Общественный номер: You Er Hut
Автор: Питер
Редактор: Питер
Всем привет, меня зовут Питер~
Санкейту рассказывает вам истории рабочих-мигрантов
В этой статье рассказывается об использовании Plotly для рисования относительно редкой визуализации:Диаграмма Санкиможно сказать, что этот график является мощным инструментом для отображения потока данных.
Хотя частота использования диаграмм Санки не так высока, как у гистограмм и круговых диаграмм, мне все равно очень нравится этот график.
Когда я впервые столкнулся с диаграммой Санки, она была нарисована с помощью Pyehcarts (этот отечественный артефакт визуализации будет специально представлен в будущем).Эта статья расскажет, как использовать Plotly для реализации этого графа.
Введение в диаграммы Санки
1.1 Что такое диаграмма Санки
Диаграмма Санки (диаграмма Санки), то есть диаграмма распределения энергии Санки, также известная как диаграмма энергетического баланса Санки. Он описывает перетекание одного набора значений в другой и представляет собой специфический тип потокового графа. Санки, на самом деле, имя человека, полное имя:Мэтью Генри Финеас Риалл Санки, был инженером ирландского происхождения и капитаном Инженерного корпуса Королевской армии.
В 1898 году он использовал этот вид графика для представления энергоэффективности паровых машин.Он впервые представил первую диаграмму потока энергии в статье об энергоэффективности паровых машин в Трудах Общества инженеров-строителей.Имя названо Карта Санки, а китайская транслитерация — карта Санки:
На приведенном ниже рисунке представлена карта русской кампании Наполеона 1812 года, нарисованная Шарлем Минаром в 1869 году, которая представляет собой блок-схему, накладывающую диаграмму Санки на карту, графическое представление представляет собой сравнение сил атакующей и отступающей армии Наполеона:
1.2 Особенности диаграммы Санки
Основные особенности диаграммы Санки:
- Начальный поток и конечный поток одинаковы, сумма ширин всех основных ветвей и ширин всех разветвленных ветвей одинакова, что обеспечивает сохранение энергии
- Внутри диаграммы Санки разные линии представляют разные распределения потоков, а разная ширина узлов представляет поток в определенном состоянии.
Три элемента диаграммы Санки: узел, поток, ребро
Диаграммы Санки часто используются для визуального анализа данных в области энергетики, состава материалов и финансов. В конце этой статьи я объясню практический пример из жизни, чтобы проиллюстрировать использование диаграмм Санки.
Посмотрите на другой пример диаграммы Санки: экономическое положение страны.
2. Базовая диаграмма Санки
В следующем примере представлена базовая диаграмма Санки, основанная на plotly.graph_objects:
import pandas as pd
import numpy as np
import plotly_express as px
import plotly.graph_objects as go
# 构造数据
label = ["节点0", "节点1", "节点2", "节点3", "节点4", "节点5"]
# source和target是label中对应元素的索引值，python列表从0开始
source = [0, 0, 0, 1, 1, 0] # 可以看做父级节点
target = [2, 3, 5, 4, 5, 4] # 子级节点
value = [9, 3, 6, 2, 7, 8] # value是连接source和target之间的值
# 生成绘图需要的字典数据
link = dict(source = source, target = target, value = value)
node = dict(label = label, pad=200, thickness=20) # 节点数据，间隔和厚度设置
# 添加绘图数据
data = go.Sankey(link = link, node=node)
# 绘图并显示
fig = go.Figure(data)
fig.show()
Чтобы объяснить приведенный выше код рисования, нам нужно подготовить следующие данные:
- label: имя каждого узла, вы можете назвать его самостоятельно
- soure: родительский узел, который представлен индексом узла в plotly, который начинается с 0 в python
- цель: дочерний узел, где потоки данных
- значение: значение, соединяющее родительский узел и дочерний узел
Другой способ написания:
fig = go.Figure(data=[go.Sankey(
node = dict(
pad = 200,
thickness = 20,
line = dict(color = "black", width = 0.1),
label = ["节点0", "节点1", "节点2", "节点3", "节点4", "节点5"],
color = "blue"
),
link = dict(
source = [0, 0, 0, 1, 1, 0], # 对应label的索引值
target = [2, 3, 5, 4, 5, 4],
value = [9, 3, 6, 2, 7, 8]
))])
fig.update_layout(title_text="Plotly绘制桑基图", font_size=10)
fig.show()
3. Диаграмма Санки на основе данных формата файла json
На официальном сайте plotly есть такой пример: скачайте json-файл с заданного сайта, чтобы нарисовать диаграмму Санки, и объясните его шаг за шагом:
1. Прочитайте файл json и преобразуйте его в данные словаря Python.
import urllib, json # 同时导入多个库包
url = 'https://raw.githubusercontent.com/plotly/plotly.js/master/test/image/mocks/sankey_energy.json'
response = urllib.request.urlopen(url) # 获取json文件
data = json.loads(response.read()) # json文件转成python字典
Как вывести данные в формате словаря в файл json и украсить формат?
