Matplotlib 中的平行坐标图

新手上路,请多包涵

使用传统的绘图类型可以相对直接地查看二维和三维数据。即使是四维数据,我们也常常可以找到一种显示数据的方法。但是,超过四的维度变得越来越难以显示。幸运的是, 平行坐标图 提供了一种查看更高维度结果的机制。

来自维基百科的示例平行坐标图

几个绘图包提供平行坐标图,例如 MatlabRVTK type 1VTK type 2 ,但我不知道如何使用 Matplotlib 创建一个。

  1. Matplotlib 中是否有内置的平行坐标图?我当然没有 在画廊中 看到一个。
  2. 如果没有内置类型,是否可以使用 Matplotlib 的标准功能构建平行坐标图?

编辑

根据下面 Zhenya 提供的答案,我开发了以下支持任意数量轴的概括。按照我在上面的原始问题中发布的示例的绘图样式,每个轴都有自己的比例。我通过标准化每个轴点的数据并使轴的范围为 0 到 1 来实现此目的。然后我返回并将标签应用于每个刻度线,在该截距处给出正确的值。

该函数通过接受可迭代的数据集来工作。每个数据集都被视为一组点,其中每个点位于不同的轴上。 __main__ 中的示例在两组 30 行中为每个轴获取随机数。线条在导致线条聚集的范围内是随机的;我想验证的行为。

这个解决方案不如内置解决方案好,因为你有奇怪的鼠标行为,而且我通过标签伪造数据范围,但在 Matplotlib 添加内置解决方案之前,它是可以接受的。

 #!/usr/bin/python
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.ticker as ticker

def parallel_coordinates(data_sets, style=None):

    dims = len(data_sets[0])
    x    = range(dims)
    fig, axes = plt.subplots(1, dims-1, sharey=False)

    if style is None:
        style = ['r-']*len(data_sets)

    # Calculate the limits on the data
    min_max_range = list()
    for m in zip(*data_sets):
        mn = min(m)
        mx = max(m)
        if mn == mx:
            mn -= 0.5
            mx = mn + 1.
        r  = float(mx - mn)
        min_max_range.append((mn, mx, r))

    # Normalize the data sets
    norm_data_sets = list()
    for ds in data_sets:
        nds = [(value - min_max_range[dimension][0]) /
                min_max_range[dimension][2]
                for dimension,value in enumerate(ds)]
        norm_data_sets.append(nds)
    data_sets = norm_data_sets

    # Plot the datasets on all the subplots
    for i, ax in enumerate(axes):
        for dsi, d in enumerate(data_sets):
            ax.plot(x, d, style[dsi])
        ax.set_xlim([x[i], x[i+1]])

    # Set the x axis ticks
    for dimension, (axx,xx) in enumerate(zip(axes, x[:-1])):
        axx.xaxis.set_major_locator(ticker.FixedLocator([xx]))
        ticks = len(axx.get_yticklabels())
        labels = list()
        step = min_max_range[dimension][2] / (ticks - 1)
        mn   = min_max_range[dimension][0]
        for i in xrange(ticks):
            v = mn + i*step
            labels.append('%4.2f' % v)
        axx.set_yticklabels(labels)

    # Move the final axis' ticks to the right-hand side
    axx = plt.twinx(axes[-1])
    dimension += 1
    axx.xaxis.set_major_locator(ticker.FixedLocator([x[-2], x[-1]]))
    ticks = len(axx.get_yticklabels())
    step = min_max_range[dimension][2] / (ticks - 1)
    mn   = min_max_range[dimension][0]
    labels = ['%4.2f' % (mn + i*step) for i in xrange(ticks)]
    axx.set_yticklabels(labels)

    # Stack the subplots
    plt.subplots_adjust(wspace=0)

    return plt

if __name__ == '__main__':
    import random
    base  = [0,   0,  5,   5,  0]
    scale = [1.5, 2., 1.0, 2., 2.]
    data = [[base[x] + random.uniform(0., 1.)*scale[x]
            for x in xrange(5)] for y in xrange(30)]
    colors = ['r'] * 30

    base  = [3,   6,  0,   1,  3]
    scale = [1.5, 2., 2.5, 2., 2.]
    data.extend([[base[x] + random.uniform(0., 1.)*scale[x]
                 for x in xrange(5)] for y in xrange(30)])
    colors.extend(['b'] * 30)

    parallel_coordinates(data, style=colors).show()

编辑 2:

这是绘制 Fisher 的 Iris 数据 时上述代码的结果示例。它不如来自维基百科的参考图像那么好,但如果你只有 Matplotlib 并且你需要多维图,它是可以通过的。

此答案中平行坐标图的示例结果

原文由 Nathan 发布,翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

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2 个回答

我敢肯定有更好的方法,但这是一个快速而肮脏的方法(一个非常肮脏的方法):

 #!/usr/bin/python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.ticker as ticker

#vectors to plot: 4D for this example
y1=[1,2.3,8.0,2.5]
y2=[1.5,1.7,2.2,2.9]

x=[1,2,3,8] # spines

fig,(ax,ax2,ax3) = plt.subplots(1, 3, sharey=False)

# plot the same on all the subplots
ax.plot(x,y1,'r-', x,y2,'b-')
ax2.plot(x,y1,'r-', x,y2,'b-')
ax3.plot(x,y1,'r-', x,y2,'b-')

# now zoom in each of the subplots
ax.set_xlim([ x[0],x[1]])
ax2.set_xlim([ x[1],x[2]])
ax3.set_xlim([ x[2],x[3]])

# set the x axis ticks
for axx,xx in zip([ax,ax2,ax3],x[:-1]):
  axx.xaxis.set_major_locator(ticker.FixedLocator([xx]))
ax3.xaxis.set_major_locator(ticker.FixedLocator([x[-2],x[-1]]))  # the last one

# EDIT: add the labels to the rightmost spine
for tick in ax3.yaxis.get_major_ticks():
  tick.label2On=True

# stack the subplots together
plt.subplots_adjust(wspace=0)

plt.show()

这基本上是基于 Joe Kingon 的(更好的)一个, Python/Matplotlib - 有没有办法制作一个不连续的轴? .您可能还想看看同一问题的其他答案。

在此示例中,我什至不尝试缩放垂直比例,因为这取决于您要实现的目标。

编辑:这是结果在此处输入图像描述

原文由 ev-br 发布,翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

pandas 有一个平行坐标包装器:

 import pandas
import matplotlib.pyplot as plt
from pandas.tools.plotting import parallel_coordinates

data = pandas.read_csv(r'C:\Python27\Lib\site-packages\pandas\tests\data\iris.csv', sep=',')
parallel_coordinates(data, 'Name')
plt.show()

截屏

源代码,他们是如何制作的: plotting.py#L494

原文由 theta 发布,翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

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