变量的离散化——自然断点法

该博客介绍了如何利用Python的jenkspy库进行自然断点法的数据离散化,通过读取Excel文件,计算各列的分段点,并对数据进行编码。步骤包括确定分段点和根据分段点对数据进行分类,适用于空间计量之外的一般数据处理。

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        在数据的离散化中有很多方法,如聚类分析、均值划分等等。自然断点法也是一种常用方法,在空间计量中可能都是现成的软体如Arcgis、geoda等点一下就出来了,但对于一般数据的划分应该怎么办呢?今天基于python的jenkspy库记录一下~

step1:自然断点

import pandas as pd
import jenkspy
import numpy as np

df = pd.read_excel('amos数据.xlsx')
ret={}
for col_name in df:
    col = df[col_name]
    breaks = jenkspy.jenks_breaks(col, nb_class=6) 
    ret[col_name] = breaks

out_df = pd.DataFrame(ret)

        输出结果就是分段点的临界值:

 step2:编码

seg=[]
result=[]
for i in range(26):#列数
    data=df.iloc[:,i]
    for j in data:
        if j<=out_df.iloc[:,i][0]:
            j=1
        elif j<=out_df.iloc[:,i][1]:
            j=2
        elif j<=out_df.iloc[:,i][2]:
            j=3
        elif j<=out_df.iloc[:,i][3]:
            j=4
        elif j<=out_df.iloc[:,i][4]:
            j=5
        elif j<=out_df.iloc[:,i][5]:
            j=6
        else:
            j=7
        seg.append(j)
    
    result.append(seg)#是 list of list格式
   
result = np.array(result).T

输出结果为:

### 自然断点简介 自然断点(Jenks Natural Breaks),也称为 Jenks 优化方,是一种用于分类数据的方。这种方旨在最小化类内差异并最大化类间差异,从而使得每一组内的相似度最高而不同组之间的区别最大。 为了在 Matplotlib 中实现自然断点的数据可视化,可以借助 `pandas` 和 `mapclassify` 库来进行数据处理和分类,再利用 Matplotlib 进行绘图[^1]。 ### Python 示例代码展示自然断点的应用 下面是一段基于 Python 的示例代码,展示了如何使用自然断点对地理空间数据进行分类,并用 Matplotlib 可视化这些数据: ```python import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mapclassify.classifiers import JenksNaturalBreaks # 假设我们有一系列数值型数据代表某个属性值分布 data_values = np.random.poisson(lam=5.0, size=100) # 使用 Jenks 自然断点计算分位数边界 classifier = JenksNaturalBreaks(k=5) # k 表示希望分成多少个区间 classifier.fit(data_values) # 将原始数据按照分类器的结果映射到不同的级别上 classified_data = classifier.yb # 准备画布 plt.figure(figsize=(10, 6)) # 绘制直方图显示各区间数量分布 n, bins, patches = plt.hist(classified_data, bins=np.arange(-0.5, max(classified_data)+1.5), edgecolor='black') # 对应于各个区间的颜色填充 for i in range(len(patches)): patches[i].set_facecolor(plt.cm.viridis(i / (len(patches)-1))) # 添加标题与坐标轴标签 plt.title('Visualization of Data Classified by Jenks Natural Break Method') plt.xlabel('Class Interval Index') plt.ylabel('Frequency') # 展示图形 plt.show() ``` 这段代码首先生成了一组泊松分布随机整数作为模拟数据集;接着定义了一个具有五个级别的 Jenks 断点分类器实例,并将其应用于上述数据集中;最后通过 Matplotlib 来呈现经过分类后的结果,其中每个条形的颜色反映了其所属的等级范围[^2]。
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