转载:Seaborn常见绘图总结
Seaborn是一个比Matplotlib集成度更高的绘图库,在科研和数据分析中我们常常看到一些画的非常高大上的图,这往往就是Seaborn绘制的图形。因此我们就使用短短的半天时间来学习一下Seaborn的使用吧。
首先我们在学习之前,先下载一下Seaborn的数据集,如果不下载的话,我们在导入数据的时候往往会被拦截,网址如下:
https://github.com/mwaskom/seaborn-data
根据Seaborn的API,我们总体可以分成如下的总体框架:
数据分析中就是理解变量如何相互关联,当这些关系被正确可视化时,我们往往可以从中获取某种关系或模式。
Relational plots 主要讨论三个函数:
首先,我们导入库函数:
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
散点图是利用散点来描述两个变量的联合分布,scatterplot 适用于变量都是数字的情况。在后面的Categorical plots(分类图)中,我们将会看到使用散点图可视化分类数据的专门工具。
#scatterplot参数
seaborn.scatterplot(x=None, y=None, hue=None, style=None, size=None,
data=None, palette=None, hue_order=None, hue_norm=None, sizes=None,
size_order=None, size_norm=None, markers=True, style_order=None,
x_bins=None, y_bins=None, units=None, estimator=None, ci=95, n_boot=1000,
alpha='auto', x_jitter=None, y_jitter=None, legend='brief', ax=None, **kwargs)
Seaborn函数中的参数特别多,但是其实大部分都是相同的,因此,我们可以很容易类推到其他函数的使用。下面简单介绍这些参数的含义。
特征名字或Python/Numpy数据
,x表示横轴,y表示纵轴,一般为dataframe中的列。如果传入的是特征名字,那么需要传入data,如果传入的是Python/Numpy数据,那么data不需要传入。因为Seaborn一般是用来可视化Pandas数据的,如果我们想传入数据,那使用Matplotlib也可以。被视为类别
。被视为类别
。下面给出两个例子
:
# 使用seaborn的数据
tips = sns.load_dataset('tips')
sns.scatterplot(x='total_bill',y='tip',data=tips)
plt.show()
sns.scatterplot(x='total_bill',y='tip',hue='day',style='time',size='size',data=tips)
plt.show()
seaborn.lineplot(x=None, y=None, hue=None, size=None, style=None,
data=None, palette=None, hue_order=None, hue_norm=None, sizes=None,
size_order=None, size_norm=None, dashes=True, markers=None,
style_order=None, units=None, estimator='mean', ci=95, n_boot=1000,
sort=True, err_style='band', err_kws=None, legend='brief', ax=None, **kwargs)
参数和散点图差不多,所以直接上例子:
fmri = sns.load_dataset('fmri')
sns.lineplot(x="timepoint", y="signal", data=fmri)
# 阴影是默认的置信区间,可设置ci=0,将其去除
sns.lineplot(x="timepoint", y="signal",hue="event", style="event",
markers=True, dashes=False, data=fmri)
# markers=True表示使用不同的标记
# dashes=True表示一条实线,一条虚线
seaborn.relplot(x=None, y=None, hue=None, size=None, style=None,
data=None, row=None, col=None, col_wrap=None, row_order=None,
col_order=None, palette=None, hue_order=None, hue_norm=None,
sizes=None, size_order=None, size_norm=None, markers=None, dashes=None,
style_order=None, legend='brief', kind='scatter', height=5, aspect=1,
facet_kws=None, **kwargs)
相当于lineplot和scatterplot的归约
,可以通过kind参数
指定画什么图形,参数解释如下:
tips = sns.load_dataset("tips")
g = sns.relplot(x="total_bill", y="tip", data=tips)
#两者效果一模一样
ax = sns.scatterplot(x="total_bill", y="tip", data=tips)
sns.relplot(x="total_bill", y="tip", hue="time", size="size",
palette=["b", "r"], sizes=(10, 100),col="time",row='sex', data=tips)
Categorical plots(分类图) 具体可以分为下main三种类型,11种图形:
stripplot(分布散点图) 就是其中一个变量是分类变量的scatterplot(散点图)
。stripplot(分布散点图)一般并不单独绘制,它常常与boxplot和violinplot联合起来绘制,作为这两种图的补充。
seaborn.stripplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None,
hue_order=None, jitter=True, dodge=False, orient=None, color=None,
palette=None, size=5, edgecolor='gray', linewidth=0, ax=None, **kwargs)
参数:
两个例子:
tips = sns.load_dataset("tips")
