机器学习

2023-06-03 19:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

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专栏：《机器学习》

数据可视化

如果将文本数据和图表数据放在一起，人类的思维模式可能更适合于理解图表数据，因为图表数据更加直观、形象。使用图表来表示数据的方法就叫做数据可视化。可视化是在整个数据挖掘的关键辅助工具，可以帮助我们清晰的理解数据，从而调整我们的分析方法。通过可视化，能将数据更直观的呈现出来，使数据更加客观、更具说服力。常用的数据可视化图表主要有以下五种：在这里插入图片描述

什么是matplotlib

Matplotlib 是一款用于数据可视化的 Python 软件包，支持跨平台运行，它能够根据 NumPy ndarray 数组（NumPy 是 Python 科学计算的软件包，ndarray 则是 NumPy 提供的一种数组结构）来绘制 2D 图像。 matplotlib 是 Python 中类似于 matlab的绘图工具，是一个常用的 2D 绘图库，当然它也提供了3D绘图接口。如果有matlab的使用经验，学习matplotlib还是很快的。matplotlib 提供了一套API来支持面向对象绘图，配合 Python GUI 工具包（比如 PyQt，WxPython、Tkinter）在应用程序中嵌入图形。与此同时，matplotlib也支持以脚本的形式在 Python、IPython Shell、JupyterNotebook 以及 Web 应用的服务器中使用，非常方便。作为Python 中最受欢迎的数据可视化软件包之一，matplotlib支持跨平台运行，它通常与NumPy、Pandas一起使用，是数据分析中不可或缺的重要工具之一。 ①脚本层scripting 脚本层是matplotlib 结构中的最顶层。我们编写的绘图代码大部分代码都在该层运行，它的主要工作是负责生成图形与坐标系。 ②美工层artist 美工层是结构中的第二层，它提供了绘制图形的元素时的给各种功能，例如，绘制标题、轴标签、坐标刻度等。 ③后端层backend 后端层是 matplotlib 最底层，它定义了三个基本类，首先是 FigureCanvas（图层画布类），它提供了绘图所需的画布，其次是 Renderer（绘图操作类），它提供了在画布上进行绘图的各种方法，最后是 Event（事件处理类），它提供了用来处理鼠标和键盘事件的方法。 Matplotlib的图像组成如下图所示在这里插入图片描述

Figure：指整个图形，可以把它理解成一张画布，它包括了所有的元素，比如标题、轴线等；Axes：绘制 2D 图像的实际区域，也称为轴域区，或者绘图区；Axis：指坐标系中的垂直轴与水平轴，包含轴的长度大小、轴标签（指 x 轴，y轴）和刻度标签；Artist：在画布上看到的所有元素都属于 Artist 对象，比如文本对象（title、xlabel、ylabel）、Line2D 对象（用于绘制2D图像）等。安装matplotlib

matplotlib是专门用于开发2D图表(包括3D图表)，以渐进、交互式方式实现数据可视化。如果你用过matlab的话，可以简单理解为和matlab有类似的功能。安装matplotlib，直接在命令行输入(在cmd命令行输入py -0p可查看python解释器安装路径，如果pycharm提示找不到python.exe可能就是解释器路径错误)

pip3 install matplotlib

安装后，便可以在jupyter notebook或者pycharm等其他环境使用进行数据可视化在这里插入图片描述

在pyharm中使用matplotlib模块的时候，可能会出现报错在这里插入图片描述

解决方法如下首先点击“文件-设置” 在这里插入图片描述

进入后，选择“项目-project interpreter”，点击加号在这里插入图片描述

在弹框中搜索matplotlib，并安装即可在这里插入图片描述

至此，安装成功。在这里插入图片描述

另一个比较好的安装方法是通过下载 Python 的 Anaconda 发行版，Anaconda 是一个开源的 Python 发行版本，其包含了 Python、NumPy、Matplotlib 等180多个科学包及其依赖项。首先，进入 Anaconda 的官方网站点击直达下载页面，然后单击“Download”按钮，如下图所示：在这里插入图片描述

根据自己的Python解释器的版本下载相应版本即可。并且Anconda 中提供了一个交互式笔记本 Jupyter。

matplotlib.pyplot API介绍

Matplotlib 中的 pyplot 模块是一个类似命令风格的函数集合，和 MATLAB 非常相似。pyplot 模块提供了可以用来绘图的各种函数，比如创建一个画布，在画布中创建一个绘图区域，或是在绘图区域添加一些线、标签等。主要如下：在这里插入图片描述

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matplotlib绘图示例 import matplotlib.pyplot as plt import random # 通过折线图展示温度变化 # 准备数据 x = range(60) y_shanghai = [random.uniform(15, 18) for i in x] # 创建画布 plt.figure(figsize=(20, 8), dpi=80) # 构造x轴刻度标签 x_ticks_label = ["11:{}".format(i) for i in x] # 构造y轴刻度 y_ticks = range(40) # 修改x,y轴坐标的刻度显示 plt.xticks(x[::5], x_ticks_label[::5]) plt.yticks(y_ticks[::5]) # 添加网格显示 plt.grid(True, linestyle='--', alpha=0.5) # 添加x轴、y轴描述信息及标题 plt.xlabel("time") plt.ylabel("temperature") plt.title("Temperature variation chart", fontsize=20) # 绘制折线图 plt.plot(x, y_shanghai) # 保存图片到指定路径 plt.show()会释放figure资源，如果在显示图像之后保存图片将只能保存空图片。 # plt.savefig("test.png") # 显示图像 plt.show()

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我们也可以通过参数设置线的风格在这里插入图片描述

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