Python數(shù)據(jù)可視化（微課版） 課件 第8章 Python復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化

主講人：AiPPT時間：20XX.XXPOWERPOINTDESIGN202XPowerPointDesign------------------Python復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化目錄CONTENT01大數(shù)據(jù)市場與可視化挑戰(zhàn)02高維多元數(shù)據(jù)可視化方法03三維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)04習題解析與應(yīng)用05實訓(xùn)：Pyecharts構(gòu)建可交互圖表--------------PowerPointDesign大數(shù)據(jù)市場與可視化挑戰(zhàn)01PARTPOWERPOINTDESIGN根據(jù)《IDC全球大數(shù)據(jù)支出指南》，2022年中國大數(shù)據(jù)市場IT投資規(guī)模約170億美元，預(yù)計2026年增至364.9億美元，實現(xiàn)規(guī)模翻倍。中國市場在五年預(yù)測期內(nèi)占比持續(xù)增高，有望在2024年超越亞太（除中日）總和，并在2026年接近全球總規(guī)模的8%。隨著數(shù)字中國、數(shù)據(jù)要素、大數(shù)據(jù)等政策發(fā)布和重大工程落地，以及疫情后企業(yè)項目需求釋放，我國大數(shù)據(jù)市場迎來新的爆發(fā)階段。市場規(guī)模與預(yù)測廠商積極布局底層計算存儲、數(shù)據(jù)中臺、大數(shù)據(jù)分析平臺等業(yè)務(wù)，尤其聚焦金融、政府、能源、制造等行業(yè)。ChatGPT的爆火帶來了數(shù)據(jù)計算和存儲業(yè)務(wù)領(lǐng)域的更大的資本關(guān)注度，將大數(shù)據(jù)市場帶入更大體量、更強計算和更專業(yè)化服務(wù)的新臺階。行業(yè)布局與技術(shù)影響數(shù)據(jù)復(fù)雜度大大增加，包括非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和異構(gòu)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)單一的可視化方法無法支持分析。數(shù)據(jù)量級超過單機、外存模型甚至小型計算集群處理能力上限，需全新思路解決大尺度調(diào)整。數(shù)據(jù)獲取和處理過程中產(chǎn)生數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，特別是數(shù)據(jù)的不確定性。數(shù)據(jù)快速動態(tài)變化，常以流式數(shù)據(jù)形式存在，實時分析與可視化技術(shù)存在問題?？梢暬媾R的挑戰(zhàn)010302中國大數(shù)據(jù)市場增長態(tài)勢--------------PowerPointDesign高維多元數(shù)據(jù)可視化方法02PARTPOWERPOINTDESIGN散點圖將數(shù)據(jù)對象映射到二維坐標空間，展示數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和屬性。散點圖矩陣是其擴展，通過N^2個散點圖表示N維數(shù)據(jù)屬性間的兩兩關(guān)系，但過多散點圖降低可讀性，需交互式選取關(guān)注屬性。Matplotlib提供函數(shù)繪制散點矩陣，對角線上是變量直方圖，非對角線是變量間散點圖，通過代碼示例可生成散點矩陣圖。當數(shù)據(jù)維度過高時，各類可視方法無法清晰呈現(xiàn)所有數(shù)據(jù)細節(jié)，可通過線性/非線性變換將多元數(shù)據(jù)投影或嵌入低維空間，保持數(shù)據(jù)特征，如主成分分析（PCA）、t-SNE等。使用Python和scikit-learn庫中的PCA方法，可從100維降維到2維并繪制散點圖，通過代碼示例生成降維散點圖。