利用雷达图探索帕尔默企鹅数据

HsuHeinrich

发布于 2025-08-05 15:04:07

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利用雷达图探索帕尔默企鹅数据

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

from matplotlib.lines import Line2D
from palmerpenguins import load_penguins

数据探索

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penguins = load_penguins()
penguins.head()

image-20240129174524839

species：企鹅的种类，包括 Adelie、Chinstrap 和 Gentoo 三种。 island：企鹅所在岛屿的名字，包括 Biscoe、Dream 和 Torgersen 三个岛屿。 bill_length_mm：企鹅的喙长，单位毫米。 bill_depth_mm：企鹅的喙深，单位毫米。 flipper_length_mm：企鹅的鳍长，单位毫米。 body_mass_g：企鹅的体重，单位克。 sex：企鹅的性别，包括 Male 和 Female。

# 清洗na
penguins = penguins.dropna()

# 数据缩放
def rescale(x):
    return (x - np.min(x)) / np.ptp(x)

penguins_radar = (
    penguins.groupby('species').agg(
        avg_bill_length = ("bill_length_mm", np.mean),
        avg_bill_depth = ("bill_depth_mm", np.mean),
        avg_flipper_length = ("flipper_length_mm", np.mean),
        avg_body_mass = ("body_mass_g", np.mean)
    )
    .apply(lambda x: rescale(x))
    .reset_index()
)

penguins_radar

image-20240129174548878

基本雷达图

# 自定义颜色
BG_WHITE = "#fbf9f4"
BLUE = "#2a475e"
GREY70 = "#b3b3b3"
GREY_LIGHT = "#f2efe8"
COLORS = ["#FF5A5F", "#FFB400", "#007A87"]

# 初始化定义变量

# 物种
SPECIES = penguins_radar["species"].values.tolist()

# 变量
VARIABLES = penguins_radar.columns.tolist()[1:]
VARIABLES_N = len(VARIABLES)

# 角度
ANGLES = [n / VARIABLES_N * 2 * np.pi for n in range(VARIABLES_N)]
ANGLES += ANGLES[:1]

# 标签刻度
X_VERTICAL_TICK_PADDING = 5
X_HORIZONTAL_TICK_PADDING = 50    

# 角度刻度
HANGLES = np.linspace(0, 2 * np.pi)

# 用于绘制自定义线（类似于水平线）
H0 = np.zeros(len(HANGLES))
H1 = np.ones(len(HANGLES)) * 0.5
H2 = np.ones(len(HANGLES))

# 初始化布局
fig = plt.figure(figsize=(14, 10))
ax = fig.add_subplot(111, polar=True)

fig.patch.set_facecolor(BG_WHITE)
ax.set_facecolor(BG_WHITE)

# 偏移至顶部
ax.set_theta_offset(np.pi / 2)
ax.set_theta_direction(-1)

# y轴范围
ax.set_ylim(-0.1, 1.05)

# 绘制每个物种的雷达图
for idx, species in enumerate(SPECIES):
    values = penguins_radar.iloc[idx].drop("species").values.tolist()
    values += values[:1]
    ax.plot(ANGLES, values, c=COLORS[idx], linewidth=4, label=species)
    ax.scatter(ANGLES, values, s=160, c=COLORS[idx], zorder=10)

output_10_0

自定义布局

# x刻度与标签
ax.set_xticks(ANGLES[:-1])
ax.set_xticklabels(VARIABLES, size=14)

# 移除网格线
ax.set_yticks([])
ax.yaxis.grid(False)
ax.xaxis.grid(False)

# 移除边框
ax.spines["start"].set_color("none")
ax.spines["polar"].set_color("none")

# 添加自定义虚线（圆）
ax.plot(HANGLES, H0, ls=(0, (6, 6)), c=GREY70)
ax.plot(HANGLES, H1, ls=(0, (6, 6)), c=COLORS[2])
ax.plot(HANGLES, H2, ls=(0, (6, 6)), c=GREY70)

# 填充背景
ax.fill(HANGLES, H2, GREY_LIGHT)

# 自定义水平/垂直线
ax.plot([0, 0], [0, 1], lw=2, c=GREY70)
ax.plot([np.pi, np.pi], [0, 1], lw=2, c=GREY70)
ax.plot([np.pi / 2, np.pi / 2], [0, 1], lw=2, c=GREY70)
ax.plot([-np.pi / 2, -np.pi / 2], [0, 1], lw=2, c=GREY70)

# 添加注释
PAD = 0.05
ax.text(-0.4, 0 + PAD, "0%", size=16, fontname="Roboto")
ax.text(-0.4, 0.5 + PAD, "50%", size=16, fontname="Roboto")
ax.text(-0.4, 1 + PAD, "100%", size=16, fontname="Roboto")

fig

output_12_0

丰富信息

# 生成图例
handles = [
    Line2D(
        [], [], 
        c=color, 
        lw=3, 
        marker="o", 
        markersize=8, 
        label=species
    )
    for species, color in zip(SPECIES, COLORS)
]

legend = ax.legend(
    handles=handles,
    loc=(1, 0),       # 位于右下角
    labelspacing=1.5,
    frameon=False     
)

# 修改图例字体
for text in legend.get_texts():
    text.set_fontname("Roboto") 
    text.set_fontsize(16)      

# 调整刻度位置
XTICKS = ax.xaxis.get_major_ticks()
for tick in XTICKS[0::2]:
    tick.set_pad(X_VERTICAL_TICK_PADDING)
    
for tick in XTICKS[1::2]:
    tick.set_pad(X_HORIZONTAL_TICK_PADDING)

# 添加标题
fig.suptitle(
    "Radar Plot of Penguin Species",
    x = 0.1,
    y = 1,
    ha="left",
    fontsize=32,
    fontname="Lobster Two",
    color=BLUE,
    weight="bold",    
)
fig