Python数据可视化 热力图

不要停止奔跑，不要回顾来路，来路无可眷恋，值得期待的只有前方。——《马男波杰克》 ​​​​

热力图：通过颜色深浅变化，优雅地展示数据的差异。

一、matplotlib绘制热力图

Matplotlib是Python著名的2D绘图库，该库仿造Matlab提供了一整套相似的绘图函数，用于绘图和绘表，是强大的数据可视化工具和做图库，且绘制出的图形美观。

测试数据来源：https://www.tudinet.com/market-0-0-0-0/

代码如下：

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib as mpl

df = pd.read_excel('real_estate_info.xlsx')
area = df['土地位置']

# 成都主要 区 县 市  9区6县4市
with open('test.txt', encoding='utf-8') as f:
    areas = f.read().split('、')

for item in areas:
    # 每个行政区 对每行数据都进行判断
    # 土地位置里包含行政区名  值为规划建筑面积   不包含  值为0
    # 得到19列 以行政区为列名 其下面值为规划建筑面积
    df[item] = [eval(df.loc[x, '规划建筑面积'][:-1]) if item in df.loc[x, '土地位置'] else 0 for x in range(len(df['土地位置']))]

date = df['推出时间'].str.split('年', expand=True)[0]   # 这列的字符串 按年切割
df['年份'] = date        # 添加新的一列  年份

df1 = df[areas]
df1.index = df['年份']
df2 = df1.groupby('年份').sum()
# print(df2.iloc[:5, ::])  # 2020年数据只有到2月的  舍去
# print(type(df2.iloc[:5, ::].T))     # 转置
datas = np.array(df2.iloc[:5, ::].T)   # 19行 5列 二维数组
print(datas)

x_label = [year for year in range(2015, 2020)]
y_label = areas
mpl.rcParams['font.family'] = 'Kaiti'     # 中文显示
fig, ax = plt.subplots(figsize=(15, 9))   # 绘图
heatmap = plt.pcolor(datas)
for y in range(datas.shape[0]):
    for x in range(datas.shape[1]):
        plt.text(x + 0.5, y + 0.5, '%.1f' % datas[y, x],    # 热力图种每个格子添加文本  数据项设置
                 horizontalalignment='center', verticalalignment='center',
                 )

# x y轴刻度设置
plt.xticks(np.arange(0.5, 5.5, 1))
plt.yticks(np.arange(0.5, 19.5, 1))
# x y轴标签设置
ax.set_xticklabels(x_label)
ax.set_yticklabels(areas)
# title
ax.set_title(r'各行政区2015-2019年的总规划建筑面积(平方米)', fontsize=25, x=0.5, y=1.02)

# 隐藏边框
ax.spines['top'].set_visible(False)
ax.spines['right'].set_visible(False)
ax.spines['left'].set_visible(False)
ax.spines['bottom'].set_visible(False)
plt.savefig('heat_map.png')
# 热力图   展示
plt.colorbar(heatmap)
plt.show()

运行效果如下：

matplotlib绘制heatmap，该方法比较繁琐，要调用很多辅助函数才能实现效果更好的热图。

二、seaborn绘制热力图

Seaborn是基于matplotlib的Python可视化库。它提供了一个高级界面来绘制有吸引力的统计图形。Seaborn其实是在matplotlib的基础上进行了更高级的API封装，从而使得作图更加容易，不需要经过大量的调整就能使你的图变得精致。

seaborn.heatmap(data, vmin=None, vmax=None, cmap=None, center=None, robust=False,
            annot=None, fmt=".2g", annot_kws=None,
            linewidths=0, linecolor="white",
            cbar=True, cbar_kws=None, cbar_ax=None,
            square=False, xticklabels="auto", yticklabels="auto",
            mask=None, ax=None, **kwargs):

• data：矩阵数据集，可以是numpy的数组(ndarray)，也可以是pandas的DataFrame。如果是DataFrame，则df的index/column信息会对应到heatmap上，即df.index对应到热力图的x轴，df.columns对应到热力图的y轴
• vmax，vmin：分别是热力图的颜色取值最大和最小范围，默认是根据data数据表里的取值确定
• center：数据表取值有差异时，设置热力图的色彩中心对齐值；通过设置center值，可以调整生成的图像颜色的整体深浅
• robust：默认取值False；如果是True，且没设定vmin和vmax的值，热力图的颜色映射范围根据具有鲁棒性的分位数设定，而不是用极值设定
• annot(annotate的缩写)：默认取值False；如果为True，在热力图每个方格写入对应的数据
• fmt：字符串格式代码，矩阵上标识数字的数据格式，比如保留小数点后几位数字
• annot_kws：默认取值False；如果是True，设置热力图矩阵上数字的大小颜色字体
• linewidths：定义热力图里表示两两特征关系的矩阵小块之间的间隔大小
• linecolor：切分热力图上每个矩阵小块的线的颜色，默认值是 white
• xticklabels,，yticklabels：xticklabels控制x轴标签的输出；yticklabels控制y轴标签的输出。默认值是auto，如果是True，则以DataFrame的index作为x轴标签、columns作为y轴的标签。如果是False，则不添加行标签名。如果是列表，则标签名改为列表中给的内容。如果是整数K，则在图上每隔K个标签进行一次标注。 如果是auto，则自动选择标签的标注间距，将标签名不重叠的部分(或全部)输出
• mask：控制某个矩阵块是否显示出来。默认值是None。如果是布尔型的DataFrame，则将DataFrame里True的位置用白色覆盖掉
• ax：设置作图的坐标轴，一般画多个子图时需要修改不同子图的该值
• **kwargs：All other keyword arguments are passed to ax.pcolormesh
• cbar：是否在热力图侧边绘制颜色刻度条，默认值是True
• cbar_kws：热力图侧边绘制颜色刻度条时，相关字体设置，默认值是None
• cbar_ax：热力图侧边绘制颜色刻度条时，刻度条位置设置，默认值是None
• cmap:从数字到色彩空间的映射

