概述
因为最近论文有信息量很大的结果需要展示,如果用常用的折线图或者柱状图很难集中且全面的展示实验结果,和老板讨论之后了解到--箱线图这种神奇的图形展示方式。边学边用~记录在这里~也给有论文写作需要的小伙伴们一个参考~
1. 什么是箱线图?
箱形图(Box-plot)又称为盒须图、盒式图或箱线图,是一种用作显示一组数据分散情况资料的统计图。
绘制步骤:
(1)计算上四分位数(Q3),中位数,下四分位数(Q1)
(2)计算上四分位数和下四分位数之间的差值,即四分位数差(IQR,interquartile range)Q3-Q1
(3)绘制箱线图的上下范围,上限为上四分位数,下限为下四分位数。在箱子内部中位数的位置绘制横线。
(4)大于上四分位数1.5倍四分位数差的值,或者小于下四分位数1.5倍四分位数差的值,划为异常值(outliers),即Q3+1.5IQR(四分位间距)和Q1-1.5IQR处画两条与中位线一样的线段,这两条线段为异常值截断点,称其为内限;
(5)异常值之外,最靠近上边缘和下边缘的两个值处,画横线,作为箱线图的触须。 即在Q3+3IQR和Q1-3IQR处画两条线段,称其为外限。
(6)极端异常值,即超出四分位数差3倍距离的异常值,用实心点表示;较为温和的异常值,即处于1.5倍-3倍四分位数差之间的异常值,用空心点表示。
(7)从矩形盒两端边向外各画一条线段直到不是异常值的最远点,表示该批数据正常值的分布区间。
(8)用“〇”标出温和的异常值,用“*”标出极端的异常值。相同值的数据点并列标出在同一数据线位置上,不同值的数据点标在不同数据线位置上。
(9)为箱线图添加名称,数轴等
5个参数:
下边缘(Q1),表示最小值;
下四分位数(Q2),又称“第一四分位数”,等于该样本中所有数值由小到大排列后第25%的数字;
中位数(Q3),又称“第二四分位数”等于该样本中所有数值由小到大排列后第50%的数字;
上四分位数(Q4),又称“第三四分位数”等于该样本中所有数值由小到大排列后第75%的数字;
上边缘(Q5),表述最大值。
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=
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2. 箱形图的作用
- 识别数据异常值 箱形图为我们提供了识别异常值的一个标准:异常值被定义为小于Q1-1.5IQR或大于Q3+1.5IQR的值。虽然这种标准有点任意性,但它来源于经验判断,经验表明它在处理需要特别注意的数据方面表现不错。这与识别异常值的经典方法有些不同。众所周知,基于正态分布的3σ法则或z分数方法是以假定数据服从正态分布为前提的,但实际数据往往并不严格服从正态分布。它们判断异常值的标准是以计算数据批的均值和标准差为基础的,而均值和标准差的耐抗性极小,异常值本身会对它们产生较大影响,这样产生的异常值个数不会多于总数0.7%。显然,应用这种方法于非正态分布数据中判断异常值,其有效性是有限的。箱形图的绘制依靠实际数据,不需要事先假定数据服从特定的分布形式,没有对数据作任何限制性要求,它只是真实直观地表现数据形状的本来面貌;另一方面,箱形图判断异常值的标准以四分位数和四分位距为基础,四分位数具有一定的耐抗性,多达25%的数据可以变得任意远而不会很大地扰动四分位数,所以异常值不能对这个标准施加影响,箱形图识别异常值的结果比较客观。由此可见,箱形图在识别异常值方面有一定的优越性。
- 判断数据偏态和尾重 比较标准正态分布、不同自由度的t分布和非对称分布数据的箱形图的特征,可以发现:对于标准正态分布的大样本,只有 0.7%的值是异常值,中位数位于上下四分位数的中央,箱形图的方盒关于中位线对称。选取不同自由度的t分布的大样本,代表对称重尾分布,当t分布的自由度越小,尾部越重,就有越大的概率观察到异常值。以卡方分布作为非对称分布的例子进行分析,发现当卡方分布的自由度越小,异常值出现于一侧的概率越大,中位数也越偏离上下四分位数的中心位置,分布偏态性越强。异常值集中在较小值一侧,则分布呈现左偏态;;异常值集中在较大值一侧,则分布呈现右偏态。
3. 比较几批数据的形状
同一数轴上,几批数据的箱形图并行排列,几批数据的中位数、尾长、异常值、分布区间等形状信息便昭然若揭。在一批数据中,哪几个数据点出类拔萃,哪些数据点表现不及一般,这些数据点放在同类其它群体中处于什么位置,可以通过比较各箱形图的异常值看出。各批数据的四分位距大小,正常值的分布是集中还是分散,观察各方盒和线段的长短便可明了。每批数据分布的偏态如何,分析中位线和异常值的位置也可估计出来。箱形图结合这些分析方法用于质量管理、人事测评、探索性数据分析等统计分析活动中去,有助于分析过程的简便快捷,其作用显而易见
plt.boxplot(x, notch=None, sym=None, vert=None,
whis=None, positions=None, widths=None,
