【python】matplotlib（radar chart）

在这里插入图片描述

文章目录

1、功能描述和原理介绍
2、代码实现
3、效果展示
4、完整代码
5、多个雷达图绘制在一张图上
6、参考

1、功能描述和原理介绍

基于 matplotlib 实现雷达图的绘制

一、雷达图的基本概念

雷达图（Radar Chart），也被称为蛛网图或星型图，是一种用于可视化多个变量之间关系的图表形式。它常用于比较多个变量之间的关系，特别是在展示各个维度的综合表现时非常有用。雷达图的基本构造是一个圆形网格，代表数据的各个维度。每个维度对应一个顶点，这些顶点通过直线连接，形成一个封闭的多边形。

二、绘制原理

极坐标系统：
雷达图是基于极坐标系统绘制的。在极坐标系统中，点的位置由角度和半径两个参数决定。
在雷达图中，每个维度对应一个特定的角度，这些角度通常是等间隔分布的。
数据映射：
在绘制雷达图之前，需要将数据映射到极坐标系统上。这通常涉及将每个维度的值转换为对应的半径长度。
为了保证各个维度之间的数值比例能够做同级别的比较，通常需要对数据进行标准化处理。
绘制多边形：
绘制雷达图时，从中心点开始，按照每个维度的角度绘制射线，并在射线上根据数据的值确定数据点的位置。
将这些数据点依次连接起来，形成一个封闭的多边形，这个多边形就是雷达图的基本形状。
区域填充：
为了增强雷达图的视觉效果，通常会对多边形内部进行填充。
填充的颜色、透明度等属性可以根据需要进行调整。

三、matplotlib绘制雷达图的步骤

准备数据：
确定要展示的维度和数据集。
对数据进行标准化处理（如果需要）。
设置图形大小和子图：
使用 plt.figure() 设置图形的整体大小。
使用 plt.subplots() 或 fig.add_subplot() 创建极坐标子图。
绘制雷达图：
使用 ax.plot() 或 ax.fill_between() 等方法绘制雷达图。
设置角度和半径参数，确保数据正确映射到极坐标系统上。
设置标签和标题：
使用 ax.set_xticks() 和 ax.set_xticklabels() 设置角度标签。
使用 plt.title() 或 ax.set_title() 设置图形标题。
显示图形：
使用 plt.show() 显示绘制好的雷达图。

四、注意事项

数据标准化：在绘制雷达图之前，通常需要对数据进行标准化处理，以保证各个维度之间的数值比例能够做同级别的比较。
角度设置：角度的设置应确保每个维度都能均匀分布在雷达图上。
图形美观：可以通过调整颜色、透明度、线型等属性来增强雷达图的视觉效果。

2、代码实现

原始数据

# 漫威英雄
abilities = ['智力', '力量', '速度', '耐力', '能量', '技能']
super_heros = {'美国队长': [5, 4, 3, 4, 3, 7],'钢铁侠': [6, 3, 5, 5, 3, 3],'绿巨人': [6, 7, 3, 7, 1, 5],'蜘蛛侠': [5, 4, 5, 4, 2, 5],'灭霸': [7, 7, 7, 7, 7, 7],'雷神': [2, 5, 6, 7, 6, 6],'绯红女巫': [3, 3, 3, 3, 7, 3],'黑寡妇': [5, 3, 2, 3, 3, 7],'鹰眼': [5, 3, 3, 2, 2, 7],
}

转化后的数据


list1 = list(super_heros.keys())
print(f"'group':{list1},")for index, ability in enumerate(abilities):attrib = []for item in super_heros:attrib.append(super_heros[item][index])print(f"'{ability}':", attrib, end=",\n")

output

'group':['美国队长', '钢铁侠', '绿巨人', '蜘蛛侠', '灭霸', '雷神', '绯红女巫', '黑寡妇', '鹰眼'],
'智力': [5, 6, 6, 5, 7, 2, 3, 5, 5],
'力量': [4, 3, 7, 4, 7, 5, 3, 3, 3],
'速度': [3, 5, 3, 5, 7, 6, 3, 2, 3],
'耐力': [4, 5, 7, 4, 7, 7, 3, 3, 2],
'能量': [3, 3, 1, 2, 7, 6, 7, 3, 2],
'技能': [7, 3, 5, 5, 7, 6, 3, 7, 7],

