項(xiàng)目十一

全國人口及收入消費(fèi)變化趨勢——matplotlib

textbook教材Python程序設(shè)計項(xiàng)目化教程孫海洋

編著

電子工業(yè)出版社ISBN:9787121477546項(xiàng)目描述【項(xiàng)目描述】假設(shè)當(dāng)前目錄下有2010～2022年人口和經(jīng)濟(jì)Excel表格文件Population_Economy.xlsx，如圖所示。項(xiàng)目描述Contents目錄01.成長曲線圖——折線圖02.男女生月消費(fèi)飲料數(shù)量對比圖—條形圖03.鳶尾花不同特征與種類的關(guān)系圖—散點(diǎn)圖04.選修課程分析—餅圖05.項(xiàng)目實(shí)施06.項(xiàng)目小結(jié)PartOne成長曲線圖——折線圖掌握簡單折線圖的繪制掌握x、y坐標(biāo)軸label設(shè)計掌握線形、顏色、marker等設(shè)計任務(wù)描述【任務(wù)描述】已知男女生7～18歲身高隨著年齡變化的數(shù)據(jù)如表所示，繪制男女生年齡-身高折線圖。【任務(wù)分析】可使用matplotlib中的plot函數(shù)先繪制男生的年齡-身高折線圖，再用不同顏色繪制女生的年齡-身高折線圖，并使用圖例進(jìn)行標(biāo)注。繪圖模塊導(dǎo)入繪圖模塊導(dǎo)入方式1方式2plot繪制圖形調(diào)用格式：plot(x,y)第一步：調(diào)用plot函數(shù)使用橫軸（年齡）、縱軸（身高）數(shù)據(jù)，繪制簡單的男生年齡-身高折線圖。運(yùn)行結(jié)果如圖：plot繪制圖形第二步：支持中文顯示，并增加x、y坐標(biāo)軸名稱及標(biāo)題。運(yùn)行結(jié)果如圖：注意：如果坐標(biāo)軸名稱或標(biāo)題中含有漢字，可能無法正常顯示中文，需要進(jìn)行設(shè)置。plot繪制圖形第三步：在一套坐標(biāo)軸上繪制兩條曲線。運(yùn)行結(jié)果如圖：（1）使用兩個plot分別繪制。（2）使用一個plot同時繪制。plot繪制圖形第四步：打上圖例legend。運(yùn)行結(jié)果如圖：（1）在plot函數(shù)中，設(shè)置labels參數(shù)。（2）調(diào)用legend函數(shù)。plot繪制圖形第五步：設(shè)置線型（linestyle）、顏色（color）及標(biāo)記（marker）。linestyle（線型）參數(shù)描述信息color或c（顏色）參數(shù)描述信息marker（標(biāo)記）參數(shù)描述信息'-'或'solid'solidline（實(shí)線）'b'或'blue'藍(lán)色'*'五角星pentagram'--'或'dashedline'dashedline（虛線）'g'或'green'綠色','像素pixel'-.'或'dashdot'dash-dottedline（虛點(diǎn)線）'r'或'red'紅色'o'圓circle':'或'dotted'dottedline（點(diǎn)線）'c'或'cyan'青色'v'下三角triangle_downNone或''或''drawnothing（空白，無線條）'m'或'magenta'品紅色's'方塊square常用的參數(shù)取值plot繪制圖形（1）以下3種均可繪制實(shí)線。（2）以下兩種均是正確的顏色設(shè)置方式。【例】黑色可以用color='k'、color='black'、c='k'、c='black'4種形式表示。任務(wù)實(shí)現(xiàn)任務(wù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果如下：PartTwo男女生月消費(fèi)飲料數(shù)量對比圖—條形圖掌握條形圖的繪制掌握numpy模塊arange函數(shù)的使用方法掌握條形圖bar函數(shù)的調(diào)用掌握xticks函數(shù)的使用任務(wù)描述【任務(wù)描述】已知班級男女生每月消費(fèi)奶茶、果汁、綠茶、礦泉水等4種飲料的數(shù)量如表所示。繪制男女生月消費(fèi)飲料數(shù)量對比條形圖。【任務(wù)分析】可使用matplotlib中的bar函數(shù)先繪制簡單的條形圖，然后再逐漸融入知識點(diǎn)完善圖形。bar繪制條形圖bar函數(shù)調(diào)用格式為：x：條形的x坐標(biāo)height：條形的高度width：條形的寬度參數(shù)解析：bar繪制條形圖【示例1】某商店有香蕉（Banana）150kg、蘋果（Apple）280kg、梨（Pear）100kg、桔子（又作橘子，Orange）130kg，繪制該商店水果庫存圖。【分析】（1）導(dǎo)入繪圖庫matplotlib.pyplot。可使用如下兩種方式配置顯示中文簡體：bar繪制條形圖（2）水果名稱及重量列表數(shù)據(jù)。（3）調(diào)用bar繪制條形圖，把水果名稱作為x參數(shù)，水果重量weight作為height，寬度width設(shè)置為0.3。此時運(yùn)行結(jié)果：bar繪制條形圖（4）設(shè)置標(biāo)題title和y坐標(biāo)軸名稱ylabel。整合代碼如下：此時運(yùn)行結(jié)果：任務(wù)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入模塊設(shè)置中文顯示繪制男、女生月消費(fèi)飲料條形圖在男生、女生條形中間位置標(biāo)注各種飲料的名稱任務(wù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果如下：PartThree鳶尾花不同特征與種類的關(guān)系圖—散點(diǎn)圖掌握散點(diǎn)圖的繪制進(jìn)一步熟悉鳶尾花數(shù)據(jù)集及各特征掌握散點(diǎn)圖scatter函數(shù)的調(diào)用任務(wù)描述【任務(wù)描述】假設(shè)當(dāng)前目錄下有鳶尾花數(shù)據(jù)集文件iris.csv，繪制不同特征與分類對應(yīng)的關(guān)系圖。【任務(wù)分析】可使用matplotlib中的scatter函數(shù)先繪制花萼長度（Sepal.Length）、花萼寬度（Sepal.Width）與種類（Species）之間的散點(diǎn)圖，也可以繪制花瓣長度（Petal.Length）、花瓣寬度（Petal.Width）與種類（Species）之間的散點(diǎn)圖。scatter繪制散點(diǎn)圖scatter函數(shù)定義格式為:

