Python数据可视化之美：专业图表绘制指南（全彩）

本书主要介绍如何使用Python 中的matplotlib、Seaborn、plotnine、Basemap 等包绘制专业图表。本书首先介绍Python 语言编程的基础知识，以及NumPy 和Pandas 的数据操作方法；再对比介绍matplotlib、Seaborn 和plotnine 的图形语法。本书系统性地介绍了使用matplotlib、Seaborn 和plotnine 绘制类别对比型、数据关系型、时间序列型、整体局部型、地理空间型等常见的二维和三维图表的方法。另外，本书也介绍了商业图表与学术图表的规范与差异，以及如何使用matplotlib 绘制HTML 交互页面动画。

张杰【狮猿狗】数据分析-工业设计狮，程序猿，科研狗；微信公众号【EasyShu】联合主创；著有15篇SCI(E)和SSCI学术论文；出版专著《Excel 数据之美：科学图表与商业图表的绘制》《R语言数据可视化之美：专业图表绘制指南》《Python数据可视化之美：专业图表绘制指南》；多届中国R会议数据可视化演讲嘉宾；学术研究方向为颜色科学、机器视觉、数据分析与可视化等。

系统性地介绍Python 的绘图语法系统，包括matplotlib、Seaborn、plotnine 包，以及用于地理空间数据可视化的Basemap 包。

常见的二维和三维图表的绘制方法，包括简单的柱形图系列、条形图系列、折线图系列、地图系列等。

本书主要介绍如何使用Python 中的matplotlib、Seaborn、plotnine、Basemap 等包绘制专业图表。本书首先介绍Python 语言编程基础知识，以及NumPy 和Pandas 的数据操作方法；再对比介绍matplotlib、Seaborn 和plotnine 的图形语法。本书系统性地介绍了使用matplotlib、Seaborn 和plotnine绘制类别对比型、数据关系型、时间序列型、整体局部型、地理空间型等常见的二维和三维图表的方法。另外，本书也介绍了商业图表与学术图表的规范与差异，以及如何使用matplotlib 绘制HTML交互页面动画。

本书定位

人生苦短，我用Python！

现在Python 语言越来越流行，尤其是在机器视觉、机器学习与深度学习等领域。但是数据可视化一直是其短板，特别是相对R 语言而言。R 语言以ggplot2 包及其拓展包人性化的绘图语法大受用户的喜爱，特别是生物信息与医学研究者。市面上有两本很经典的R ggplot2 教程：ggplot2 Elegant Graphics for Data Analysis 和R Graphics Cookbook，这两本书重点介绍了ggplot2 包的绘图语法及常见图表的绘制方法。另外，《R 语言数据可视化之美：专业图表绘制指南（增强版）》基于R 中的ggplot2包及其拓展包等，系统性地介绍了几乎所有常见的二维和三维图表的绘制方法。

所以，笔者认为很有必要系统性地介绍Python 的绘图语法系统，包括最基础也最常用的matplotlib、常用于统计分析的Seaborn、最新出现的类似R ggplot2 语法的plotnine 包，以及用于地理空间数据可视化的Basemap 包。本书首先介绍数据可视化基础理论，然后系统性地介绍了几乎所有常见的二维和三维图表的绘制方法，包括简单的柱形图系列、条形图系列、折线图系列、地图系列等。

