Python科研数据可视化技术

在过去的20 年中,随着社会产生数据的大量增加,对数据的理解、解释与决策的需求也随之增加。而固定不变是人类本身,所以我们的大脑必须学会理解这些日益增加的数据信息。所谓"一图胜千言",对于数量、规模与复杂性不断增加的数据,优秀的数据可视化也变得愈加重要。

近年来,Python编程语言受到越来越多科研人员的喜爱,在多个编程语言排行榜中持续夺冠。本文依托Python开发工具,帮助掌握Python编程基础知识,以及Matplotlib、Seaborn、Bokeh、Pyecharts、Plotly、Altair、NetworkX、Basemap、Geoplotlib等常用可视化库的基本绘图及高级绘图技巧等内容。

目 标:

1、掌握Python编程基础知识(环境搭建、基本语法、流程控制、Numpy&Pandas等常用的模块库等);

2、掌握Matplotlib基本图形(线形图、柱状图、饼图、气泡图、直方图、箱线图、散点图等)和高级图形(3D图、等高线图、棉棒图、哑铃图、漏斗图、树状图、华夫饼图等)的绘制方法和技巧(图形样式的美化、图形的布局等);

3、掌握Seaborn图形绘制方法和技巧(下载与安装、基本图形的绘制、风格与颜色管理、多图绘制等);

4、掌握Bokeh图形绘制方法和技巧(下载与安装、基本图形的绘制、数据类型与转换、视图属性等);

5、掌握Pyecharts图形绘制方法和技巧(下载与安装、Pyecharts基础知识、常用图形的绘制、组合图形的绘制等);

6、掌握Plotly图形绘制方法和技巧(下载与安装、基本语法、基本图形绘制等);

7、掌握其它可视化模块库的使用方法和技巧(交互式可视化库Altair、复杂网络可视化库NetworkX、地图可视化库Basemap、地理空间数据可视化库Geoplotlib等);

8、通过实操掌握各种编程技巧;

第一章、Python编程基础

1、Python环境搭建(Python软件下载、安装与版本选择;PyCharm下载、安装;Python之Hello World;第三方模块的安装与使用;Python 2.x与Python 3.x对比)

2、Python基本语法(Python变量命名规则;Python基本数学运算;Python常用变量类型的定义与操作;Python程序注释)

3、Python流程控制(条件判断;for循环;while循环;break和continue关键字;嵌套循环与可变循环)

4、Numpy模块库(Numpy的安装;ndarray类型属性与数组的创建;数组索引与切片;Numpy常用函数简介与使用)

5、Pandas模块库(DataFrame数据结构、表格的变换、排序、拼接、融合、分组操作等)

6、图形的基本类型(类别比较、数据关系、数据分布、时间序列、局部整体、地理空间等)

第二章、Matplotlib图形绘制

1、Matplotlib的安装

2、基本图形绘制(线形图、柱状图、饼图、气泡图、直方图、箱线图、散点图等)

3、图形样式的美化(颜色、线型、标记、字体等属性的修改)

4、图形的布局(多个子图绘制、规则与不规则布局绘制、向画布中任意位置添加坐标轴)

5、高级图形绘制(3D图、等高线图、棉棒图、哑铃图、漏斗图、树状图、华夫饼图等)

第三章、Seaborn图形绘制

1、Seaborn简介与安装

2、Seaborn基本图像的绘制(统计关系、分类数据、数据集分布等)

3、Seaborn风格与颜色管理

4、Seaborn多图的绘制

第四章、Bokeh图形绘制

1、Bokeh简介与安装

2、Bokeh基本图形的绘制(散点图、气泡图、折线图、时间序列、柱状图、直方图、饼图、环图、旭日图、雷达图、箱线图、面积图、色块图、仪表盘、火柴图、关系图等)

3、数据类型与转换(列表List、字典Dict、Numpy数组、Pandas DataFrame、Bokeh ColumnDataSource等)

4、视图属性(主题、配色、属性、数据交互等)

第五章、Pyecharts图形绘制

1、Pyecahrts简介与安装

2、Pyecharts基础知识(快速绘制图表、认识图表类、配置项、渲染图表)

3、常用图表的绘制(折线图、饼图、圆环图、散点图、柱状图、漏斗图、桑基图等)

4、组合图表的绘制(并行多图、顺序多图、选项卡多图、时间线轮播多图等)

第六章、Plotly图形绘制

1、Plotly简介与安装

2、Plotly绘图语法

3、Plotly基本图形绘制

第七章、其他可视化模块库简介

1、交互式可视化库Altair的安装与使用

2、复杂网络可视化库NetworkX的安装与使用

3、地图可视化库Basemap的安装与使用

4、地理空间数据可视化库Geoplotlib的安装与使用

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