sns.stripplot(x="day", y="total_bill", data=tips)
sns.stripplot(x="day", y="total_bill", hue="smoker",data=tips,
jitter=True,palette="Set2", dodge=False)
这个函数类似于stripplot()
,但是对点进行了调整(只沿着分类轴),使每个点都不会重叠
。这更好地表示了值的密度分布,但显然,不适用大量观测的可视化。
seaborn.swarmplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None,
hue_order=None, dodge=False, orient=None, color=None, palette=None, size=5,
edgecolor='gray', linewidth=0, ax=None, **kwargs)
两个例子:
sns.swarmplot(x="day", y="total_bill", data=tips)
sns.swarmplot(x="day", y="total_bill", hue="smoker",data=tips,
palette="Set2", dodge=True)
boxplot(箱型图) 就是描述变量关于不同类别的分布情况。框显示数据集的四分位数,线显示分布的其余部分,它能显示出一组数据的最大值、最小值、中位数及上下四分位数,使用四分位数范围函数的方法可以确定“离群值”的点。具体用法如下:
seaborn.boxplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None,
hue_order=None, orient=None, color=None, palette=None, saturation=0.75,
width=0.8, dodge=True, fliersize=5, linewidth=None, whis=1.5, notch=False, ax=None, **kwargs)
参数:
两个例子:
sns.boxplot(x="day", y="total_bill", data=tips)
sns.boxplot(x="day", y="total_bill", hue="time",data=tips,
linewidth=0.5,saturation=1,width=1,fliersize=3)
violinplot(小提琴图) 就是绘制箱线图和核密度估计的组合
。通过箱线图,我们可以得到数据对于分类变量的分位数,通过核密度估计,我们可以知道哪些位置的密度大。
seaborn.violinplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None,
hue_order=None, bw='scott', cut=2, scale='area', scale_hue=True, gridsize=100,
width=0.8, inner='box', split=False, dodge=True, orient=None, linewidth=None,
color=None, palette=None, saturation=0.75, ax=None, **kwargs)
参数:
控制拟合程度
。在计算内核带宽时,可以引用规则的名称(‘scott’, ‘silverman’)或者使用比例(float)。实际内核大小将通过将比例乘以每个bin内数据的标准差来确定;两个例子:
sns.violinplot(x="day", y="total_bill", data=tips)
# 设置按性别分类,调色为“Set2”,分割,以计数的方式,不表示内部。
sns.violinplot(x="day", y="total_bill", hue="sex",data=tips,
palette="Set2", split=True,scale="count", inner=None)
sns.violinplot(x="tip", y="day", data=tips, inner=None,whis=np.inf)
sns.stripplot(x="tip", y="day", data=tips,jitter=True, color="c")
sns.violinplot(x="tip", y="day", data=tips, inner=None,whis=np.inf)
sns.swarmplot(x="tip", y="day", data=tips, color="c")
sns.boxplot(x="tip", y="day", data=tips, whis=np.inf)
sns.stripplot(x="tip", y="day", data=tips,jitter=True, color="c")
sns.boxplot(x="tip", y="day", data=tips, whis=np.inf)
sns.swarmplot(x="tip", y="day", data=tips, color="c")
barplot(条形图) 用矩形条表示估计点和置信区间,使用误差线
提供关于该估计值附近的不确定性的一些指示。
seaborn.barplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None, hue_order=None,
estimator=<function mean>, ci=95, n_boot=1000, units=None, orient=None,
color=None, palette=None, saturation=0.75, errcolor='.26', errwidth=None,
capsize=None, dodge=True, ax=None, **kwargs)
参数:
两个例子:
sns.barplot(x="day", y="total_bill", hue="sex", data=tips)
sns.barplot(x="day", y="total_bill",hue='sex', data=tips,
estimator=np.median,capsize=0.2,errcolor='c')
countplot(计数图) 用条形图显示每个分类的观察次数,实际就是一个分类直方图。因为是用来计数的,count是一个轴,然后特征是一个轴,因此不能同时输入x和y
。
seaborn.countplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None,
hue_order=None, orient=None, color=None, palette=None, saturation=0.75,
dodge=True, ax=None, **kwargs)