散點圖與散點圖矩陣降維技術(shù)平行坐標在二維空間顯示更高維度數(shù)據(jù)，以平行坐標替代垂直坐標，可揭示數(shù)據(jù)在每個屬性上的分布及相鄰屬性間關(guān)系，但難同時表現(xiàn)多個維度間關(guān)系，可通過交互選取和更改坐標軸排列順序解決。Pyecharts提供生成平行坐標圖方法，數(shù)據(jù)組織成列表，每個子列表代表一組數(shù)據(jù)，通過代碼示例可生成平行坐標圖。平行坐標空間映射法星形圖是平行坐標的極坐標形式，數(shù)據(jù)對象各屬性值與最大值比例決定坐標軸上點位置，折線連接圍成星形區(qū)域，其大小形狀反映數(shù)據(jù)對象屬性。使用pyecharts庫可輕松生成星形圖，通過定義指標名稱和數(shù)據(jù)，繪制星形圖并生成HTML文件，代碼示例展示生成過程。星形圖（雷達圖）圖標法--------------PowerPointDesign三維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)03PARTPOWERPOINTDESIGN曲面圖的應(yīng)用三維曲面圖展示具有兩個自變量和一個因變量的數(shù)據(jù)關(guān)系，或一個變量隨兩個變量變化的情況。在工程領(lǐng)域可展示零件幾何形狀，在經(jīng)濟學領(lǐng)域可展示GDP、人均收入和消費水平關(guān)系。Matplotlib和Plotly等庫支持生成三維等高線圖，可定制圖表屬性，如顏色、樣式、精度等。曲面圖的生成通過生成數(shù)據(jù)、設(shè)置圖表屬性和繪制曲面圖等步驟，可使用Python生成三維曲面圖。代碼示例中，生成從-5到5的100個均勻間隔點定義x和y坐標軸值，通過meshgrid產(chǎn)生二維矩陣，構(gòu)造矩陣z=sin(sqrt(x^2+y^2))，設(shè)置圖表標題和坐標軸標簽，顯示圖表。0102三維曲面圖01等高線圖的特點三維等高線圖展示三維表面數(shù)據(jù)在二維平面上的投影，通過等高線表示三維表面上具有相同值的點，用于地理信息系統(tǒng)、氣象學、工程等領(lǐng)域，等高線間距表示變量值變化率，顏色或陰影增強視覺效果。02等高線圖的生成使用matplotlib生成三維等高線圖，數(shù)據(jù)包括三維空間中的點，每個點有x、y坐標和z值。代碼示例中，生成數(shù)據(jù)、設(shè)置圖表屬性和繪制等高線圖，設(shè)置等高線數(shù)量和顏色映射，顯示圖表。三維等高線圖--------------PowerPointDesign習題解析與應(yīng)用04PARTPOWERPOINTDESIGN復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化挑戰(zhàn)處理復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化時，面臨的主要挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)復(fù)雜度增加、數(shù)據(jù)量級增加、數(shù)據(jù)不確定性，選項D“數(shù)據(jù)可視化方法過于簡單”不包括在內(nèi)。降維技術(shù)方法降維的常用技術(shù)包括主成分分析（PCA）、t-SNE，選項C“線性回歸”不是降維技術(shù)。散點圖矩陣作用散點圖矩陣主要用于展示多個變量之間的關(guān)系，選項C正確。高維多元數(shù)據(jù)特征高維多元數(shù)據(jù)的典型特征是數(shù)據(jù)對象具有多個獨立屬性，選項B正確。平行坐標圖用途平行坐標圖的主要用途是揭示多維數(shù)據(jù)屬性的分布和相互關(guān)系，選項C正確。選擇題解析高維數(shù)據(jù)的可視化不僅限于三維空間表達，判斷為錯誤。高維數(shù)據(jù)可視化空間限制平行坐標不適用于揭示高維數(shù)據(jù)間非相鄰屬性的關(guān)系，判斷為錯誤。平行坐標非相鄰屬性關(guān)系星形圖多維數(shù)據(jù)表示星形圖（雷達圖）可以表示多維數(shù)據(jù)對象的屬性，判斷為錯誤。散點圖矩陣細節(jié)表示散點圖矩陣不能有效地表示高維數(shù)據(jù)的所有細節(jié)，判斷為錯誤。