plt.scatter(x,y,s=None,c=None,marker=None,cmap=None,alpha=None,linewidths=None)x,y：數(shù)據(jù)，浮點(diǎn)數(shù)或類數(shù)組。s：浮點(diǎn)或類數(shù)組，形狀（n，），可選。默認(rèn)值為

rcParams['lines.markrsize']**2。c：類似數(shù)組或顏色列表，可選。marker：標(biāo)記參數(shù)。cmap：字符串或顏色映射表。alpha：透明度，浮點(diǎn)數(shù)，默認(rèn)為None，取值通常介于0（透明）

和1（不透明）之間。linewidths：線寬，浮點(diǎn)數(shù)或類數(shù)組。參數(shù)解析：任務(wù)實(shí)現(xiàn)【步驟1】加載查看鳶尾花數(shù)據(jù)集。加載數(shù)據(jù)：使用pandas模塊的read_csv方法讀取當(dāng)前目錄下的鳶尾花數(shù)據(jù)集文件。查看數(shù)據(jù)：使用head()或tail()方法查看前/后5行數(shù)據(jù)。運(yùn)行結(jié)果：任務(wù)實(shí)現(xiàn)【步驟2】選取不同種類（Species）的樣本數(shù)據(jù)。df['Species']=='setosa'返回布爾值True或False，種類（Species）為'setosa'的樣本返回True，否則返回False。使用df[df[‘Species’]==‘setosa’]選出df[‘Species’]==‘setosa’為True的樣本。任務(wù)實(shí)現(xiàn)【步驟3】選取各種類別前30個樣本的花萼長度、花萼寬度數(shù)據(jù)。

'setosa'種類前30個樣本分別為x1[0:30]或x1[:30]。'setosa'種類前30個樣本的花萼長度、寬度分別為x1[0:30]['Sepal.Length']和x1[0:30]['Sepal.Width']。任務(wù)實(shí)現(xiàn)【步驟4】繪制各種類別前30個樣本的花萼長度、花萼寬度與種類的散點(diǎn)圖。參數(shù)label與legend函數(shù)配合顯示圖例。任務(wù)實(shí)現(xiàn)【參考代碼1】繪制花萼長度與花萼寬度特征的散點(diǎn)圖。任務(wù)實(shí)現(xiàn)花萼長度與花萼寬度特征的散點(diǎn)圖如下：任務(wù)實(shí)現(xiàn)【參考代碼2】繪制花瓣長度與花瓣寬度特征的散點(diǎn)圖。任務(wù)實(shí)現(xiàn)花瓣長度與花瓣寬度特征的散點(diǎn)圖如下：PartFour選修課程分析—餅圖掌握餅圖的繪制掌握餅圖pie函數(shù)的調(diào)用任務(wù)描述【任務(wù)描述】班級有40名學(xué)生，每一名學(xué)生都要選修課程，選課結(jié)果是9名選修“信息檢索”，18名選修“電影賞析”，6名選修“跆拳道”，7名選修“茶文化”。試?yán)L制各選修課選課人數(shù)對應(yīng)的餅圖。【任務(wù)分析】可使用matplotlib中的pie函數(shù)繪制各選修課對應(yīng)人數(shù)的餅圖。pie繪制餅圖pie函數(shù)定義格式為：plt.pie(x,explode=None,labels=None,colors=None,autopct=None,shadow=False,radius=1)

