Python语言科研绘图与学术图表绘制从入门到精通

《Python语言科研绘图与学术图表绘制从入门到精通》系统介绍了使用Python语言进行数据处理、分析和科研绘图的相关知识和技能。
全书共11章，第1章讲解Python基础，第2章讲解数据处理与分析，第3章讲解科研绘图与学术图表绘制库，第4章讲解绘制单变量图形，第5章讲解绘制双变量图形，第6章讲解绘制多变量图形，第7章讲解绘制其他2D图形，第8章讲解绘制3D图形，第9章讲解地理信息可视化，第10章讲解数据学术报告、论文和出版，第11章讲解实战训练营。
《Python语言科研绘图与学术图表绘制从入门到精通》包含大量实例，内容由浅入深，循序渐进，既可作为Python与数据科学相关技能的教材，也可作为研究人员的实用手册，尤其适合需要绘制高质量科研图表的研究人员和在读研究生。

关东升，国内著名技术专家，架构师，项目经理、技术顾问，技术图书作家，51CTO学院金牌讲师。
擅长技术：移动开发、前后端技术、游戏开发、数据库开发与设计、软件架构设计等多种IT技术。
20年教学经验：教授近万名学员，近期为中国移动、中国联通、南方航空、中石油、工商银行、平安银行和天津港务局等企事业单位授课。

1.零基础高效入门：通过软件操作、实战案例及图文、代码结合的方式，实现从入门到精通的快速学习。

2.掌握多元科研绘图：涵盖科研绘图基础、各类图形绘制技巧，包括变量、极坐标、2D、3D及地理信息可视化等。

3.实用与艺术结合：全彩印刷，结合多个领域案例，展示绘图的艺术性与实用性。

4.学术报告与出版指导：专业指导如何根据不同出版和期刊要求，绘制高质量图表。

随着数据科学和人工智能技术的发展，Python语言已成为科研工作尤其是数据处理和可视化的重要工具。然而，大多数科研人员缺乏使用Python绘制高质量学术图表的知识和经验。本书提供了系统、专业、实用的Python科研绘图教程，正好供有需要的读者使用。

本书内容涵盖使用Python进行数据处理分析、学术图表绘制的方方面面。在介绍
Python语言基础知识后，详细介绍了NumPy、Pandas、Matplotlib、Seaborn等重要库和工具的用法。接着深入探讨了各类图表的绘制方法，从简单的单变量图表到复杂的多变量图表、地理信息图表以及3D图表。本书特别将注意力放在科研中常用图表类型的绘制，每种图表都配有具体实际数据的示例。最后还介绍了撰写学术报告以及发表研究成果的相关内容。

谁需要这本书？

这本书适合以下类型的读者：

*学术界的研究人员和教育工作者；
*硕士研究生和博士研究生；
*科研机构和实验室的科学家；
*工程师和技术人员；
*数据分析师和数据科学家；
*政府部门的政策制定者；
*企业领域的专业人员。

感谢

感谢所有参与本书内容编写和知识分享的Python社区成员。你们丰富的经验和技能，使本书的内容更加实用和优质。没有你们的无私奉献，这本书就不会有今天的成果。

最后，衷心祝愿每一位读者在学习和使用本书后，能够在科研工作尤其是数据分析和学术绘图方面取得进步和成果。希望本书可以成为您分析科研数据和提高学术图表质量的有效工具。

