章節(jié)名稱(chēng)■理論課口案例討論課■實(shí)驗(yàn)課習(xí)題課其他教學(xué)目的●理解數(shù)據(jù)可視化的意義和重要性?！裾莆帐褂肕atplotlib庫(kù)進(jìn)行基本圖表的繪制?！駥W(xué)會(huì)使用NumPy和Pandas庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?！裢ㄟ^(guò)實(shí)際案例，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)完成數(shù)據(jù)可視化任務(wù)。教學(xué)重點(diǎn)●案例分析學(xué)會(huì)制作簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)可視化圖教學(xué)難點(diǎn)●數(shù)據(jù)處理教學(xué)內(nèi)容1.數(shù)據(jù)可視化的意義數(shù)據(jù)可視化的重要性：通過(guò)圖表直觀展示數(shù)據(jù)，幫助理解和分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。應(yīng)用場(chǎng)景：數(shù)據(jù)分析、報(bào)告制作、科學(xué)計(jì)算等。2.Matplotlib庫(kù)簡(jiǎn)介Matplotlib概述：Matplotlib是Python中最流行的2D繪圖庫(kù)，支持生成各種圖表。安裝Matplotlib：Windows系統(tǒng)：python-mpipinstall-UmatplotlibMac或Linux系統(tǒng)：sudopip3installmatplotlib導(dǎo)入Matplotlib：importmatplotlib.pyplotasplt3.圖表的基本元素Figure對(duì)象：頂層繪圖區(qū)域，對(duì)應(yīng)整個(gè)圖形。Axes對(duì)象：包含圖表的具體內(nèi)容，如標(biāo)題、標(biāo)簽、刻度等。常用函數(shù)：plt.plot()：繪制折線圖。plt.bar()：繪制條形圖。plt.hist()：繪制直方圖。plt.scatter()：繪制散點(diǎn)圖。plt.pie()：繪制餅圖。4.基本圖表繪制折線圖：示例代碼：importmatplotlib.pyplotaspltx=[1,2,3,4,5]y=[2,3,5,7,11]plt.plot(x,y,marker='o',linestyle='-',color='b')plt.title('折線圖示例')plt.xlabel('X軸')plt.ylabel('Y軸')plt.grid(True)plt.show()直方圖：示例代碼：importmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnpdata=np.random.randn(1000)plt.hist(data,bins=30,edgecolor='black')plt.title('直方圖示例')plt.xlabel('值')plt.ylabel('頻數(shù)')plt.show()條形圖：示例代碼：importmatplotlib.pyplotaspltcategories=['A','B','C','D']values=[23,45,56,78]plt.bar(categories,values,color='g')plt.title('條形圖示例')plt.xlabel('類(lèi)別')plt.ylabel('數(shù)量')plt.show()餅圖：示例代碼：importmatplotlib.pyplotaspltlabels=['A','B','C','D']sizes=[23,45,56,78]plt.pie(sizes,labels=labels,autopct='%1.1f%%',startangle=140)plt.title('餅圖示例')plt.show()散點(diǎn)圖：示例代碼：importmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnpx=np.random.rand(50)y=np.random.rand(50)plt.scatter(x,y,color='r',marker='o')plt.title('散點(diǎn)圖示例')plt.xlabel('X軸')plt.ylabel('Y軸')plt.show()5.數(shù)據(jù)處理與圖表繪制使用Pandas讀取數(shù)據(jù)：importpandasaspddata=pd.read_excel('grade.xlsx',skiprows=3,nrows=30)df=pd.DataFrame(data,columns=['平時(shí)','期中','實(shí)驗(yàn)','期末','總評(píng)'])繪制子圖：示例代碼：importmatplotlib.pyplotaspltimportnumpyasnpimportpandasaspd#讀取數(shù)據(jù)data=pd.read_excel('grade.xlsx',skiprows=3,nrows=30)df=pd.DataFrame(data,columns=['平時(shí)','期中','實(shí)驗(yàn)','期末','總評(píng)'])x1=df['平時(shí)'].values.tolist()x2=df['期中'].values.tolist()x3=df['實(shí)驗(yàn)'].values.tolist()x4=df['期末'].values.tolist()x5=df['總評(píng)'].values.tolist()#計(jì)算總評(píng)成績(jī)各檔成績(jī)的個(gè)數(shù)count={'0-60':0,'60-70':0,'70-80':0,'80-90':0,'90-100':0}fortinx5:ift<60:count['0-60']+=1elift<70:count['60-70']+=1elift<80:count['70-80']+=1elift<90:count['80-90']+=1else:count['90-100']+=1#生成2X2四個(gè)子圖，在每個(gè)子圖中分別繪制平時(shí)、期中、實(shí)驗(yàn)和期末成績(jī)的直方圖fig,ax=plt.subplots(2,2,sharex='all',sharey='all')ax[0,0].set_title('平時(shí)成績(jī)')n,bins,patches=ax[0,0].hist(x1,36)ax[0,1].set_title('期中成績(jī)')n,bins,patches=ax[0,1].hist(x2,36)ax[1,0].set_title('實(shí)驗(yàn)成績(jī)')n,bins,patches=ax[1,0].hist(x3,36)ax[1,1].set_title('期末成績(jī)')n,bins,patches=ax[1,1].hist(x4,36)#生成一個(gè)子圖，在一個(gè)子圖內(nèi)繪制各成績(jī)的分布散點(diǎn)圖fig1,ax1=plt.subplots()ax1.set_title('成績(jī)分布')y=np.arange(1,31)ax1.set_xlim(0,40)ax1.scatter(y,x1,color='green',marker='o',label='平時(shí)成績(jī)')ax1.scatter(y,x2,color='yellow',marker='o',label='期中成績(jī)')ax1.scatter(y,x3,color='blue',marker='o',label='實(shí)驗(yàn)成績(jī)')ax1.scatter(y,x4,color='black',marker='o',label='期末成績(jī)')ax1.grid(True)ax1.legend(loc=4)#生成一個(gè)子圖，繪制期末成績(jī)各成績(jī)檔的人數(shù)fig2,ax2=plt.subplots()ax2.set_title('期末成績(jī)統(tǒng)計(jì)')ax2.set_ylim(0,15)x=list(count.keys())y=list(count.values())p=ax2.bar(x,y)ax2.bar_label(p,padding=5)plt.show()6.實(shí)踐練習(xí)練習(xí)1：繪制一個(gè)本人本學(xué)期的各門(mén)課程成績(jī)折線圖。重點(diǎn)：使用plt.plot()繪制折線圖。練習(xí)2：繪制一個(gè)月內(nèi)消費(fèi)支出的餅圖。重點(diǎn)：使用plt.pie()繪制餅圖。練習(xí)3：隨機(jī)生成1000個(gè)0~50范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，使用條形圖繪制其頻率分布。重點(diǎn)：使用plt.hist()繪制直方圖。練習(xí)4：繪制一年每個(gè)月的用電量條形圖。重點(diǎn)：使用plt.bar()繪制條形圖。練習(xí)5：繪制最佳擬合線。重點(diǎn)：使用plt.scatter()繪制散點(diǎn)圖，計(jì)算并繪制最佳擬合線。練習(xí)6：繪制子圖