟合曲线被默认添加，主对角线处添加了核密度曲线和轴须图。spread = FALSE选项表示不添加展示分散度和对称信息的直线，lty.smooth = 2设定平滑(loess)拟合曲线使用虚线而不是实线。

气泡图：我们避免用三维散点图的表达；先创建一个二维散点图，第三个变量用气泡大小表示。

你可用symbols()函数来创建气泡图。该函数可以在指定的(x, y)坐标上绘制圆圈图、方形图、星形图、温度计图和箱线图。以绘制圆圈图为例： symbols(x,y,circle=radius);x,y表示坐标，circle表示圆半径。如果你想要用面积而不是半径来表示第三个变量，(r=sqrt(s/pi) )变换即可：

在气泡图中，x轴代表车重，y轴代表每加仑英里数，气泡大小代表发动机排量

> attach(mtcars)

> library(car)

> scatterplotMatrix(~mpg+disp+drat+wt,data=mtcars,spread=F,lty.smooth=2,main="基本矩阵散点图")

> attach(mtcars)

> r

> symbols(wt,mpg,circles = r,inches=0.3,fg="white",bg="lightblue",main="气泡图",xlab="车重",ylab="每加仑因里数")

> text(wt,mpg,rownames(mtcars),cex=0.6)

Python绘图

软件环境：

Anaconda

Jupyter notebook

如果说通过直方图可以看到变量的数值分布，那么条形图可以帮我们查看类别的特征。在条形图中，长条形的长度表示类别的频数，宽度表示类别。

在 Matplotlib 中，我们使用 plt.bar(x, height) 函数，其中参数 x 代表 x 轴的位置序列，height 是 y 轴的数值序列

在 Seaborn 中，我们使用 sns.barplot(x=None, y=None, data=None) 函数，参数 data 为 DataFrame 类型，x、y 是 data 中的变量。

import matplotlib.pyplot as plt

import seaborn as sns

# 数据准备

x = ['Cat1', 'Cat2', 'Cat3', 'Cat4', 'Cat5']

y = [5, 4, 8, 12, 7]

# 用 Matplotlib 画条形图

plt.bar(x, y)

print (plt.show())

# 用 Seaborn 画条形图

sns.barplot(x, y)

print (plt.show())

散点图

画散点图，需要使用 plt.scatter(x, y, marker=None) 函数。marker 代表了标记的符号。比如“x”、“>”或者“o”。

除了 Matplotlib 外，你也可以使用 Seaborn 进行散点图的绘制。使用 sns.jointplot(x, y, data=None, kind=‘scatter’) 函数,data 就是我们要传入的数据，一般是 DataFrame 类型;kind 这类我们取 scatter，代表散点的意思

import numpy as np

import pandas as pd

# 数据准备

N = 1000

x = np.random.randn(N)

y = np.random.randn(N)

# 用 Matplotlib 画散点图

plt.scatter(x, y,marker='x')

plt.show()

# 用 Seaborn 画散点图

df = pd.DataFrame({'x': x, 'y': y})

sns.jointplot(x="x", y="y", data=df, kind='scatter');

plt.show()

折线图可以用来表示数据随着时间变化的趋势。

在 Matplotlib 中，我们可以直接使用 plt.plot() 函数，当然需要提前把数据按照 x 轴的大小进行排序，要不画出来的折线图就无法按照 x 轴递增的顺序展示。

在 Seaborn 中，我们使用 sns.lineplot (x, y, data=None) 函数,data 就是我们要传入的数据，一般是 DataFrame 类型。

# 数据准备

x = [2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019]

y = [5, 3, 6, 20, 17, 16, 19, 30, 32, 35]

# 使用 Matplotlib 画折线图

plt.plot(x, y)

plt.show()

# 使用 Seaborn 画折线图

df = pd.DataFrame({'x': x, 'y': y})

sns.lineplot(x="x", y="y", data=df)

plt.show()

直方图是比较常见的视图;

在 Matplotlib 中，我们使用 plt.hist(x, bins=10) 函数,其中参数 x 是一维数组，bins 代表直方图中的箱子数量，默认是 10。

在 Seaborn 中，我们使用 sns.distplot(x, bins=10, kde=True) 函数。参数 x 是一维数组，bins 代表直方图中的箱子数量，kde 代表显示核密度估计，默认是 True.核密度估计是通过核函数帮我们来估计概率密度的方法。

# 数据准备

a = np.random.randn(100)

s = pd.Series(a)

# 用 Matplotlib 画直方图

plt.hist(s)

plt.show()

# 用 Seaborn 画直方图

sns.distplot(s, kde=False)

plt.show()

sns.distplot(s, kde=True)

plt.show()

饼图饼图是常用的统计学模块，可以显示每个部分大小与总和之间的比例。在 Matplotlib 中，我们使用 plt.pie(x, labels=None) 函数，其中参数 x 代表要绘制饼图的数据，labels 是缺省值，可以为饼图添加标签。