下面基于处理后的数据绘制雷达图

首先导入必要的库函数

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from math import pi

配置好支持中文显示

from pylab import mpl
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定默认字体
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决保存图像是负号'-'显示为方块的问题

配置绘制的数据

# Set data
df = pd.DataFrame({'group':['美国队长', '钢铁侠', '绿巨人', '蜘蛛侠', '灭霸', '雷神', '绯红女巫', '黑寡妇', '鹰眼'],'智力': [5, 6, 6, 5, 7, 2, 3, 5, 5],'力量': [4, 3, 7, 4, 7, 5, 3, 3, 3],'速度': [3, 5, 3, 5, 7, 6, 3, 2, 3],'耐力': [4, 5, 7, 4, 7, 7, 3, 3, 2],'能量': [3, 3, 1, 2, 7, 6, 7, 3, 2],'技能': [7, 3, 5, 5, 7, 6, 3, 7, 7],
})

步骤1，创建背景

# ---------- 步骤1 创建背景
def make_spider(row, title, color):# number of variable# 变量类别categories = list(df)[1:]# 变量类别个数N = len(categories)# 设置每个点的角度值angles = [n / float(N) * 2 * pi for n in range(N)]angles += angles[:1]# Initialise the spider plot# 分图ax = plt.subplot(3, 3, row + 1, polar=True, )plt.subplots_adjust(wspace=0.3, hspace=0.5)# If you want the first axis to be on top:# 设置角度偏移ax.set_theta_offset(pi / 2)# 设置顺时针还是逆时针，1或者-1ax.set_theta_direction(-1)# Draw one axe per variable + add labels labels yet# 设置x轴的标签plt.xticks(angles[:-1], categories, color='grey', size=12)  # 最外围# Draw ylabels# 画标签ax.set_rlabel_position(0)plt.yticks([3, 6, 9], ["3", "6", "9"], color="grey", size=7)  # 内圈plt.ylim(0, 10)  # 英雄的各项数值介于 0-10 之间# Ind# 填充数据values = df.loc[row].drop('group').values.flatten().tolist()values += values[:1]ax.plot(angles, values, color=color, linewidth=2, linestyle='solid')ax.fill(angles, values, color=color, alpha=0.4)# Add a title# 设置标题plt.title(title, size=15, color=color, position=(0.5, 0.5))

代码解析

九个英雄，布局成 3x3 的形式 ax = plt.subplot(3, 3, row + 1, polar=True, )

可是适当扩大些行列间距，plt.subplots_adjust(wspace=0.3, hspace=0.5)，防止图形绘制的时候重叠

绘制雷达图

my_dpi = 96
plt.figure(figsize=(1000 / my_dpi, 1000 / my_dpi), dpi=my_dpi)# Create a color palette:
# 设定颜色
my_palette = plt.cm.get_cmap("gist_rainbow", len(df.index))# Loop to plot
for row in range(0, len(df.index)):make_spider(row=row, title='hero ' + df['group'][row], color=my_palette(row))plt.show()