第1章Python基础
1.1Python语言简介
1.1.1Python的应用领域
1.1.2Python的特点
1.2Python环境搭建
1.2.1安装Python
1.2.2IDE工具
1.2.3安装JupyterNotebook
1.2.4启动JupyterNotebook
1.3第一个Python程序
1.3.1使用JupyterNotebook编写和运行第一个Python程序
1.3.2编写脚本文件运行第一个Python程序
1.4Python语法基础
1.4.1标识符
1.4.2关键字
1.4.3变量声明
1.4.4语句
1.4.5代码块
1.4.6模块
1.5数据类型与运算符
1.5.1数据类型
1.5.2运算符
1.6控制语句
1.6.1分支语句
1.6.2循环语句
1.6.3跳转语句
1.7序列
1.7.1索引操作
1.7.2序列切片
1.7.3可变序列——列表
1.7.4不可变序列——元组
1.7.5列表推导式
1.8集合
1.8.1创建集合
1.8.2集合推导式
1.9字典
1.9.1创建字典
1.9.2字典推导式
1.10字符串类型
1.10.1字符串表示方式
1.10.2字符串格式化
1.11函数
1.11.1匿名函数与lambda表达式
1.11.2数据处理中的两个常用函数
1.12文件读取
1.13本章总结
第2章数据处理与分析
2.1NumPy数组
2.1.1安装NumPy库
2.1.2创建数组
2.1.3指定数组数据类型
2.2二维数组
2.2.1创建二维数组
2.2.2数组的属性
2.2.3数组的轴
2.3三维数组
2.4访问数组
2.4.1索引访问
2.4.2切片访问
2.4.3花式索引
2.5Pandas库
2.5.1为什么选择Pandas
2.5.2安装Pandas库
2.6Series数据结构
2.6.1理解Series数据结构
2.6.2创建Series对象
2.6.3访问Series数据
2.6.4通过下标访问Series数据
2.6.5通过切片访问Series数据
2.7DataFrame数据结构
2.8访问DataFrame数据
2.8.1访问DataFrame列
2.8.2访问DataFrame行
2.8.3切片访问
2.9读写数据
2.9.1CSV文件
2.9.2读取CSV文件数据
2.9.3示例：从CSV文件读取全国总人口10年数据
2.9.4读取Excel文件数据
2.9.5示例：从Excel文件读取全国总人口10年数据
2.9.6读取SQL数据库
2.9.7示例：从数据库读取苹果股票数据
2.10本章总结
第3章科研绘图与学术图表绘制库
3.1Matplotlib简介
3.1.1安装Matplotlib
3.1.2Matplotlib基本绘图概念
3.1.3使用Matplotlib绘图
3.1.4自定义图形样式和标签
3.1.5多图形和子图的创建
3.2Seaborn简介
3.2.1使用Seaborn绘图的主要优点
3.2.2安装Seaborn库
3.2.3设置Seaborn的样式
3.2.4控制图表的颜色
3.2.5Seaborn库内置数据集
3.3本章总结
第4章绘制单变量图形
4.1单变量图形的特点
4.2直方图
4.2.1绘制直方图
4.2.2示例：绘制空气温度分布直方图
4.3箱线图
4.3.1箱线图的应用
4.3.2示例：绘制婴儿出生数据箱线图
4.3.3分类箱线图
4.3.4示例：绘制婴儿出生数据分类箱线图
4.4密度图
4.4.1密度图的应用
4.4.2绘制密度图
4.4.3示例：绘制德国每日电力消耗密度图
4.5小提琴图
4.5.1小提琴图与密度图的区别
4.5.2示例：绘制德国每日电力消耗小提琴图
4.5.3示例：绘制婴儿出生数据小提琴图
4.6饼图
4.6.1绘制饼图
4.6.2示例：绘制婴儿性别比例饼图
4.7环状图
4.8本章总结
第5章绘制双变量图形
5.1散点图
5.1.1绘制散点图
5.1.2示例：绘制汽车燃油效率散点图
5.1.3带状散点图
5.1.4示例：绘制汽车燃油效率带状散点图
5.1.5蜂群状散点图
5.1.6示例：绘制汽车燃油效率蜂群状散点图
5.1.7分类散点图
5.2折线图
5.2.1绘制折线图
5.2.2示例：绘制婴儿出生数据折线图
5.2.3分类折线图
5.2.4示例：绘制性别分类折线图
5.3面积图
5.3.1绘制面积图
5.3.2示例：绘制婴儿出生数据面积图
5.4柱状图
5.4.1柱状图的应用
5.4.2绘制柱状图
5.4.3示例：绘制不同汽车型号的燃油效率柱状图
5.5条形图
5.5.1条形图与柱状图的区别
5.5.2示例：绘制不同汽车型号的燃油效率条形图
5.6热力图
5.6.1热力图的应用
5.6.2绘制热力图
