时间序列数据是许多领域的核心,从金融市场到气象学,都需要对时间序列数据进行分析和可视化。
Python提供了丰富的库和工具,用于处理和绘制时间序列数据。
以下8种不同的绘图类型,在分析时间序列数据比较常用。
折线图是最常见的时间序列数据可视化类型之一。它显示了数据随时间的变化趋势,通常以连续的折线表示。
import matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'日期': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=30, freq='D'), '数值': [10, 15, 13, 12, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4]}df = pd.DataFrame(data)plt.plot(df['日期'], df['数值'])plt.xlabel('日期')plt.ylabel('数值')plt.title('折线图')plt.show()
散点图用于表示数据点的分布和关系,适合展示时间序列数据中的离散观测。
import matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'日期': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=30, freq='D'), '数值': [10, 15, 13, 12, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4]}df = pd.DataFrame(data)plt.scatter(df['日期'], df['数值'])plt.xlabel('日期')plt.ylabel('数值')plt.title('散点图')plt.show()
柱状图适用于展示时间序列数据的分组或分类,通常用于比较不同时间点或不同组之间的数据。
import matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'日期': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=5, freq='D'), '数值1': [10, 15, 13, 12, 18], '数值2': [5, 8, 7, 6, 10]}df = pd.DataFrame(data)df.set_index('日期', inplace=True)df.plot(kind='bar')plt.xlabel('日期')plt.ylabel('数值')plt.title('柱状图')plt.show()
面积图是折线图的一种变体,用于显示时间序列数据的趋势和数据点之间的关系。
import matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'日期': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=30, freq='D'), '数值1': [10, 15, 13, 12, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4], '数值2': [5, 8, 7, 6, 10, 12, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2]}df = pd.DataFrame(data)plt.fill_between(df['日期'], df['数值1'], df['数值2'], color='lightblue')plt.xlabel('日期')plt.ylabel('数值')plt.title('面积图')plt.show()
箱线图用于显示时间序列数据的统计分布,包括中位数、四分位数和异常值。
import matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'日期': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=30, freq='D'), '数值': [10, 15, 13, 12, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 18, 16, 14, 12, 10, 8, 6, 4]}df = pd.DataFrame(data)plt.boxplot(df['数值'])plt.xticks([1], ['数值'])plt.title('箱线图')plt.show()
饼图用于显示时间序列数据的占比和相对比例,适用于表示各部分在整体中的贡献。
import matplotlib.pyplot as plt# 创建数据labels = ['A', 'B', 'C', 'D']sizes = [15, 30, 45, 10]plt.pie(sizes, labels=labels, autopct='%1.1f%%')plt.axis('equal')plt.title('饼图')plt.show()
热图用于可视化时间序列数据的关系和相似性,通常用于呈现多维数据集。
import seaborn as snsimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'时间': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=10, freq='D'), '特征1': [3, 1, 4, 2, 6, 8, 7, 5, 9, 10], '特征2': [7, 8, 6, 9, 5, 4, 2, 3, 1, 10]}df = pd.DataFrame(data)corr_matrix = df.corr()sns.heatmap(corr_matrix, annot=True, cmap='coolwarm')plt.title('热图')plt.show()
雷达图用于展示多个维度的时间序列数据,比较不同类别或时间点的数据分布。
import matplotlib.pyplot as pltimport pandas as pd# 创建时间序列数据data = {'时间': pd.date_range(start='2023-01-01', periods=1, freq='D'), '维度1': [3], '维度2': [7], '维度3': [5], '维度4': [9], '维度5': [6]}df = pd.DataFrame(data)categories = list(df.columns[2:])values = df.iloc[:, 2:].values[0]fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))angles = [n / float(len(categories)) * 2 * 3.14159265359 for n in range(len(categories))]angles += angles[:1]plt.polar(angles, values)plt.fill(angles, values, 'b', alpha=0.1)plt.xticks(angles[:-1], categories)plt.title('雷达图')plt.show()
Python进行时间序列分析的8种常见绘图类型,每种类型都具有独特的用途和适用场景。
折线图常用于展示时间序列数据的趋势和变化,散点图用于呈现离散数据点的分布。柱状图适合比较不同时间点或组之间的数据,而面积图可以突出数据点之间的关系。箱线图有助于了解数据的分布和离群值。饼图适用于显示数据占比,热图用于呈现多维数据的关系,而雷达图展示多个维度的时间序列数据。
通过运用这些绘图技巧,可以提高对时间序列数据的洞察力,发现隐藏在数据中的信息,从而做出更明智的决策和预测。
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