例子:
titanic = sns.load_dataset("titanic")
sns.countplot(x="class",hue="who", data=titanic)
piontplot(点图) 使用散点图图形显示点估计和置信区间,并使用误差线提供关于该估计的不确定性的一些指示。点图比条形图更加聚焦于变量的不同值之间的比较,可以通过点连线的斜率差异来判断。
seaborn.pointplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, order=None,
hue_order=None, estimator=<function mean>, ci=95, n_boot=1000,
units=None, markers='o', linestyles='-', dodge=False, join=True,
scale=1, orient=None, color=None, palette=None, errwidth=None,
capsize=None, ax=None, **kwargs)
参数:
两个例子:
tips = sns.load_dataset("tips")
sns.pointplot(x="time", y="total_bill", data=tips)
sns.pointplot(x="time", y="total_bill", hue="smoker",data=tips,estimator=np.median,
dodge=True, palette="Set2",markers=["o", "x"],linestyles=["-", "--"])
catplot() 说白了就是对前面几个分类估计图的归约,通过kind参数来选择具体的图形。
seaborn.catplot(x=None, y=None, hue=None, data=None, row=None, col=None,
col_wrap=None, estimator=<function mean>, ci=95, n_boot=1000, units=None,
order=None, hue_order=None, row_order=None, col_order=None, kind='strip',
height=5, aspect=1, orient=None, color=None, palette=None, legend=True,
legend_out=True, sharex=True, sharey=True, margin_titles=False,
facet_kws=None, **kwargs)
它和regplot(关系图)的使用方法差不多。
参数:
两个例子:
# 绘制一个小提琴图,按数据中的kind类别分组(数据中的),不要中心框线。
exercise = sns.load_dataset("exercise")
sns.catplot(x="time", y="pulse", hue="kind",data=exercise, kind="violin",inner=None)
sns.catplot(x="time", y="pulse", hue="kind",kind='bar',col="diet",
data=exercise,height=4, aspect=0.8)
histplot(直方图) 绘制单变量或双变量直方图,以显示数据集的分布。该函数可以对每个bin内计算的统计量进行归一化估计
频率、密度或概率质量,它可以添加一个平滑的曲线得到使用内核密度估计。
histplot(
data=None, *, x=None, y=None, hue=None, weights=None,
stat="count", bins="auto", binwidth=None, binrange=None,
discrete=None, cumulative=False, common_bins=True,
common_norm=True, multiple="layer", element="bars",
fill=True, shrink=1, kde=False, kde_kws=None, line_kws=None,
thresh=0, pthresh=None, pmax=None, cbar=False, cbar_ax=None, cbar_kws=None, palette=None, hue_order=None, hue_norm=None,
color=None, log_scale=None, legend=True, ax=None, **kwargs,)
参数:
两个例子:
# 随机生成1000个符合正态分布的数
np.random.seed(666)
x = np.random.randn(1000)
sns.histplot(x,kde=True)
plt.show()
# 修改更多参数,设置方块的数量,颜色为‘k’
sns.histplot(x,kde=True,bins=100,color='k')
kdeplot(核密度图) 使用核密度估计绘制单变量或双变量分布。
seaborn.kdeplot(data, data2=None, shade=False, vertical=False, kernel='gau',
bw='scott', gridsize=100, cut=3, clip=None, legend=True, cumulative=False,
shade_lowest=True, cbar=False, cbar_ax=None, cbar_kws=None, ax=None, **kwargs)
参数:
这个函数的使用是有难度的,下面逐步学习:
mean, cov = [0, 2], [(1, .5), (.5, 1)]
#这是一个多元正态分布,x和y都是长度为50的向量
x, y = np.random.multivariate_normal(mean, cov, size=50).T
sns.kdeplot(x)
plt.show()
# 接下来绘制双变量核密度图①:
sns.kdeplot(x,y,shade=True,shade_lowest=False,cbar=True,color='r')
# 接下来绘制双变量核密度图②:二色二元密度图,使用大名鼎鼎的鸢尾花数据集
iris = sns.load_dataset("iris")
setosa = iris[iris.species == "setosa"]
virginica = iris[iris.species == "virginica"]
sns.kdeplot(setosa.sepal_width, setosa.sepal_length,cmap="Reds",
shade=True, shade_lowest=False)
sns.kdeplot(virginica.sepal_width, virginica.sepal_length,cmap="Blues",
