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怎么用 Python 绘制这样的图?

算法爱好者 • 1 周前 • 23 次点击  

最近看到一张图,感觉很酷炫,搜索得知是叫做弦图。看到很多用R语言绘制的案例,以及有Excel大佬用VBA也绘制了一个,简直不要太强。

那么,Python可以绘制吗?找了一圈发现有一个付费的第三方包可以实现,因为需要付费,这里就不介绍了。最终,可算让我找到了Python绘制的免费方案,今天我们就一起来看看吧!


1. 什么是弦图

下面这张图就是弦图,主要用于展示多个对象之间的关系,连接在圆上任意两点之间的线段叫做弦。

来源:网络

对于弦图,有以下特点:

  • 用不同颜色区分不同的对象(点)
  • 圆上的两点之间的弦表示之间存在关系
  • 弦的宽度表示关系程度,关系越明显则弦宽越宽
  • 因为不同对象颜色不同,可以通过两点之间弦的颜色区分是对象->对象的方向

一般来说,弦图可以用于以下几种场景:

  • 人口迁徙(不同城市之间迁入迁出)
  • 电竞战队或球队之间选手交易
  • 具有重叠成分的不同成品与各成分关系
  • 类似以上几类场景的情况等等

今天,我们绘制弦图要用到的可视化库是holoviews


2. 弦图绘制

HoloViews是一个开源的Python库,可以用非常少的代码行中完成数据分析和可视化,除了默认的matplotlib后端外,还添加了一个Bokeh后端。Bokeh提供了一个强大的平台,通过结合Bokeh提供的交互式小部件,可以使用HTML5 canvas和WebGL快速生成交互性和高维可视化,非常适合于数据的交互式探索。官网:http://holoviews.org/

首先,我们需要安装第三方库holoviews

pip install holoviews

我们先看看官方案例




    
import holoviews as hv
from holoviews import opts, dim
from bokeh.sampledata.airport_routes import routes, airports

# 选择bokeh引擎
hv.extension('bokeh')

# Count the routes between Airports
route_counts = routes.groupby(['SourceID''DestinationID']).Stops.count().reset_index()
nodes = hv.Dataset(airports, 'AirportID','City')
chord = hv.Chord((route_counts, nodes), ['SourceID''DestinationID'], ['Stops'])

# Select the 6 busiest airports
busiest = list(routes.groupby('SourceID').count().sort_values('Stops').iloc[-6:].index.values)
busiest_airports = chord.select(AirportID=busiest, selection_mode='nodes')

busiest_airports.opts(
    opts.Chord(cmap='Category20', edge_color=dim('SourceID').str(), 
               height=500,
               labels='City'
               node_color=dim('AirportID').str(), width=500))
弦图

我们拿玩家在不同游戏中的付费金额来绘制弦图,演示每一个步骤

2.1 数据准备

用以下数据进行案例演示

import pandas as pd

df = pd.read_clipboard()
df
姓名王者曙光吃鸡原神金铲铲扎金花
小明20015101217
才哥11 180115
小华10914284
小青18412368
小天179134126

我们需要将宽表变为窄表(如果你就是窄表,则不需要这么操作)

data = df.melt(id_vars=['姓名'], 
               value_vars=['王者''曙光''吃鸡''原神''金铲铲''扎金花']
              )
data.head()

姓名variablevalue
0小明王者20
1才哥王者11
2小华王者10
3小青王者18
4小天王者17

用于绘制弦的数据已经有了:

  • 弦的方向就是姓名->variable
  • 弦的宽度就是value

接下来,我们搞定 圆上的对象(点)

node = pd.DataFrame(data['姓名'].append(data['variable']).unique(),
                    columns=['节点']
                   )
node

节点
0小明
1才哥
2小华
3小青
4小天
5王者
6曙光
7吃鸡
8原神
9金铲铲
10扎金花

最终,对象节点数据如下:

nodes = hv.Dataset(node, '节点',)

搞定这些,我们就可以进行绘制了

2.2 绘制操作

chord = hv.Chord((route_counts, nodes), 
                 ['姓名''variable'], ['value'])

# 可选择节点数
busiest = node['节点'].to_list()
busiest_airports = chord.select(AirportID=busiest, selection_mode='nodes')

busiest_airports.opts(
    opts.Chord(cmap='Tab20', edge_color=dim('姓名').str(), 
               height=500,
               width=500,
               labels='节点',
               node_color='节点',
               edge_visible=True
              ))

最终,我们得到效果如下:

弦图案例

这个弦图是可以交互的,可以save本地html文件

hv.save(busiest_airports,r'output.html')
保存本地

其实,弦图绘制还有很多参数,大家可以自己help试试(比如背景颜色、字体大小、弦的颜色cmap等等)

以上就是本次全部内容,相信大家也可以做出酷炫的弦图了!


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