5.7双变量核密度图
5.7.1绘制双变量核密度图
5.7.2示例：绘制乘客数量双变量核密度图
5.8线性回归图
5.8.1线性回归图的应用
5.8.2绘制线性回归图
5.8.3示例：绘制钻石克拉数与价格的线性回归图
5.9联合图
5.9.1绘制联合图
5.9.2示例：绘制钻石数据集联合图
5.10本章总结
第6章绘制多变量图形
6.1气泡图
6.1.1气泡图的应用
6.1.2气泡图与散点图的区别
6.1.3绘制气泡图
6.1.4示例：绘制空气质量气泡图
6.2堆积折线图
6.2.1绘制堆积折线图
6.2.2示例：绘制苹果公司股票OHLC堆积折线图
6.3堆积面积图
6.3.1堆积面积图的应用
6.3.2绘制堆积面积图
6.3.3示例：绘制苹果公司股票OHLC堆积面积图
6.4堆积柱状图
6.4.1堆积柱状图的应用
6.4.2绘制堆积柱状图
6.4.3示例：绘制玻璃特征堆积柱状图
6.5平行坐标图
6.5.1绘制平行坐标图
6.5.2示例：绘制高温和低温条件下的数据差异平行坐标图
6.6矩阵图
6.6.1相关性矩阵图
6.6.2示例：绘制不同汽车型号性能相关性热力图
6.6.3散点矩阵图
6.6.4示例：绘制车辆特征散点矩阵图
6.6.5密度矩阵图
6.6.6示例：绘制车辆特征密度矩阵图
6.7分面网格分类图
6.7.1绘制分面网格分类图
6.7.2示例：绘制不同制造商的汽车公路里程分布分面网格图
6.8本章总结
第7章绘制其他2D图形
7.1雷达图
7.1.1绘制雷达图
7.1.2示例：绘制问卷调查结果雷达图
7.2矩形树状图
7.2.1绘制矩形树状图
7.2.2示例：绘制车辆分类矩形树状图
7.3三元相图
7.3.1三元相图的应用
7.3.2创建三元相图
7.3.3示例：绘制铜锌镍合金三元相图
7.4峰峦图
7.4.1绘制峰峦图
7.4.2示例：绘制不同车型的城市和高速公路里程的峰峦图
7.5本章总结
第8章绘制3D图形
8.1绘制3D图形库
8.23D静态图形
8.2.13D散点图
8.2.2绘制3D散点图
8.2.3示例：绘制玻璃属性3D散点图
8.2.43D线图
8.2.5绘制3D线图
8.2.6示例：绘制鸢尾花花萼和花瓣的关系3D线图
8.2.73D曲面图
8.2.8绘制3D曲面图
8.2.9示例：绘制伊甸火山3D曲面图
8.2.103D网格图
8.2.11绘制3D网格图
8.2.12示例：绘制伊甸火山3D网格图
8.3交互式3D图形
8.3.1绘制交互式3D散点图
8.3.2绘制交互式3D曲面图
8.3.3绘制交互式3D网格图
8.4本章总结
第9章地理信息可视化
9.1地图散点图
9.1.1绘制地图散点图
9.1.2绘制加利福尼亚州各城市数据
9.2地图热力图
9.2.1创建地图热力图
9.2.2示例：绘制加利福尼亚州城市人口密度热力图
9.3等值线图
9.3.1创建等值线图
9.3.2示例：绘制伊甸火山地形图的等值线图
9.4本章总结
第10章数据学术报告、论文
10.1使用JupyterNotebook撰写学术论文
10.1.1设置文档结构
10.1.2导出文档
10.2使用ChatGPT工具辅助制作报告
10.2.1思维导图在数据学术报告中的作用
10.2.2绘制思维导图
10.2.3使用ChatGPT绘制思维导图
10.2.4示例：使用Markdown绘制“基于机器学习的信用评分模型研究”思维导图
10.2.5示例：使用PlantUML绘制“基于机器学习的信用评分模型研究”思维导图
10.2.6使用ChatGPT制作电子表格
10.2.7示例：模型评估指标比较Markdown表格
10.2.8示例：模型评估指标比较CSV表格
10.3本章总结
第11章实战训练营
11.1案例1：用t检验评估X药品治疗效果对比分析
11.1.1步骤1：数据准备
11.1.2步骤2：假设检验
11.1.3步骤3：结果解释
11.1.4步骤4：可视化
11.2案例2：美国大豆品种数据集可视化分析
11.2.1步骤1：数据准备
11.2.2步骤2：清洗数据
11.2.3不同大豆品种的样本数量分布柱状图
11.2.4叶边缘、撕裂、畸形三者相关性分析
11.2.5计算产量指数
11.2.6不同大豆品种在产量上的差异
11.2.7大豆产量影响因素分析散点矩阵图
11.2.8不同大豆品种在产量上的差异峰峦图
11.3本章总结
附录科研论文中图表的绘制与配色
1.1选择合适的图表类型
1.2善于把握色彩
1.2.1了解色彩的规律
1.2.2控制色调
1.3字体和字号
1.3.1主标题（图表标题）
1.3.2坐标轴标签
1.3.3刻度标签
1.3.4图例
1.3.5数据标注
1.4标注清晰
1.5分辨率足够
1.6布局规整
1.7风格一致