patch_artist=None, meanline=None, showmeans=None,
showcaps=None, showbox=None, showfliers=None,
boxprops=None, labels=None, flierprops=None,
medianprops=None, meanprops=None,
capprops=None, whiskerprops=None)
x:指定要绘制箱线图的数据;
notch:是否是凹口的形式展现箱线图,默认非凹口;
sym:指定异常点的形状,默认为+号显示;
vert:是否需要将箱线图垂直摆放,默认垂直摆放;
whis:指定上下须与上下四分位的距离,默认为1.5倍的四分位差;
positions:指定箱线图的位置,默认为[0,1,2…];
widths:指定箱线图的宽度,默认为0.5;
patch_artist:是否填充箱体的颜色;
meanline:是否用线的形式表示均值,默认用点来表示;
showmeans:是否显示均值,默认不显示;
showcaps:是否显示箱线图顶端和末端的两条线,默认显示;
showbox:是否显示箱线图的箱体,默认显示;
showfliers:是否显示异常值,默认显示;
boxprops:设置箱体的属性,如边框色,填充色等;
labels:为箱线图添加标签,类似于图例的作用;
filerprops:设置异常值的属性,如异常点的形状、大小、填充色等;
medianprops:设置中位数的属性,如线的类型、粗细等;
meanprops:设置均值的属性,如点的大小、颜色等;
capprops:设置箱线图顶端和末端线条的属性,如颜色、粗细等;
whiskerprops:设置须的属性,如颜色、粗细、线的类型等;
# 导入第三方模块
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
# 读取Titanic数据集
titanic = pd.read_csv('titanic_train.csv')
# 检查年龄是否有缺失
any(titanic.Age.isnull())
# 不妨删除含有缺失年龄的观察
titanic.dropna(subset=['Age'], inplace=True)
# 设置图形的显示风格
plt.style.use('ggplot')
# 设置中文和负号正常显示
plt.rcParams['font.sans-serif'] = 'Microsoft YaHei'
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# 绘图:整体乘客的年龄箱线图
plt.boxplot(x = titanic.Age, # 指定绘图数据
patch_artist=True, # 要求用自定义颜色填充盒形图,默认白色填充
showmeans=True, # 以点的形式显示均值
boxprops = {'color':'black','facecolor':'#9999ff'}, # 设置箱体属性,填充色和边框色
flierprops = {'marker':'o','markerfacecolor':'red','color':'black'}, # 设置异常值属性,点的形状、填充色和边框色
meanprops = {'marker':'D','markerfacecolor':'indianred'}, # 设置均值点的属性,点的形状、填充色
medianprops = {'linestyle':'--','color':'orange'}) # 设置中位数线的属性,线的类型和颜色
# 设置y轴的范围
plt.ylim(0,85)
# 去除箱线图的上边框与右边框的刻度标签
plt.tick_params(top='off', right='off')
# 显示图形
plt.show()
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参考:https://blog.csdn.net/kevinelstri/article/details/52937236
https://blog.csdn.net/ZengHaihong/article/details/53291372
https://blog.csdn.net/roguesir/article/details/78249864
http://blog.sina.com.cn/s/blog_e126b6140101kvq2.html
最后
以上就是爱笑网络为你收集整理的Box plot (箱线图) 解读以及Python实现的全部内容,希望文章能够帮你解决Box plot (箱线图) 解读以及Python实现所遇到的程序开发问题。
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