數據可視化Python編程實踐
呂鑒濤
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商品描述
本書系統地介紹了數據可視化技術及其在諸多領域的實際應用。首先，闡述了大數據可視化技術的基本概念以及相關的基礎知識。然後，採用理論與實踐相結合的方式，針對實際應用中的各種不同類型的數據，通過各種圖表及實例代碼展示了這些數據的可視化方法。最後，介紹了數據可視化技術在不同領域中的基本應用。
本書可以作為高等院校電腦、數據科學與大數據技術等相關專業的數據可視化教材，也可以供從事數據可視化、數據分析的相關技術人員參考使用。
作者簡介
呂鑒濤，博士，華中師範大學客座教授，政府特聘科技專家，享受政府特殊津貼；曾任北京中關村IT企業高級軟件工程師，後留學加拿大攻讀電腦科學博士學位，畢業後回國創業；因個人成長經歷及創業成績突出，於2013年和2016年先後入選武漢市“3551光谷人才計劃”和湖北省“百人計劃”（海外高層次人才引進計劃），並獲政府獎勵；擁有多項發明專利和軟件著作權，著有多部中、英文專著；創業公司旗下的產品曾獲2016年英特爾“智能硬件大賽”全國十強以及百度“蝶變行動——生產製造行業之星”等獎項。
目錄大綱
第 1 章 數據可視化概述 6
1.1 數據可視化簡介 6
1.1.1 數據與數據可視化 6
1.1.2 數據可視化的起源與分類 7
1.1.3 數據可視化基本流程 7
1.1.4 數據可視化設計原則與技巧 9
1.2 數據可視化常用工具 Matplotlib 10
1.2.1 Matplotlib 簡介 10
1.2.2 Matplotlib 的安裝與使用 11
第 2 章 常用數據讀寫方法與數據預處理 27
2.1 常用數據讀寫方法 27
2.1.1 Numpy 文件讀寫 27
2.1.2 Pandas 文件讀寫 32
2.1.3 Python 內置文件讀寫方法 37
2.2 數據預處理 40
2.2.1 數據清洗 40
2.2.2 數據集成 49
2.2.3 數據變換 56
2.2.4 數據歸約 62
第 3 章 常見類型數據的可視化 69
3.1 關系型數據可視化 69
3.1.1 散點圖系列 69
3.1.2 瀑布圖 72
3.1.3 等高線圖 74
3.2 分佈型數據可視化 76
3.2.1 統計直方圖 76
3.2.2 柱形分佈圖 78
3.2.3 箱型圖 80
3.2.4 小提琴圖 82
3.3 比例型數據可視化 84
3.3.1 條形圖 84
3.3.2 餅狀圖 86
3.3.3 圓環圖 88
3.3.4 南丁格爾玫瑰圖 89
3.3.5 雷達圖 93
3.4 時間序列型數據可視化 95
3.4.1 階梯圖 95
3.4.2 折線圖 97
3.4.3 面積圖 98
3.5 其他復雜類型數據可視化 101
3.5.1 熱力圖 101
3.5.2 矩陣散點圖 103
3.5.3 RadViz 圖 107
3.5.4 詞雲圖 108
第 4 章 生物信息數據可視化 111
4.1 DNA 微陣列數據可視化 111
4.2 基因差異化表達-聚類圖 114
4.3 讀取 FASTA 文件的核酸序列並計算 GC 含量 119
4.4 高通量測序 122
4.4.1 HTSeq 的安裝與測試 122
4.4.2 HTSeq 與高通量測序數據分析 123
4.5 基因組可視化 130
4.6 蛋白質接觸圖 137
4.7 系統發育樹 140
4.8 蛋白質三維結構可視化 145
4.8.1 基於 PyMOL 的蛋白質三維結構可視化 145
4.8.2 基於 Dash Bio 的蛋白質三維結構可視化 153
第 5 章 神經網絡與深度學習可視化 159
5.1 神經網絡結構可視化 159
5.1.1 基於 ANN Visualizer 的神經網絡結構可視化 159
5.1.2 Keras 神經網絡結構可視化 163
5.2 深度學習數據可視化 168
5.2.1 TensorBoard 簡介 168
5.2.2 Loss 及 Accuracy 曲線可視化 168
5.2.3 捲積核及特徵圖可視化 173
5.2.4 梯度下降與學習率可視化 181
5.2.5 混淆矩陣及其可視化 185