# 数据准备

nums = [25, 37, 33, 37, 6]

labels = ['High-school','Bachelor','Master','Ph.d', 'Others']

# 用 Matplotlib 画饼图

plt.pie(x = nums, labels=labels)

plt.show()

箱线图，又称盒式图，它是在 1977 年提出的，由五个数值点组成：最大值 (max)、最小值 (min)、中位数 (median) 和上下四分位数;它可以帮我们分析出数据的差异性、离散程度和异常值等。

在 Matplotlib 中，我们使用 plt.boxplot(x, labels=None) 函数

在 Seaborn 中，我们使用 sns.boxplot(x=None, y=None, data=None) 函数;参数 data 为 DataFrame 类型，x、y 是 data 中的变量。

# 数据准备

# 生成 0-1 之间的 10*4 维度数据

data=np.random.normal(size=(10,4))

lables = ['A','B','C','D']

# 用 Matplotlib 画箱线图

plt.boxplot(data,labels=lables)

plt.show()

# 用 Seaborn 画箱线图

df = pd.DataFrame(data, columns=lables)

sns.boxplot(data=df)

plt.show()

热力图是一种非常直观的多元变量分析方法。

我们一般使用 Seaborn 中的 sns.heatmap(data) 函数，其中 data 代表需要绘制的热力图数据。

# 数据准备

flights = sns.load_dataset("flights")

data=flights.pivot('year','month','passengers')

# 用 Seaborn 画热力图

sns.heatmap(data)

plt.show()

蜘蛛图

蜘蛛图是一种显示一对多关系的方法。在蜘蛛图中，一个变量相对于另一个变量的显著性是清晰可见的。假设我们想要给王者荣耀的玩家做一个战力图，指标一共包括推进、KDA、生存、团战、发育和输出。那该如何做呢？

这里我们需要使用 Matplotlib 来进行画图，首先设置两个数组：labels 和 stats。他们分别保存了这些属性的名称和属性值。

因为需要计算角度，所以我们要准备 angles 数组;又因为需要设定统计结果的数值，所以我们要设定 stats 数组。并且需要在原有 angles 和 stats 数组上增加一位，也就是添加数组的第一个元素。

代码中 flt.figure 是创建一个空白的 figure 对象---画幕布；add_subplot(111) 可以把画板划分成 1 行 1 列；

再用 ax.plot 和 ax.fill 进行连线以及给图形上色。

Matplotlib 对中文的显示不是很友好，我在网上下载了中文字体；(记得记载包from matplotlib.font_manager import FontProperties

，否则报错！！！)

# 数据准备

from matplotlib.font_manager import FontProperties

labels=np.array([u" 推进 ","KDA",u" 生存 ",u" 团战 ",u" 发育 ",u" 输出 "])

stats=[83, 61, 95, 67, 76, 88]

# 画图数据准备，角度、状态值

angles=np.linspace(0, 2*np.pi, len(labels), endpoint=False)

stats=np.concatenate((stats,[stats[0]]))

angles=np.concatenate((angles,[angles[0]]))

# 用 Matplotlib 画蜘蛛图

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111, polar=True)

ax.plot(angles, stats, 'o-', linewidth=2)

ax.fill(angles, stats, alpha=0.25)

# 设置中文字体

font = FontProperties(fname=r"C:\Windows\Fonts\simhei.ttf", size=14)

ax.set_thetagrids(angles * 180/np.pi, labels, FontProperties=font)

plt.show()

散点图，核密度图，Hexbin 图

如果我们想要看两个变量之间的关系，就需要用到二元变量分布。散点图就是一种二元变量分布。

在 Seaborn 里，使用二元变量分布是非常方便的，直接使用 sns.jointplot(x, y, data=None, kind) 函数即可。其中用 kind 表示不同的视图类型：“kind=‘scatter’”代表散点图，“kind=‘kde’”代表核密度图，“kind=‘hex’”代表 Hexbin 图，它代表的是直方图的二维模拟。

# 数据准备

tips = sns.load_dataset("tips")

print(tips.head(10))

# 用 Seaborn 画二元变量分布图(散点图，核密度图，Hexbin 图)

sns.jointplot(x="total_bill", y="tip", data=tips, kind='scatter')

sns.jointplot(x="total_bill", y="tip", data=tips, kind='kde')

sns.jointplot(x="total_bill", y="tip", data=tips, kind='hex')

plt.show()

散点图矩阵

如果想要探索数据集中的多个成对双变量的分布，可以直接采用 sns.pairplot() 函数。它可以说是探索性分析中的常用函数，可以很快帮我们理解变量对之间的关系。

pairplot 函数的使用，就像在 DataFrame 中使用 describe() 函数一样方便！！！

在这里，直接使用anaconda自带包中的数据；