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【第一章:人工智能基础】02.数据处理及可视化-(3)可视化工具与技术

news 2025/6/13 20:01:23

第一章人工智能基础

第二部分：数据处理及可视化

第四节：可视化工具与技术

内容：Matplotlib 和 Seaborn 的基础使用及图表类型（如折线图、柱状图、散点图等）

一、为什么要可视化数据？

数据可视化是人工智能项目中不可或缺的一环。它能帮助我们：

快速理解数据的分布与趋势
识别数据中的异常与模式
对模型结果进行直观展示

Python 中常用的可视化工具有 Matplotlib 和 Seaborn，后者是在前者基础上的高级封装，使用更简洁，样式更美观。

二、Matplotlib 基础使用

【人工智能】Python常用库-Matplotlib常用方法教程-CSDN博客

1. 导入和基本设置

import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline  # Jupyter 中可视化显示

2. 折线图（Line Chart）

x = [1, 2, 3, 4]
y = [2, 4, 1, 3]
plt.plot(x, y)
plt.title("折线图示例")
plt.xlabel("X轴")
plt.ylabel("Y轴")
plt.show()

3. 柱状图（Bar Chart）

labels = ['A', 'B', 'C']
values = [10, 15, 7]
plt.bar(labels, values)
plt.title("柱状图示例")
plt.show()

4. 散点图（Scatter Plot）

x = [1, 2, 3, 4]
y = [10, 8, 6, 4]
plt.scatter(x, y)
plt.title("散点图示例")
plt.show()

三、Seaborn 基础使用

【人工智能】Python常用库-Seaborn常用方法教程_pip install seaborn-CSDN博客

Seaborn 是基于 Matplotlib 的高级可视化库，风格更加现代美观，适合快速进行统计图表绘制。

import seaborn as sns
import pandas as pd

1. 示例数据集

df = sns.load_dataset("tips")  # 自带数据集
df.head()

2. 关系图（散点图）

sns.scatterplot(x="total_bill", y="tip", data=df)
plt.title("消费金额 vs 小费")
plt.show()

3. 柱状图

sns.barplot(x="day", y="total_bill", data=df)
plt.title("不同日期的消费总额")
plt.show()

4. 折线图

虽然 Seaborn 不专门用于折线图，但可配合 pandas：

df_grouped = df.groupby("day")["total_bill"].mean().reset_index()
sns.lineplot(x="day", y="total_bill", data=df_grouped)
plt.title("每日平均消费")
plt.show()

四、其他常见图表（Seaborn）

箱型图（boxplot）：查看分布与异常值
直方图（histplot）：查看频率分布
热力图（heatmap）：查看变量相关性

# 相关性热力图
corr = df.corr()
sns.heatmap(corr, annot=True, cmap="coolwarm")
plt.title("变量相关性")
plt.show()

五、总结对比

特性	Matplotlib	Seaborn
适用范围	基础绘图、完全自定义	统计类图表、快速绘图
美观性	较基础，需要手动美化	默认风格美观
学习曲线	相对较陡	简洁易用
功能覆盖	低层控制、多种图表类型	高层封装，部分依赖 pandas 数据结构