with open("sankey.json","a",encoding="utf-8") as f:
json.dump(data, # 待写入数据
f, # File对象
indent=2, # 空格缩进符，写入多行
sort_keys=True, # 键的排序
ensure_ascii=False) # 显示中文
Примерный формат украшенного файла (частичный скриншот):
opacity = 0.6 # 透明度设置
fig = go.Figure(data=[go.Sankey(
valueformat = ".0f",
valuesuffix = "TWh",
# 节点定义
node = dict(
pad = 15, # 间隔
thickness = 15, # 边的宽度
line = dict(color = "black", width = 0.5),
label = data['data'][0]['node']['label'], # 数据中对应的标签和颜色
color = data['data'][0]['node']['color']
),
# 连接数据
link = dict( # 父节点、子节点、流量的值、节点名称、颜色设置
source = data['data'][0]['link']['source'],
target = data['data'][0]['link']['target'],
value = data['data'][0]['link']['value'],
label = data['data'][0]['link']['label'],
color = data['data'][0]['link']['color']
))])
# 重点：标题中可以使用html标签
fig.update_layout(title_text="Plotly读取json文件绘制桑基图 via <a href='https://bost.ocks.org/mike/sankey/'>Mike Bostock</a>",
font_size=10)
fig.show()
Вы также можете установить цвет фона графики:
import plotly.graph_objects as go
import urllib, json
# 在线读取数据并转成字典格式
url = 'https://raw.githubusercontent.com/plotly/plotly.js/master/test/image/mocks/sankey_energy.json'
response = urllib.request.urlopen(url)
data = json.loads(response.read())
# 设置图片的参数
fig = go.Figure(data=[go.Sankey(
valueformat = ".0f",
valuesuffix = "TWh",
node = dict(
pad = 15,
thickness = 15,
line = dict(color = "black", width = 0.5),
label = data['data'][0]['node']['label'],
color = data['data'][0]['node']['color']
),
link = dict(
source = data['data'][0]['link']['source'],
target = data['data'][0]['link']['target'],
value = data['data'][0]['link']['value'],
label = data['data'][0]['link']['label']
))])
# 进行背景色的设置
fig.update_layout(
hovermode = 'x',
title="桑基图绘制_改变背景色",
font=dict(size = 10, color = 'white'),
plot_bgcolor='green',
paper_bgcolor='black' # 整个图的背景（黑色部分）
)
fig.show()
Четыре характерные диаграммы Санки
4.1 «Диаграмма Санки» для пользовательского местоположения
Диаграмма Санки, нарисованная здесь, предназначена для настройки положения узла по xy:
import plotly.graph_objects as go
fig = go.Figure(go.Sankey(
arrangement = "snap",
node = {
"label": ["节点0", "节点1", "节点2", "节点3", "节点4", "节点5"], # 节点名称
"x": [0.2, 0.1, 0.5, 0.7, 0.3, 0.5], # xy来决定位置
"y": [0.6, 0.5, 0.2, 0.4, 0.2, 0.5],
'pad':1}, # 间隔
link = {
"source": [0, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 5], # 父子节点和流量值
"target": [5, 3, 4, 3, 0, 2, 2, 3],
"value": [8, 12, 12, 11, 11, 10, 11, 12]}))
fig.show()
Судя по графике, начало координат всего холста должно быть в верхнем левом углу, горизонтальная ось направлена положительно вправо, а вертикальная ось направлена положительно вниз.
4.2 Настройка цвета узлов и ребер
Цвет узлов и ребер диаграммы Санки можно настроить с помощью параметров color_mode и color_link:
import plotly.graph_objects as go
# 构造节点数据
label = ["节点0", "节点1", "节点2", "节点3", "节点4", "节点5"]
source = [0, 0, 0, 1, 1, 0]
target = [2, 3, 5, 4, 5, 4]
value = [9, 3, 6, 2, 7, 8]
# 自定义颜色
color_node = ['#E8C9B0', '#48C9B0', '#A8C9B0','#AF7AC5', '#AF7AC5', '#AF7AC5']
color_link = ['#A6E3D7', '#D6E3D7', '#A6E3D7','#CBB4D5', '#CBB4D5', '#CBB4D5']
# 生成绘图需要的字典数据
link = dict(source = source, target = target, value = value, color=color_link)
node = dict(label = label, pad=200, thickness=20, color=color_node) # 节点数据，间隔和厚度设置
# 添加绘图数据
data = go.Sankey(link = link, node=node)
# 绘图并显示
fig = go.Figure(data)
fig.show()
5. Диаграмма Санки_ежемесячные расходы
Ниже приводится объяснение того, как нарисовать диаграмму Санки на основе фактических данных на основе общих расходов Сяо Мина за один месяц.
1. Во-первых, давайте посмотрим на данные о потреблении (виртуальные данные), собранные Сяо Мином.
Расходы Сяо Мина в основном разделены на 5 основных блоков: проживание, питание, питание, транспорт, одежда и красные конверты.Каждый блок разделен на свои подблоки и соответствующее потребление.
2. Организуйте данные, чтобы показать потребление от родителя к ребенку
Поскольку для рисования диаграммы Санки требуются данные между родительским и дочерним узлами, нам нужно сначала загрузить данные целиком:
На следующем графике представлены данные сопоставления для 5 основных блоков:
На следующем рисунке показано сопоставление родительских и дочерних данных, соответствующих каждому подблоку: