Python數據可視化任務教程（微課版）

郑丹青，教授、高级工程师，湖南省计算机应用技术省级专业带头人，具有多年的计算机教学工作经验，有着近20年的企业软件项目开发经验，获得过株洲市科委的奖励。

單元1

認識數據可視化　1

1.1　什麽是數據可視化　1

【任務1-1】　期末成績的分佈分析　1

1.2　數據可視化的作用　3

【任務1-2】　產品銷售情況統計表分析　3

1.3　數據可視化的工具和庫　4

【任務1-3】　數據可視化的工具　4

【任務1-4】　Python數據可視化工具庫　5

拓展訓練　6

【拓展任務1】　中國原油生產和石油進出口情況分析　6

單元小結　7

思考練習　8

 

單元2

Python開發環境及常用數據處理操作　9

2.1　Python的開發環境搭建　9

【任務2-1】　Python軟件安裝　9

【任務2-2】　Python環境變量配置及測試　11

2.2　PyCharm安裝與使用　13

【任務2-3】　PyCharm安裝　13

【任務2-4】　PyCharm簡單設置　17

【任務2-5】　PyCharm使用　18

2.3　Python數據可視化常用的類庫　19

【任務2-6】　NumPy簡介、測試、安裝與導入　20

【任務2-7】　pandas簡介、測試、安裝與導入　21

【任務2-8】　在PyCharm中導入NumPy和pandas庫　22

2.4　數據可視化中pandas庫常用操作　22

【任務2-9】　pandas的數據結構　23

【任務2-10】　文件讀取操作　26

【任務2-11】　獲取數據操作　28

拓展訓練　30

【拓展任務2】　常用數據處理操作　30

單元小結　32

思考練習　32

 

單元3

數據可視化——圖表的基本類型　33

3.1　圖表的基本類型　33

【任務3-1】　數據可視化的探索過程　33

3.2　類別比較型圖表　34

【任務3-2】　瞭解類別比較型圖表　34

3.3　數據關系型圖表　36

【任務3-3】　瞭解數據關系型圖表　36

3.4　數據分佈型圖表　37

【任務3-4】　瞭解數據分佈型圖表　37

3.5　時間序列型圖表　37

【任務3-5】　瞭解時間序列型圖表　37

3.6　局部整體型圖表　37

【任務3-6】　瞭解局部整體型圖表　37

3.7　地理空間型圖表　38

【任務3-7】　瞭解地理空間型圖表　38

拓展訓練　38

【拓展任務3】　數據可視化的應用　38

單元小結　39

思考練習　39

 