5.2.6 類激活圖可視化 188
5.3 基於 Visual DL 的深度學習可視化 192
5.3.1 VisualDL 簡介 192
5.3.2 VisualDL 的使用方法 192
5.3.3 基於 VisualDL 的數據可視化 196
5.3.4 VisualDL.services 206
第 6 章 音頻數據可視化 207
6.1 音頻信號簡介 207
6.1.1 音頻信號的物理性質與信號採集 207
6.1.2 數字音頻信號的量化與存儲 207
6.2 Python 音頻處理工具簡介 209
6.3 音頻信號處理與可視化 215
6.3.1 音頻信號的加載與顯示 215
6.3.2 音頻數據擴充 219
6.3.3 音頻數據增強 225
6.3.4 音頻信號分幀 232
6.3.5 短時傅里葉分析 241
6.3.6 頻譜圖與聲音語譜圖 243
6.3.7 音頻特徵值提取 249
6.4 音樂數據動態可視化 256
6.4.1 音樂波形動態可視化 256
6.4.2 音樂頻譜動態可視化 258
第 7 章 財經數據可視化 263
7.1 常用的財經數據接口 263
7.1.1 Pandas-datareader 263
7.1.2 AKShare 265
7.2 GDP 數據分析與可視化 268
7.2.1 數據來源 268
7.2.2 GDP 數據可視化示例 269
7.3 證券交易數據可視化 276
7.3.1.K 線圖 276
7.3.2 其它類別圖 286
7.4 數據動態可視化 291
第 8 章 程序運行信息動態展示與 Python 可視化編程 298
8.1 Heartrate 程序運行可視化監測 298
8.1.1 Heartrate 簡介 298
8.1.2 HeartRate 應用示例 299
8.2 PySnooper 與程序運行狀態監控 301
8.2.1 PySnooper 301
9.2.2 Snoop 303
8.3 Birdseye 與函數調用信息可視化 306
8.4 Pycallgraph 與函數關系可視化 309
8.5 Ryven 與 Python 可視化編程 314
8.5.1 Ryven 簡介 314
8.5.2 Ryven 的安裝與啟動 315
8.5.3 Ryven 應用示例 316
第 9 章 3D 數據可視化方法 322
9.1 Mpl_toolkits 與 3D 數據可視化 322
9.2 基於 VTK 的 3D 數據展示 326
9.2.1 VTK 簡介 326
9.2.2 VTK 與 3D 數據可視化 326
9.3 基於 Mayavi 的 3D 數據展示 335
9.3.1 Mayavi 簡介 335
9.3.2 基於 Mayavi 3D 數據可視化方法 336
9.4 基於 Open3D 的數據可視化方法 349
9.4.1 Open3D 簡介 349
9.4.2 Open3D 與點雲數據可視化 349
9.4.3 基於 Open3D 的三維重建 364
第 10 章 基於動畫的數據展示 371
10.1 基於 Matplotlib Animation 的動畫繪制 371
10.2 基於 PyOpenGL 的動畫 375
10.2.1 PyOpenGL 簡介及安裝 375
10.2.2 基於 PyOpenGL 的動畫示例 376
10.3 基於 MoviePy 的動畫 380
10.3.1 MoviePy 的安裝與測試 380
10.3.2 基於 MoviePy 的動畫示例 380
10.4 基於 Manim 的動畫 383
10.4.1 Manim 的安裝與運行 383
10.4.2 基於 Manim 的動畫示例 383
第 11 章 基於 Python 的架構圖可視化 392
11.1 Diagrams 的安裝與使用簡介 392
11.2 Diagrams 架構圖繪制對象簡介 394
11.2.1 Diagrams 對象 394
11.2.2 Nodes 對象 395
11.2.3 Clusters 對象 398
11.2.4 Edges 對象 401
11.3 基於 Diagrams 的架構圖繪制實例 403
附錄 參考文獻 406
