概述
Cufflinks 是一个可视化的库,可以无缝衔接 pandas 和 plotly,前者中的 dataframe 在数据分析中无处不在,后者的交互式让可视化又上一个台阶。Cufflinks 连接了两者,必须要了解一下。
先引入可能需要的包。
import osimport pandas as pdimport numpy as npimport seaborn as snsimport matplotlib.pyplot as plt%matplotlib inline
引入 cufflinks 包,并起别名为 cf。
import cufflinks as cf
选择离线模式生成本地图片,即不会上传到它们的系统上。
cf.go_offline()
熟悉我的风格就知道我偏好的颜色,它们的 RGB 设定如下:
color = [ 'rgb(220,38,36)', 'rgb(43,71,80)', 'rgb(69,160,162)', 'rgb(232,122,89)', 'rgb(125,202,169)', 'rgb(100,158,125)', 'rgb(220,128,24)', 'rgb(200,159,145)', 'rgb(108,109,108)', 'rgb(79,98,104)', 'rgb(199,204,207)' ]
Cufflinks 里绘图函数就是 df.iplot,一招鲜吃遍天,但是 iplot 函数里的参数很多,一些参数说明如下:
kind:图的种类,如 scatter、pie、histogram 等
mode:lines、markers、lines+markers,分别表示折线、点、折线和点
colors:轨迹对应的颜色
dash:轨迹对应的虚实线,solid、dash、dashdot 三种
width:轨迹的粗细
xTitle:横坐标名称
yTitle:纵坐标的名称
title:图表的标题
现在学习 Cufflinks(或学习任何新东西),我已经不会一开始就无脑看和其相关所有内容,没时间也没精力,我只会在处理具体任务需要用到 Cufflinks 再去查找相应知识点,完成任务就行了。
我们今天的任务就是可视化一个信用组合。
样本组合考虑一个样本组合(sample portfolio),它包含 100 个不同的借贷人,有如下三个假设:
组合的总规模为 1000,意味着平均每个借贷人的敞口(exposure)为 10。
实际敞口是根据韦伯分布(Weibull)模拟得出,范围从小于 1 到 50。
借贷人的无条件违约概率(unconditional default probability)根据卡方分布(chi-square)模拟得出,均值设为 1%。
我模拟好违约率和敞口存成两个 numpy 格式文件,加载存储成变量 p 和 c,N 为借贷人数,100。
dpFile = os.getcwd() + '\defaultProbabilties.npy'expFile = os.getcwd() + '\exposures.npy'c = np.load(expFile) p = np.load(dpFile)N = len(c)
违约率的分布
在 Cufflinks 中我们是在 DataFrame 上做东西,因此先将 p 转成 DataFrame df,然后用 df.iplot() 函数。
我们想看违约率的分布函数,因此 kind 设为 histogram,分 100 个箱。此外加一个垂直线 vline,作为 p 的均值,我们发现值接近 1%,和之前卡方分布的均值非常相近。之后设置一些坐标名称、图名称、颜色和主题(ggplot 美如画,用过的都说好)很简单,就不细讲了。
df = pd.DataFrame(p*100)df.iplot( kind='histogram', histnorm='probability', bins=100, vline=df.mean().tolist(), title='Default Probability', xTitle='Percent', yTitle='Relative Frequency', color='rgb(43,71,80)', theme='ggplot' )
从上图可看出,违约概率的值域从 0% 到 7%,而且向右偏斜(skew to the right)。
损失的分布按同样的方法,画出损失的分布图。
df = pd.DataFrame(c)df.iplot( kind='histogram', histnorm='probability', bins=100, vline=df.mean().tolist(), , x, y, color='rgb(220,38,36)', theme='ggplot' )
从上图可看出,损失的值域从 0 到 50,而且也向右偏斜(skew to the right)。
组合可视化信用组合有 p 和 c 两层信息,组合成新的 DataFrame。这时我们想显示了每个借贷人的损失敞口(横轴)和其无条件违约概率(纵轴)的散点图(scatter plot),因此 kind 设置 scatter。
为了看起来更加直观,我们用每个散点的面积来代表损失敞口,面积越大损失敞口越大,那么点随着向右侧移动而变大,因此 size 设置成 c,而 c 是损失敞口的值。
df = pd.DataFrame( np.vstack((p*100,c)).T, columns=['Default Probability', 'Loss Exposure'] )df.iplot( kind='scatter', x='Loss Exposure', y='Default Probability', mode='markers', size=c, , x, y, color=color, theme='ggplot' )
我们可以做一些观察:
大部分大头寸的违约概率都不高,但有几个例外的点。比如有个损失敞口为 30 的违约率为 7 %。
没有其他高违约的借贷人的损失敞口超过 10。
最大的单一头寸(接近 50)的违约概率极小,几乎为 0。
接下来我们来看信用组合在不同区域的分布。广义来讲,区域可按地理,行业或者借贷人规模来分类。
在该案例中,我们将 100 个借贷人随机分配到三个虚构的区域,分别为 Alpha,Beta 和 Gamma。我们同样随机生成些区域数据并存城 regions.npy。
rgnFile = os.getcwd() + '\regions.npy'region = np.load(rgnFile)
在画图中,每个散点都以根据区域分类而用不同的颜色来显示(在代码将 category 设置为 'Region')。在实际环境中,每个散点还会包含借贷人 ID 或名称,可帮助我们能够锁定某些特定的借贷人。
df = pd.DataFrame( np.vstack((p*100,c,region)).T, columns=['Default Probability', 'Loss Exposure', 'Region'] )df.loc[df['Region']==1, 'Region'] = 'Alpha'df.loc[df['Region']==2, 'Region'] = 'Beta'df.loc[df['Region']==3, 'Region'] = 'Gamma'df.iplot( kind='scatter', x='Loss Exposure', y='Default Probability', mode='markers', categories='Region', size=20, , x, y, color=color, theme='ggplot' )
我们可以做一些观察:
数据按区域划分,没有显示出任何模式。
最上面那个深青色点 (30.41, 6.82) 对应的借贷人是高风险头寸(损失敞口大,违约率高)。
最右边那个深青色点 (47.80, 0.02) 对应的借贷人头寸最大,但是违约风险不大。
底部和中部有一组借贷人(1 个深青色,2 个红色,2 个青色),虽然损失敞口大,但违约率不高,约为 1%。
左上角有一组借贷人(2 个深青色,3 个红色)虽然违约率高,但是损失敞口小。
将信贷组合可视化一下,我们就可以迅速看到组合里的一些特性。下篇我们来计算该组合的一些有用指标,如预期损失(expected loss, EL),损失波动(loss volatility, LV),风险价值(value-at-risk, VaR)和期望损失(expected shortfall, ES)。
Stay Tuned!
最后
以上就是如意巨人为你收集整理的dataframe 查找特定值_无缝衔接DataFrame的绘图工具Cufflinks的全部内容,希望文章能够帮你解决dataframe 查找特定值_无缝衔接DataFrame的绘图工具Cufflinks所遇到的程序开发问题。
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