cmap：从数字到色彩空间的映射，改变cmap参数可以改变图的颜色，cmap有以下选择：

Accent, Accent_r, Blues, Blues_r, BrBG, BrBG_r, BuGn, BuGn_r, BuPu, BuPu_r, CMRmap, CMRmap_r, Dark2, Dark2_r, GnBu, GnBu_r, Greens,Greens_r, Greys, Greys_r, OrRd, OrRd_r, Oranges, Oranges_r, PRGn, PRGn_r, Paired, Paired_r, Pastel1, Pastel1_r, Pastel2, Pastel2_r,
PiYG, PiYG_r, PuBu, PuBuGn, PuBuGn_r, PuBu_r, PuOr, PuOr_r, PuRd, PuRd_r, Purples, Purples_r, RdBu, RdBu_r, RdGy, RdGy_r, RdPu, RdPu_r, RdYlBu, RdYlBu_r, RdYlGn, RdYlGn_r, Reds, Reds_r, Set1, Set1_r, Set2, Set2_r, Set3, Set3_r, Spectral, Spectral_r, Wistia, Wistia_r, YlGn, YlGnBu, YlGnBu_r, YlGn_r, YlOrBr, YlOrBr_r, YlOrRd, YlOrRd_r, afmhot, afmhot_r, autumn, autumn_r, binary, binary_r, bone, bone_r, brg, brg_r, bwr, bwr_r, cividis, cividis_r, cool, cool_r, coolwarm, coolwarm_r, copper, copper_r, cubehelix, cubehelix_r, flag, flag_r, gist_earth, gist_earth_r, gist_gray, gist_gray_r, gist_heat, gist_heat_r, gist_ncar, gist_ncar_r, gist_rainbow, gist_rainbow_r, gist_stern, gist_stern_r, gist_yarg, gist_yarg_r, gnuplot, gnuplot2, gnuplot2_r, gnuplot_r, gray, gray_r, hot, hot_r, hsv, hsv_r, icefire, icefire_r, inferno, inferno_r, jet, jet_r, magma, magma_r, mako, mako_r, nipy_spectral, nipy_spectral_r, ocean, ocean_r, pink, pink_r, plasma, plasma_r, prism, prism_r, rainbow, rainbow_r, rocket, rocket_r, seismic, seismic_r, spring, spring_r, summer, summer_r, tab10, tab10_r, tab20, tab20_r, tab20b, tab20b_r, tab20c, tab20c_r, terrain, terrain_r, twilight, twilight_r, twilight_shifted, twilight_shifted_r, viridis, viridis_r, vlag, vlag_r, winter, winter_r

代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import seaborn as sns
import pandas as pd
import matplotlib as mpl

df = pd.read_excel('real_estate_info.xlsx')
area = df['土地位置']

# 成都主要 区 县 市  9区6县4市
with open('test.txt', encoding='utf-8') as f:
    areas = f.read().split('、')

for item in areas:
    # 每个行政区 对每行数据都进行判断
    # 土地位置里包含行政区名  值为规划建筑面积   不包含  值为0
    # 得到19列 以行政区为列名  其下面为规划建筑面积
    df[item] = [eval(df.loc[x, '规划建筑面积'][:-1]) if item in df.loc[x, '土地位置'] else 0 for x in range(len(df['土地位置']))]

date = df['推出时间'].str.split('年', expand=True)[0]   # 这列的字符串 按年切割
df['年份'] = date        # 添加新的一列  年份

df1 = df[areas]
df1.index = df['年份']
df2 = df1.groupby('年份').sum()
# print(df2.iloc[:5, ::])  # 2020年数据只有到2月的  舍去
# print(type(df2.iloc[:5, ::].T))      # 转置
datas = np.array(df2.iloc[:5, ::].T)   # 19行 5列 二维数组
print(datas, type(datas))

x_label = [year for year in range(2015, 2020)]
y_label = areas
mpl.rcParams['font.family'] = 'Kaiti'
fig, ax = plt.subplots(figsize=(15, 9))
# 绘制热力图    cmap：从数字到色彩空间的映射
sns.heatmap(data=df2.iloc[:5, ::].T, linewidths=0.25,
            linecolor='black', ax=ax, annot=True,
            fmt='.1f', cmap='OrRd', robust=True,
            )

# 添加描述信息   x y轴  title
ax.set_xlabel('年份', fontdict={
     'size': 18, 'weight': 'bold'})
ax.set_ylabel('行政区', fontdict={
     'size': 18, 'weight': 'bold'})
ax.set_title(r'各行政区2015-2019年的总规划建筑面积(平方米)', fontsize=25, x=0.5, y=1.02)

# 隐藏边框
ax.spines['top'].set_visible(False)
ax.spines['right'].set_visible(False)
ax.spines['left'].set_visible(False)
ax.spines['bottom'].set_visible(False)

# 保存 展示图片
plt.savefig('heat_map.png')
plt.show()

运行效果如下：

改变cmap参数，得到不同的效果：