shade=True, shade_lowest=False)
plt.show()
jointplot(联合分布图) 说白了就是直方图和核密度图的组合。
seaborn.jointplot(x, y, data=None, kind='scatter', stat_func=None, color=None,
height=6, ratio=5, space=0.2, dropna=True, xlim=None, ylim=None, joint_kws=None,
marginal_kws=None, annot_kws=None, **kwargs)
# 用边缘直方图绘制散点图
tips = sns.load_dataset("tips")
sns.jointplot(x="total_bill", y="tip", data=tips,height=5)
plt.show()
# 用密度估计替换散点图和直方图,调节间隔和比例:
iris = sns.load_dataset("iris")
sns.jointplot("sepal_width", "petal_length", data=iris,kind="kde", space=0,ratio=6 ,color="r")
plt.show()
pairplot(变量关系组图) 描述数据集中的成对关系
。默认情况下,该函数将创建一个轴网格,对角线图
描述该变量的直方图分布
,非对角线图
描述两个变量之间的联合分布
。
seaborn.pairplot(data, hue=None, hue_order=None, palette=None, vars=None,
x_vars=None, y_vars=None, kind='scatter', diag_kind='auto', markers=None,
height=2.5, aspect=1, dropna=True, plot_kws=None, diag_kws=None,
grid_kws=None, size=None)
两个例子:
# 采用默认格式绘制鸢尾花数据集,这样对于分类问题来说并不能有效的观察数据情况。
iris = sns.load_dataset("iris")
sns.pairplot(iris)
plt.show()
# 使用hue="species"对不同种类区分颜色绘制,并使用不同标记:
sns.pairplot(iris, hue="species", markers=["o", "s", "D"])
regplot(回归图) 在绘制图时自动进行线性回归模型拟合。
seaborn.regplot(x, y, data=None, x_estimator=None, x_bins=None, x_ci='ci',
scatter=True, fit_reg=True, ci=95, n_boot=1000, units=None, order=1, logistic=False,
lowess=False, robust=False, logx=False, x_partial=None, y_partial=None,
truncate=False, dropna=True, x_jitter=None, y_jitter=None, label=None, color=None,
marker='o', scatter_kws=None, line_kws=None, ax=None)
tips = sns.load_dataset("tips")
sns.regplot(x="total_bill", y="tip",data=tips)
plt.show()
lmplot(网格+回归图) 相当于regplot(回归图)和网格的组合。
seaborn.lmplot(x, y, data, hue=None, col=None, row=None, palette=None,
col_wrap=None, height=5, aspect=1, markers='o', sharex=True, sharey=True,
hue_order=None, col_order=None, row_order=None, legend=True, legend_out=True,
x_estimator=None, x_bins=None, x_ci='ci', scatter=True, fit_reg=True, ci=95,
n_boot=1000, units=None, order=1, logistic=False, lowess=False, robust=False,
logx=False, x_partial=None, y_partial=None, truncate=False, x_jitter=None,
y_jitter=None, scatter_kws=None, line_kws=None, size=None)
两个例子:
# 绘制一个第三个变量的条件,并绘制不同颜色的回归图
tips = sns.load_dataset("tips")
sns.lmplot(x="total_bill", y="tip", hue="smoker", data=tips)
plt.show()
# 将变量分为多行,并改变大小:
sns.lmplot(x="total_bill", y="tip", col="day", hue="day", data=tips,
col_wrap=2, height=4)
利用热力图可以看数据表里多个特征两两的相关性,类似于色彩矩阵。
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)
两个例子:
# 绘制一个简单的numpy数组的热力图:
x = np.random.rand(10, 12)
sns.heatmap(x)
plt.show()
# 显示数字和保留几位小数,并修改数字大小字体颜色格式:
x= np.random.rand(10, 10)
sns.heatmap(x,annot=True,annot_kws={'size':9,'weight':'bold', 'color':'w'},fmt='.2f')
plt.show()
clustermap() 可以将矩阵数据集绘制为层次聚类热图。说实话不太懂。
seaborn.clustermap(data, pivot_kws=None, method='average', metric='euclidean',
z_score=None, standard_scale=None, figsize=None, cbar_kws=None, row_cluster=True,
col_cluster=True, row_linkage=None, col_linkage=None, row_colors=None, col_colors=None,
mask=None, **kwargs)