降維技術(shù)重要性降維技術(shù)可以將高維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為低維空間以便于可視化，判斷為正確。判斷題解析高維多元數(shù)據(jù)定義高維多元數(shù)據(jù)指的是每個數(shù)據(jù)對象具有兩個以上的獨立或相關(guān)屬性。降維變換方式降維是通過線性/非線性變換將數(shù)據(jù)從高維空間投影到低維空間。散點圖矩陣展示關(guān)系散點圖矩陣通過N^2個散點圖展示變量之間的兩兩關(guān)系。星形圖屬性反映星形圖通過折線連接圍成區(qū)域的形狀和大小來反映數(shù)據(jù)對象的屬性。平行坐標圖坐標軸排列平行坐標圖通過改變坐標軸的排列順序來幫助用戶理解數(shù)據(jù)維度間的關(guān)系。填空題答案高維多元數(shù)據(jù)作用高維多元數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)分析中用于描述具有多個獨立或相關(guān)屬性的數(shù)據(jù)對象，幫助理解和分析復(fù)雜數(shù)據(jù)集，輔助決策。散點圖矩陣作用與限制散點圖矩陣用于展示多個變量之間的關(guān)系，但過多散點圖降低可讀性，需交互式選取關(guān)注屬性?？梢暬魬?zhàn)復(fù)雜數(shù)據(jù)可視化面臨的主要挑戰(zhàn)包括數(shù)據(jù)復(fù)雜度、數(shù)據(jù)量級、數(shù)據(jù)不確定性和數(shù)據(jù)動態(tài)變化。平行坐標圖分析高維數(shù)據(jù)平行坐標圖通過展示數(shù)據(jù)在每個屬性上的分布及相鄰屬性間關(guān)系，幫助分析高維數(shù)據(jù)，但難同時表現(xiàn)多個維度間關(guān)系。降維技術(shù)重要性降維技術(shù)將高維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為低維空間，便于可視化和分析，保持數(shù)據(jù)特征，是數(shù)據(jù)可視化中的關(guān)鍵技術(shù)。問答題解答平行坐標圖分析空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)設(shè)計使用散點圖矩陣分析多維股市數(shù)據(jù)的方法，選取關(guān)注的股市指標，如股價、成交量、市盈率等，生成散點圖矩陣，通過交互式分析發(fā)現(xiàn)指標間的關(guān)系和趨勢。散點圖矩陣分析股市數(shù)據(jù)描述使用平行坐標圖分析多個城市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的場景，選取空氣質(zhì)量指標，如AQI、PM2.5、PM10等，生成平行坐標圖，通過高亮顯示和坐標軸排列調(diào)整，分析城市間空氣質(zhì)量的差異和變化。應(yīng)用題示例--------------PowerPointDesign實訓(xùn)：Pyecharts構(gòu)建可交互圖表05PARTPOWERPOINTDESIGN實訓(xùn)目標使用Pyecharts庫在Python環(huán)境中創(chuàng)建多種類型的圖表，如三維曲面圖、三維高線圖、三維散點圖、熱力圖等，并為他們添加可交互的內(nèi)容，提高數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的互動性和吸引力。01需求說明環(huán)境準備確保Python環(huán)境已正確安裝，并通過pip安裝Pyecharts庫，了解Pyecharts支持的圖表類型和基礎(chǔ)概念。數(shù)據(jù)準備與處理選擇或創(chuàng)建適合可視化的數(shù)據(jù)集，使用Python進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)格式適合于所選圖表類型的可視化需求?；緢D表創(chuàng)建使用Pyecharts創(chuàng)建不同類型的基本圖表，學習如何配置圖表的主要屬性，如標題、圖例、坐標軸、工具箱等。圖表互動性增強探索Pyecharts的互動功能，如標簽的鼠標懸停顯示、圖表的縮放和拖動、三維