Python可视化技术之plotnine

过往已是曾经

已于 2023-05-16 15:30:40 修改

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文章标签： python

于 2023-05-13 16:54:07 首次发布

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版权

plotnine

plotnine简介
plotnine优点
plotnine安装
plotnine导入
plotnine底层
plotnine构成
plotnine函数
plotnine语法
plotnine扩展
plotnine问题
plotnine踩坑
plotnine语录
plotnine资源

plotnine简介

Python语言的plotnine包类似于R语言的ggplot2包，两者的使用方式和语法相似

plotnine优点

plotnine的代码简洁且易学、绘制的图流畅大方即很少的代码实现不同图形的绘制

plotnine安装

plotnine可用pip包管理工具、conda环境、mamba环境进行plotnine的安装

pip安装命令为：pip install plotnine -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
conda环境命令为：conda install plotnine
mamba环境命令为：mamba install plotnine

plotnine导入

plotnine在代码中须先导入才能用其函数绘图，导入代码为：from plotnine import *

plotnine底层

plotnie与ggplot2底层都基于Wilkinson《Grammar of Graphics》一书中的图形语法

plotnine构成

Plot = Data + Aesthetics + Geometry + Facets +Statistics+Coordinates+Theme

plot（图）主要是绘制出的图
Data（数据集）主要是 data frame
Aesthetics（美学映射）主要是x，y坐标轴、颜色、大小等图形属性
Geometry（几何对象）主要是柱形图、直方图、散点图、线图、密度图等
Facets（分面）主要是指将绘图窗口划分为若干个子窗口，以生成不同子集的图形
Statistics（统计变换）主要是各种不同统计变换函数，如：stat_smooth()平滑变换
Coordinates（坐标系）主要是生成坐标系，比如：coord_cartesian() 笛卡尔坐标系
Theme（主题）主要是用来修改绘图的背景主题，如：theme_dark() 黑暗背景主题

plotnine函数

ggplot()底层绘图函数，包括data frame、color、size、shape等
geom_xxx()不同图层绘制函数，主要包括geom_point()、geom_line()等
stat_xxx()统计变换函数，包括stat_smooth()、stat_ecdf()、stat_qq()等
scale_xxx()度量调整函数，主要包括color（颜色）、size、shape（形状）
coord_xxx()笛卡尔坐标系函数，暂时不能实现极坐标系和地理空间坐标系
facet_xxx()分面系统函数，包括了按行、按列、按网格等形式分面的绘图
guides_xxx()图例调整函数，主要包括了连续型、离散型两种类型的图例
theme()主题设置函数，主要包括了图表背景颜色、网格线的间隔与颜色等

plotnine语法

语法为：(ggplot()+geom_xxx()+stat_xxx()+facet_xxx()+scale_xxx()+theme())

plotnine扩展

修改虚拟环境安装包的默认路径

找到虚拟环境对应的lib/site.py文件，修改其中的user_site（用户包）和user_base（用户脚本）

修改python大环境安装包的默认路径

找到python环境下lib/site.py文件，修改其中的user_site（用户包）和user_base（用户脚本）

Pycharm中找不到已经正常安装的三方包

重启Pycharm IDE，让其重新检索加载新安装的三方包

Jupyter Notebook打不开

重启电脑或者百度相关教程即可解决

plotnine问题

ReadTimeoutError读取超时错误

产生场景

Pycharm中通过pip安装plotnine时发生

错误原因

pip._vendor.urllib3.exceptions.ReadTimeoutErrorHTTPSConnectionPool(host='files.pythonhosted.org', port=443): Read timed out.

解决办法

# 设置安装找寻的等待时间为100ms
pip install --default-timeout=100 plotnine

ModuleNotFoundError模块未找到错误

产生场景

Pycharm中通过pip成功安装plotnine后，导入时却报错提示没有此包

错误原因

ModuleNotFoundError: No module named 'plotnine'

解决办法

# pip安装的包会在lib/site_packages（原生Python）或在envs/lib/site_packages（虚拟环境）
使用pip show packagename（pip show plotnine） 查看包的位置，然后根据包选择对应Python解释器

PackagesNotFoundError包未找到错误

产生场景

在Anaconda PowerShell Prompt（anaconda3）通过aconda环境安装plotnine，报通道无此包的错误

错误原因

The following packages are not available from current channels:  - plotnine

解决办法

# 首先登录conda官网（https://anaconda.org/），然后在搜索框搜索plotnine包，最后官网提供地址安装
# 如果此命令一直重复卡死执行，可用 Ctrl + C 强制中断命令执行后，再尝试使用其它的地址进行安装 
conda install -c "conda-forge/label/cf201901" plotnine

UnicodeDecodeError编码错误

产生场景

在Pycharm中执行plotnine的代码时，报Unicode编码错误

错误原因

UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xd5 in position 8: invalid continuation byte

解决办法

# 方法一：通过plotnine对字符编码进行设置
theme(text=element_text(family=['SimHei', 'Arial Unicode MS'])

# 方法二：通过matplotlib对字符编码进行设置
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus']=False # 用来正常显示负号
matplotlib.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei'] # 用来正常显示中文标签

plotnine踩坑

plotnine的下载建议用mamba，因为conda和pip易导致matplotlib和plotnine冲突

plotnine语录

—— plotnine开发者的语录一

plotnine一开始是为了改进ggpy中的伸缩功能，它的正式名称是“python的ggplot”。这是一个更大目标的一部分，即把这个包发展成一个支持完整绘图语法的包。事实证明，要想拥有一个图形语法系统，我们必须重新开始。

—— plotnine开发者的语录二

R编程语言有一个丰富的统计生态系统，ggplot2可以轻松地利用它。在plotnine中，我们尽了最大努力与科学python生态系统的其余部分整合在一起。尽管我们觉得我们可以在这个集成上做得更多，但是尽管语言存在差异，熟悉ggplot2的用户应该对使用plotnine感到舒适和高效。

—— Hadely（多产的R包开发者）对Wilkinson图形语法的描述语录

一张统计图形就是从数据到几何对象(geometric object, 缩写为geom, 包括点、线、条形等)的图形属性(aesthetic attributes,缩写为aes, 包括颜色、形状、大小等)的一个映射。此外, 图形中还可能包含数据的统计变换(statistical transformation, 缩写为stats), 最后绘制在某个特定的坐标系(coordinate system, 缩写为coord)中, 而分面(facet, 指将绘图窗口划分为若干个子窗口)则可以用来生成数据中不同子集的图形。