x：一維類數(shù)組。explode：類數(shù)組，默認(rèn)為None，表示餅圖子部分與餅圖的關(guān)系，為0表示連在一起；不為0表示分離，其值大小表示分離程度。labels：列表，默認(rèn)為None，表示為每個餅圖子部分提供標(biāo)簽的字符串序列。colors：類似數(shù)組或顏色列表，可選，默認(rèn)為None。autopct：控制餅圖各子部分的百分比設(shè)置。shadow：陰影，布爾型，默認(rèn)為False，即無陰影。radius：餅圖的半徑大小，浮點(diǎn)數(shù)，默認(rèn)為1。參數(shù)說明：任務(wù)實(shí)現(xiàn)分析1：首先，我們先繪制一個最簡餅圖運(yùn)行結(jié)果如下：任務(wù)實(shí)現(xiàn)分析2：為餅圖各子部分添加標(biāo)簽。運(yùn)行結(jié)果如圖：任務(wù)實(shí)現(xiàn)分析3：為餅圖各子部分添加百分比。設(shè)置參數(shù)autopct=‘%.2f%%’，即保留小數(shù)點(diǎn)后2位。其中，‘%.nf’表示浮點(diǎn)數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后保留n位。兩個%表示一個%。運(yùn)行結(jié)果如下：任務(wù)實(shí)現(xiàn)分析4：使用explode參數(shù)設(shè)置各子部分分離程度，為0表示不分離；不為0表示分離，其值大小表示分離程度。例如explode=[0,0,0,0.1]，表示前三部分不分離；第四項(xiàng)分離0.1。運(yùn)行結(jié)果如下：pie繪制餅圖參考代碼：運(yùn)行結(jié)果如下：PartFive項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施【步驟1】加載顯示數(shù)據(jù)文件。【分析】使用pandas模塊的read_excel文件加載數(shù)據(jù)文件。運(yùn)行結(jié)果如下：項(xiàng)目實(shí)施【步驟2】設(shè)置“年份（年）”為索引。運(yùn)行結(jié)果如下：項(xiàng)目實(shí)施【步驟3】對df進(jìn)行轉(zhuǎn)置df.T。運(yùn)行結(jié)果如下：項(xiàng)目實(shí)施【步驟4】繪制2010～2022年出生和死亡人數(shù)變化折線圖。提取年份作為X軸數(shù)據(jù)，以及出生和死亡人數(shù)作為Y軸數(shù)據(jù)。繪制兩條線圖，分別表示出生人數(shù)和死亡人數(shù)，使用不同的顏色和標(biāo)記進(jìn)行區(qū)分。設(shè)置圖表的標(biāo)題、X軸和Y軸的標(biāo)簽。項(xiàng)目實(shí)施步驟4運(yùn)行結(jié)果如下：項(xiàng)目實(shí)施【步驟5】繪制2010～2022年出生和死亡人數(shù)變化條形圖。定義柱狀圖的寬度，并計算出生和死亡人數(shù)的柱狀圖位置。繪制兩個柱狀圖，分別代表出生人數(shù)（藍(lán)色）和死亡人數(shù)（紅色），并設(shè)置圖例標(biāo)簽。設(shè)置X軸的刻度位置和標(biāo)簽，使其位于柱狀圖的中間。項(xiàng)目實(shí)施步驟5運(yùn)行結(jié)果如下：項(xiàng)目實(shí)施【步驟6】繪制2010～2022年人均可支配收入和消費(fèi)性支出趨勢圖。項(xiàng)目實(shí)施步驟6運(yùn)行結(jié)果如下：項(xiàng)目實(shí)施【步驟7】繪制2010～2022年人均可支配收入和消費(fèi)性支出條形圖。項(xiàng)目實(shí)施步驟7運(yùn)行結(jié)果如下：PartSix項(xiàng)目小結(jié)項(xiàng)目小結(jié)知識點(diǎn)示例說明折線圖（1）plot(y)：橫坐標(biāo)默認(rèn)0…N-1plt.plot([5,3,7,6])（2）plot(x,y)：x=[1,2,3]y=np.array([[1,2],[3,4],[5,6]])plot(x,y)條形圖plt.bar(x,height,width=0.8)：垂直條形圖plt.ba