# 抛砖引玉的画一下图
iris = sns.load_dataset("iris")
species = iris.pop("species")
sns.clustermap(iris)
plt.show()
FacetGrid() 用于初始化网格对象,每一个子图都称为一个格子
。它其实就是我们之前学的relplot(),catplot()以及lmplot()这几个函数的一个上层类,我们可以根据自己的需求定制每个格子中画什么样的图形,使用更加自由。
在大多数情况下,与直接使用FacetGrid相比,使用图形级函数(例如relplot()或catart()要好得多。
seaborn.FacetGrid(data, row=None, col=None, hue=None, col_wrap=None,
sharex=True, sharey=True, height=3, aspect=1, palette=None,
row_order=None, col_order=None, hue_order=None, hue_kws=None,
dropna=True, legend_out=True, despine=True, margin_titles=False,
xlim=None, ylim=None, subplot_kws=None, gridspec_kws=None, size=None)
FacetGrid并不能直接绘制我们想要的图像,它的基本工作流程是FacetGrid使用数据集和用于构造网格的变量初始化对象。然后,可以通过调用FacetGrid.map()或将一个或多个绘图函数应用于每个子集 FacetGrid.map_dataframe(),最后,可以使用其他修改参数的方法调整绘图。
直接看例子:
# 使用TIPS数据集初始化2x2个面网格:
tips = sns.load_dataset("tips")
sns.FacetGrid(tips, col="time", row="smoker") # 2*2
plt.show()
# 然后,在每个格子上绘制一个散点图,根据列和行进行分类,描述两个变量的联合分布:
tips = sns.load_dataset("tips")
g = sns.FacetGrid(tips, col="time", row="smoker")
g = g.map(plt.scatter, "total_bill", "tip", color="c") # g.map()需要传入一个绘图函数
plt.show()
我们来对比一下FacetGrid.map()绘图与relplot()、catplot()、lmplot()绘图的区别(这里只比较relplot()来绘制散点图):
sns.relplot(x="total_bill", y="tip", color="c",col="time", hue="smoker",data=tips)
显然,在大多数情况下,与直接使用FacetGrid相比,使用图形级函数(例如relplot()或catart()要好得多。
PairGrid() 用于绘制数据集中成对关系的子图网格。它的原理和我们之前的pairplot是一样的,但是前面我们可以发现pairplot绘制的图像上、下三角形是关于主对角线对称的,而PairGrid则可修改上、下三角形和主对角线的图像形状。
iris = sns.load_dataset("iris")
g = sns.PairGrid(iris,hue="species")
g = g.map_upper(sns.scatterplot)#在上对角线子图上用二元函数绘制的图
g = g.map_lower(sns.kdeplot)#在下对角线子图上用二元函数绘制的图
g = g.map_diag(sns.kdeplot)#对角线单变量子图
plt.show()
seaborn设置风格的方法主要有三种:
set
,通用设置接口set_style
,风格专用设置接口,设置后全局风格随之改变axes_style
,设置当前图(axes级)的风格,同时返回设置后的风格系列参数,支持with关键字用法seaborn中主要有以下几个主题:
sns.set_style("whitegrid") # 白色网格背景
sns.set_style("darkgrid") # 灰色网格背景
sns.set_style("dark") # 灰色背景
sns.set_style("white") # 白色背景
sns.set_style("ticks") # 四周加边框和刻度
例子:
# 用不同风格的背景来画直方图
np.random.seed(666)
x = np.random.randn(1000)
plt.subplot(231)
plt.hist(x)
plt.title('style=matplotlib')
with sns.axes_style('darkgrid'):
plt.subplot(232)
sns.histplot(x)
plt.title('style=darkgrid')
with sns.axes_style('whitegrid'):
plt.subplot(233)
sns.histplot(x)
plt.title('style=whitegrid')
with sns.axes_style('ticks'):
plt.subplot(234)
sns.histplot(x)
plt.title('style=ticks')
with sns.axes_style('dark'):
plt.subplot(235)
sns.histplot(x)
plt.title('style=dark')
with sns.axes_style('white'):
plt.subplot(236)
sns.histplot(x)
plt.title('style=white')
plt.tight_layout()
plt.show()
相比matplotlib绘图风格,seaborn绘制的直方图会自动增加空白间隔,图像更为清爽。而不同seaborn风格间,则主要是绘图背景色的差异。
设置环境的方法也有3种:
set
,通用设置接口set_context
,环境设置专用接口,设置后全局绘图环境随之改变plotting_context
,设置当前图(axes级)的绘图环境,同时返回设置后的环境系列参数,支持with关键字用法sns.plotting_context("notebook") # 默认
sns.plotting_context("paper")
sns.plotting_context("talk")
sns.plotting_context("poster")
可以看出,4种默认绘图环境最直观的区别在于字体大小的不同,而其他方面也均略有差异。
seaborn风格多变的另一大特色就是支持个性化的颜色配置。颜色配置的方法有多种,常用方法包括以下两个:
同时,为了便于查看调色板样式,seaborn还提供了一个专门绘制颜色结果的方法palplot
。
Seaborn入门详细教程