Python实战:绘制直方图的示例代码,数据可视化获取样本分布特征

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一、初步

对于大量样本来说,如果想快速获知其分布特征,最方便的可视化方案就是直方图,即统计落入不同区间中的样本个数。

以正态分布为例

python 复制代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
xs = np.random.normal(0, 1, size=(5000))
fig = plt.figure()
for i,b in enumerate([10, 50, 100, 200],1):
    ax = fig.add_subplot(2,2,i)
    plt.hist(xs, bins=b)
plt.show()

其中bins参数用于调控区间个数,出图结果如下

二、参数

直方图函数的定义如下

python 复制代码
hist(x, bins=None, range=None, density=False, weights=None, cumulative=False, bottom=None, histtype='bar', align='mid', orientation='vertical', rwidth=None, log=False, color=None, label=None, stacked=False, *, data=None, **kwargs)

除了x和bins之外,其他参数含义为

  • range 绘图区间,默认将样本所有范围纳入其中
  • density 为True时,纵坐标单位是占比
  • weights 与x个数相同,表示每个值所占权重
  • cumulative 为True时,将采取累加模式
  • bottom y轴起点,有了这个,可以对直方图进行堆叠
  • histtype 绘图类型
  • align 对其方式,可选left, mid, right三种,代表左中右
  • oritentation 绘制方向,可选vertical和horizontal两种
  • rwitdth 数据条宽度
  • log 为True时,开启对数坐标
  • color, label 颜色,标签
  • stacked

三、绘图类型

histtype共有4个选项,分别是bar, barstacked, step以及stepfilled,其中barstacked表示堆叠,下面对另外三种参数进行演示

python 复制代码
types = ['bar', 'step', 'stepfilled']
fig = plt.figure()
for i,t in enumerate(types,1):
    ax = fig.add_subplot(1,3,i)
    plt.hist(xs, bins=50, histtype=t, rwidth=0.5)
plt.show()

效果如下

堆叠直方图,就是把多个直方图叠在一起

python 复制代码
bins = [10, 30, 100]
ws = [1, 0.7, 0.5]
for b,w in zip(bins, ws):
    print(b,w)
    plt.hist(xs, bins=b, density=True, 
        histtype='barstacked', rwidth = w, alpha=w)
plt.show()

效果如下

四、多组数据直方图对比

直方图中设置了rwidth选项,这意味着可以通过合理安排数据条宽度,以实现多组数据直方图在一个图像中更加

python 复制代码
N = 10000
labels = ["norm", "power", "poisson"]
data = np.array([
    np.random.normal(0, 1, size=N)**2,
    np.random.power(5, size=N),
    np.random.uniform(0, 1, size=N)
]).T
plt.hist(data, 50, density=True, range=(0,1), label=labels)
plt.legend()
plt.show()

其中,data为3组统计数据,hist函数会自行规划画布,效果如下


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