Python的那些事第三十六篇：基于 Vega 和 Vega-Lite 的数据可视化解决方案，Altair 声明式可视化库

Altair 声明式可视化库：基于 Vega 和 Vega-Lite 的数据可视化解决方案

摘要

在数据科学和分析领域，有效的数据可视化是理解数据、发现模式和传达见解的关键。Python 作为数据科学的主要编程语言之一，提供了多种数据可视化库。其中，Altair 是一个基于 Vega 和 Vega-Lite 的声明式可视化库，以其简洁的语法和强大的功能而受到广泛关注。本文将详细介绍 Altair 的基本概念、特点、安装与配置、基础用法、高级功能、应用案例，并与其他可视化库进行比较，以帮助读者更好地理解和应用 Altair。

关键词

Altair；声明式可视化；Vega；Vega-Lite；数据可视化；交互式图表

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一、引言

数据可视化是数据分析的重要组成部分，它能够帮助我们更直观地理解数据、发现数据中的模式和趋势。Python 作为数据科学领域的主流编程语言，拥有众多强大的数据可视化库，如 Matplotlib、Seaborn、Plotly 等。然而，这些库各有优缺点，例如 Matplotlib 虽然功能强大，但语法相对复杂；Seaborn 则在 Matplotlib 的基础上提供了更高级的接口，但仍然需要较多的代码来实现复杂的图表。而 Altair 作为一个基于 Vega 和 Vega-Lite 的声明式可视化库，通过简洁的语法和美观的默认设置，使用户能够快速生成复杂的交互式图表，尤其适用于统计分析和探索性数据分析。

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二、Altair 的基本概念

（一）声明式可视化

声明式可视化是一种通过描述数据与视觉属性之间的关系来创建图表的方法，而不是直接绘制图形。这种方式使得用户可以专注于数据的本质和表达，而不必关注如何实现具体的绘图细节。Altair 采用了声明式可视化的方法，用户只需通过简洁的代码描述数据和图表的属性，即可生成复杂的图表。

（二）Vega 和 Vega-Lite

Vega 是一个基于 Web 的可视化语法，它允许用户以声明式的方式构建交互式的图表和可视化图形。Vega-Lite 是 Vega 的一个高级封装，提供了一套更简洁的语法，使得用户可以更快速地创建常见的可视化图表。Altair 基于 Vega 和 Vega-Lite 构建，继承了它们的优点，同时提供了更简洁的 Python 接口。

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三、Altair 的特点

（一）简洁的语法

Altair 的语法简洁明了，用户可以通过少量的代码快速创建复杂的图表。例如，创建一个散点图只需要几行代码：

import altair as alt
from vega_datasets import data

cars = data.cars()

chart = alt.Chart(cars).mark_point().encode(
    x='Horsepower',
    y='Miles_per_Gallon',
    color='Origin'
)

（二）美观的默认设置

Altair 提供了美观的默认设置，使得生成的图表在视觉上具有吸引力，无需用户进行过多的样式调整。这使得用户可以专注于数据的分析和表达，而不需要花费大量时间调整图表的外观。

（三）交互式图表

Altair 支持创建交互式图表，用户可以通过鼠标悬停、选择、缩放等操作与图表进行交互，从而更深入地探索数据。例如