單元4

Matplotlib數據可視化　41

4.1　認識Matplotlib　41

【任務4-1】　Matplotlib簡介、測試、安裝與導入　41

4.2　Matplotlib繪圖的基礎知識　43

【任務4-2】　繪圖接口、圖表對象與元素和常見的繪圖函數　43

4.3　使用pyplot創建圖表　44

【任務4-3】　繪制各種不同風格的水平線和垂直線　44

【任務4-4】　設置圖表標題、軸標簽、軸範圍和軸刻度　47

【任務4-5】　設置圖例　52

【任務4-6】　設置格式化字符串　54

【任務4-7】　設置文本、標註、網格線　56

【任務4-8】　創建子圖　62

【任務4-9】　設置坐標軸　63

4.4　Matplotlib參數配置　66

【任務4-10】　設置Matplotlib配置文件　66

【任務4-11】　設置動態rc參數　66

【任務4-12】　設置中文、負號顯示　67

4.5　Matplotlib類別比較型圖表　68

【任務4-13】　單數據系列柱形圖——我國鐵路營業里程情況　68

【任務4-14】　多數據系列柱形圖——我國就業人員情況　70

【任務4-15】　堆積柱形圖——我國各類運輸方式旅客周轉量情況　72

【任務4-16】　百分比堆積柱形圖——我國客運量情況　75

【任務4-17】　條形圖——我國各類運輸營業里程情況　78

【任務4-18】　雷達圖——我國直轄市軟件項目收入情況　80

4.6　Matplotlib數據關系型圖表　84

【任務4-19】　散點圖——廣告投入與銷售額之間的關系　84

【任務4-20】　氣泡圖——廣告投入、銷售額及投入產出比的關系　87

4.7　Matplotlib數據分佈型圖表　89

【任務4-21】　直方圖——學生期末綜合成績分佈情況　89

【任務4-22】　柱形圖——學生期末考試成績分佈情況　91

【任務4-23】　箱形圖——學生平時成績、期末考試成績和期末綜合成績的分佈情況　93

4.8　Matplotlib時間序列型圖表　95

【任務4-24】　折線圖——國內人均旅游花費情況　95

【任務4-25】　面積圖——國內游客情況　98

4.9　Matplotlib局部整體型圖表　101

【任務4-26】　餅圖——全國高等教育招生數占比情況　101

【任務4-27】　圓環圖——全國高等教育畢業生人數占比情況　103

拓展訓練　105

【拓展任務4】　三次產業貢獻率情況　105

單元小結　108

思考練習　108

 

單元5

Seaborn數據可視化　110

5.1　認識Seaborn　110

【任務5-1】　Seaborn簡介、測試、安裝與導入　110

5.2　Seaborn圖表風格　111

【任務5-2】　設置圖表樣式　111

【任務5-3】　設置元素的縮放比例和中文顯示　114

【任務5-4】　移除軸　117

5.3　Seaborn的顏色主題　119

【任務5-5】　設置圖表調色板　119

5.4　Seaborn常見圖表　121

【任務5-6】　帶誤差棒的柱形圖——不同空氣質量等級的PM2.5平均值　122

【任務5-7】　統計直方圖與核密度估計圖——全年AQI分佈圖　124

【任務5-8】　矩陣散點圖——AQI、PM2.5、SO2、NO2之間的關系　126

【任務5-9】　小提琴圖——全年不同空氣質量等級的PM2.5情況　128

拓展訓練　130

【拓展任務5】　AQI的變化趨勢　130

單元小結　132

思考練習　132

 

單元6

pyecharts數據可視化　134

6.1　認識pyecharts　134

【任務6-1】　pyecharts簡介、測試、安裝與導入　134

6.2　pyecharts繪制圖表流程　135

【任務6-2】　繪制簡單圖表　135

6.3　圖表的全局配置項　137

【任務6-3】　初始化配置項　137

【任務6-4】　標題配置項　137

【任務6-5】　圖例配置項　139

【任務6-6】　工具箱配置項　141

【任務6-7】　視覺映射配置項　142

【任務6-8】　提示框配置項　144

【任務6-9】　區域縮放配置項　146

【任務6-10】　坐標軸配置項　148

【任務6-11】　原生圖形元素組件　151

6.4　圖表的系列配置項　153

【任務6-12】　文字樣式配置項　153

【任務6-13】　標簽配置項　154

【任務6-14】　線樣式配置項　157

【任務6-15】　分割線配置項　159

6.5　pyecharts常見圖表　160

【任務6-16】　柱形圖和條形圖——居民人均可支配收入和人均消費支出情況　160

【任務6-17】　雷達圖——居民人均消費支出情況　167

【任務6-18】　散點圖——TV廣告投入與銷售額之間的關系　170

【任務6-19】　平行坐標圖——各類學歷教育招生人數情況　173

【任務6-20】　箱形圖——我國造林總面積情況　176

【任務6-21】　漏鬥圖——我國貨運量情況　179

【任務6-22】　儀表盤——某門課程學員學習進度合格率　181

【任務6-23】　折線圖——我國居民人均收支情況　185

【任務6-24】　餅圖——居民人均消費支出及其構成　188

拓展訓練　191

【拓展任務6】　城市綠地建設情況　191

單元小結　193

思考練習　194

 

單元7

國民經濟和社會發展統計數據可視化　195

7.1　國內生產總值及各級產業增加值情況　195

【任務7-1】　國內生產總值及第 一產業、第二產業、第三產業增加值情況　195

7.2　人口數據情況　199

【任務7-2】　人口數構成及撫養比情況　199

【任務7-3】　人口年齡結構與撫養比情況　202

7.3　廣播電視和電影發展情況　205

【任務7-4】　有線廣播電視用戶數情況　205

【任務7-5】　國產和進口電影票房收入情況　207

單元小結　209

思考練習　209

參考文獻　210