7、数据可视化的艺术与科学

数据可视化的艺术与科学

1. 引言

在数据科学领域,数据可视化是理解和解释复杂数据集的重要工具。通过可视化,我们可以揭示数据中的模式、趋势和异常,从而做出更有依据的决策。本文将详细介绍如何使用Python中的可视化库,如Matplotlib和Seaborn,来创建各种类型的图表,并探讨这些图表在不同应用场景中的最佳实践。

2. 数据可视化的基础概念

数据可视化不仅仅是绘制图表,它是一种沟通手段,能够将复杂的数据转化为直观的图形,使观众更容易理解数据背后的故事。以下是数据可视化的一些关键概念:

  • 目标受众 :不同的受众对图表的需求不同,了解你的观众是选择合适图表类型的基础。
  • 数据类型 :根据数据的类型(定量或定性),选择最适合的图表类型。
  • 图表选择 :不同的图表适用于不同的数据分析需求。例如,折线图适合展示时间序列数据,而柱状图适合比较不同类别的数据。

3. 常用可视化工具

Python 提供了多种强大的可视化库,其中最常用的包括 Matplotlib 和 Seaborn。下面我们将分别介绍这两个库的基本功能和使用方法。

3.1 Matplotlib

Matplotlib 是一个非常灵活且功能丰富的绘图库,广泛应用于科学计算和数据可视化领域。它可以创建各种类型的图表,如折线图、柱状图、散点图等。

创建简单的折线图

                
提供了基于BP(Back Propagation)神经网络结合PID(比例-积分-微分)控制策略的Simulink仿真模型。该模型旨在实现对杨艺所著论文《基于S函数的BP神经网络PID控制器及Simulink仿真》中的理论进行实践验证。在Matlab 2016b环境下开发,经过测试,确保能够正常运行,适合学习和研究神经网络在控制系统中的应用。 特点 集成BP神经网络:模型中集成了BP神经网络用于提升PID控制器的性能,使之能更好地适应复杂控制环境。 PID控制优化:利用神经网络的自学习能力,对传统的PID控制算法进行了智能调整,提高控制精度和稳定性。 S函数应用:展示了如何在Simulink中通过S函数嵌入MATLAB代码,实现BP神经网络的定制化逻辑。 兼容性说明:虽然开发于Matlab 2016b,但理论上兼容后续版本,可能会需要调整少量配置以适配不同版本的Matlab。 使用指南 环境要求:确保你的电脑上安装有Matlab 2016b或更高版本。 模型加载: 下载本仓库到本地。 在Matlab中打开.slx文件。 运行仿真: 调整模型参数前,请先熟悉各模块功能和输入输出设置。 运行整个模型,观察控制效果。 参数调整: 用户可以自由调节神经网络的层数、节点数以及PID控制器的参数,探索不同的控制性能。 学习和修改: 通过阅读模型中的注释和查阅相关文献,加深对BP神经网络PID控制结合的理解。 如需修改S函数内的MATLAB代码,建议有一定的MATLAB编程基础。
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