目录
第1 章 Python 编程基础 1
1．1 Python 基础知识 ． 2
1．1．1 Python 3．7 的安装 ． 2
1．1．2 包的安装与使用 ． 3
1．1．3 Python 基础操作 ． 4
1．2 6 种常用数据结构 5
1．2．1 列表 ． 5
1．2．2 字典 ． 6
1．2．3 元组 ． 6
1．3 控制语句与函数编写 ． 6
1．3．1 控制语句 ． 6
1．3．2 函数编写 ． 8
第2 章 数据处理基础 ． 10
2．1 NumPy：数值运算 11
2．1．1 数组的创建 11
2．1．2 数组的索引与变换 ． 12
2．1．3 数组的组合 ． 13
2．1．4 数组的统计函数 ． 14
2．2 Pandas：表格处理 15
2．2．1 Series 数据结构 ． 15
2．2．2 数据结构：DataFrame 16
2．2．3 数据类型：Categorical ． 18
2．2．4 表格的变换 ． 19
2．2．5 变量的变换 ． 20
2．2．6 表格的排序 ． 20
2．2．7 表格的拼接 ． 21
2．2．8 表格的融合 ． 22
2．2．9 表格的分组操作 ． 23
2．2．10 数据的导入与导出 ． 26
2．2．11 缺失值的处理 ． 28
第3 章 数据可视化基础 29
3．1 matplotlib ． 33
3．1．1 图形对象与元素 ． 33
3．1．2 常见图表类型 ． 36
3．1．3 子图的绘制 ． 38
3．1．4 坐标系的变换 ． 41
3．1．5 图表的导出 ． 44
3．2 Seaborn 44
3．2．1 常见图表类型 ． 45
3．2．2 图表风格与颜色主题 ． 46
3．2．3 图表的分面绘制 ． 48
3．3 plotnine 50
3．3．1 geom_???()与stat_???() 51
3．3．2 美学参数映射 ． 54
3．3．3 度量调整 ． 58
3．3．4 坐标系及其度量 ． 64
3．3．5 图例 ． 69
3．3．6 主题系统 ． 71
3．3．7 分面系统 ． 73
3．3．8 位置调整 ． 74
3．4 可视化色彩的运用原理 ． 76
3．4．1 RGB 颜色模式 76
3．4．2 HSL 颜色模式 ． 77
3．4．3 LUV 颜色模式 79
3．4．4 颜色主题的搭配原理 ． 80
3．4．5 颜色主题方案的拾取使用 ． 84
3．4．6 颜色主题的应用案例 ． 87
3．5 图表的基本类型 ． 91
3．5．1 类别比较 ． 91
3．5．2 数据关系 ． 92
3．5．3 数据分布 ． 93
3．5．4 时间序列 ． 94
3．5．5 局部整体 ． 94
3．5．6 地理空间 ． 95
第4 章 类别比较型图表 96
4．1 柱形图系列 ． 97
4．1．1 单数据系列柱形图 ． 98
4．1．2 多数据系列柱形图 ． 100
4．1．3 堆积柱形图 ． 101
4．1．4 百分比堆积柱形图 ． 102
4．2 条形图系列 ． 104
4．3 不等宽柱形图 ． 105
4．4 克利夫兰点图 ． 106
4．5 坡度图 ． 108
4．6 南丁格尔玫瑰图 110
4．7 径向柱图 114
4．8 雷达图 117
4．9 词云图 119
第5 章 数据关系型图表 122
5．1 散点图系列 ． 123
5．1．1 趋势显示的二维散点图 ． 123
5．1．2 分布显示的二维散点图 ． 131
5．1．3 气泡图 ． 136
5．1．4 三维散点图 ． 139
5．2 曲面拟合 ． 142
5．3 等高线图 ． 145
5．4 散点曲线图系列 ． 147
5．5 瀑布图 ． 149
5．6 相关系数图 ． 156
第6 章 数据分布型图表 159
6．1 统计直方图和核密度估计图 ． 161
6．1．1 统计直方图 ． 161
6．1．2 核密度估计图 ． 161
6．2 数据分布图表系列 ． 165
6．2．1 散点数据分布图系列 ． 166
6．2．2 柱形分布图系列 ． 168
6．2．3 箱形图系列 ． 169
6．2．4 小提琴图 ． 175
6．3 二维统计直方图和核密度估计图 ． 179
6．3．1 二维统计直方图 ． 179
6．3．2 二维核密度估计图 ． 180
第7 章 时间序列型图表 184
7．1 折线图与面积图系列 ． 185
7．1．1 折线图 ． 185
7．1．2 面积图 ． 185
7．2 日历图 ． 192
7．3 量化波形图 ． 195
第8 章 局部整体型图表 199
8．1 饼状图系列 ． 200
8．1．1 饼图 ． 200
8．1．2 圆环图 ． 202
8．2 马赛克图 ． 203
8．3 华夫饼图 ． 206
8．4 块状/点状柱形图系列 208
第9 章 高维数据型图表 213
9．1 高维数据的变换展示 ． 215
9．1．1 主成分分析法 ． 215
9．1．2 t-SNE 算法 217
9．2 分面图 ． 218
9．3 矩阵散点图 ． 221
9．4 热力图 ． 224
9．5 平行坐标系图 ． 227
9．6 RadViz 图 229
第10 章 地理空间型图表 231
10．1 不同级别的地图 ． 232
10．1．1 世界地图 ． 232
10．1．2 国家地图 ． 238
10．2 分级统计地图 ． 241
10．3 点描法地图 ． 244
10．4 带柱形的地图 ． 248
10．5 等位地图 ． 250
10．6 点状地图 ． 252
10．7 简化示意图 ． 256
10．8 邮标法 ． 260
第11 章 数据可视化案例 263
11．1 商业图表绘制示例 ． 264
11．1．1 商业图表绘制基础 264
11．1．2 商业图表绘制案例① 269
11．1．3 商业图表绘制案例② 270
11．2 学术图表绘制示例 ． 273
11．2．1 学术图表绘制基础 274
11．2．2 学术图表绘制案例 276
11．3 数据分析与可视化案例 ． 278
11．3．1 示意地铁线路图的绘制 278
11．3．2 实际地铁线路图的绘制 280
11．3．3 地铁线路图的应用 281
11．4 动态数据可视化演示 ． 286
11．4．1 动态条形图的制作 286
11．4．2 动态面积图的制作 291
11．4．3 三维柱形地图动画的制作 296
参考文献 ． 301