plt.cm.get_cmap 颜色模式有许多种，可以自己选择

3、效果展示

在这里插入图片描述

试试更多的例子

在这里插入图片描述

4、完整代码

数据处理

# 漫威英雄
abilities = ['智力', '力量', '速度', '耐力', '能量', '技能']
super_heros = {'美国队长': [5, 4, 3, 4, 3, 7],'钢铁侠': [6, 3, 5, 5, 3, 3],'绿巨人': [6, 7, 3, 7, 1, 5],'蜘蛛侠': [5, 4, 5, 4, 2, 5],'灭霸': [7, 7, 7, 7, 7, 7],'雷神': [2, 5, 6, 7, 6, 6],'绯红女巫': [3, 3, 3, 3, 7, 3],'黑寡妇': [5, 3, 2, 3, 3, 7],'鹰眼': [5, 3, 3, 2, 2, 7],
}# 火影忍者
abilities = ['忍', '体', '幻', '贤', '力', '速', '精', '印']
super_heros = {'旗木卡卡西': [10, 9, 8, 10, 7, 9, 6, 10],'自来也': [10, 9, 6, 9, 9, 9, 10, 9],'纲手': [10, 10, 7, 10, 10, 7, 8, 8],'宇智波鼬': [10, 9, 10, 10, 7, 10, 5, 10],
}list1 = list(super_heros.keys())
print(f"'group':{list1},")for index, ability in enumerate(abilities):attrib = []for item in super_heros:attrib.append(super_heros[item][index])print(f"'{ability}':", attrib, end=",\n")

雷达图绘制

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from math import pifrom pylab import mpl
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定默认字体
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决保存图像是负号'-'显示为方块的问题# Set data
if 1:df = pd.DataFrame({'group':['美国队长', '钢铁侠', '绿巨人', '蜘蛛侠', '灭霸', '雷神', '绯红女巫', '黑寡妇', '鹰眼'],'智力': [5, 6, 6, 5, 7, 2, 3, 5, 5],'力量': [4, 3, 7, 4, 7, 5, 3, 3, 3],'速度': [3, 5, 3, 5, 7, 6, 3, 2, 3],'耐力': [4, 5, 7, 4, 7, 7, 3, 3, 2],'能量': [3, 3, 1, 2, 7, 6, 7, 3, 2],'技能': [7, 3, 5, 5, 7, 6, 3, 7, 7],})if 0:df = pd.DataFrame({'group':['旗木卡卡西', '自来也', '纲手', '宇智波鼬'],'忍': [10, 10, 10, 10],'体': [9, 9, 10, 9],'幻': [8, 6, 7, 10],'贤': [10, 9, 10, 10],'力': [7, 9, 10, 7],'速': [9, 9, 7, 10],'精': [6, 10, 8, 5],'印': [10, 9, 8, 10],})# ---------- 步骤1 创建背景
def make_spider(row, title, color):# number of variable# 变量类别categories = list(df)[1:]# 变量类别个数N = len(categories)# 设置每个点的角度值angles = [n / float(N) * 2 * pi for n in range(N)]angles += angles[:1]# Initialise the spider plot# 分图ax = plt.subplot(3, 3, row + 1, polar=True, )plt.subplots_adjust(wspace=0.3, hspace=0.5)# If you want the first axis to be on top:# 设置角度偏移ax.set_theta_offset(pi / 2)# 设置顺时针还是逆时针，1或者-1ax.set_theta_direction(-1)# Draw one axe per variable + add labels labels yet# 设置x轴的标签plt.xticks(angles[:-1], categories, color='grey', size=12)  # 最外围# Draw ylabels# 画标签ax.set_rlabel_position(0)plt.yticks([3, 6, 9], ["3", "6", "9"], color="grey", size=7)  # 内圈plt.ylim(0, 10)# Ind# 填充数据values = df.loc[row].drop('group').values.flatten().tolist()values += values[:1]ax.plot(angles, values, color=color, linewidth=2, linestyle='solid')ax.fill(angles, values, color=color, alpha=0.4)# Add a title# 设置标题plt.title(title, size=15, color=color, position=(0.5, 0.5))# ---------- 步骤2 绘制图形
my_dpi = 96
plt.figure(figsize=(1000 / my_dpi, 1000 / my_dpi), dpi=my_dpi)# Create a color palette:
# 设定颜色
my_palette = plt.cm.get_cmap("gist_rainbow", len(df.index))# Loop to plot
for row in range(0, len(df.index)):make_spider(row=row, title=df['group'][row], color=my_palette(row))plt.show()

5、多个雷达图绘制在一张图上

# Libraries
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from math import pifrom pylab import mpl
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 指定默认字体
mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 解决保存图像是负号'-'显示为方块的问题# Set data
df = pd.DataFrame({'group': ['旗木卡卡西', '自来也', '纲手', '宇智波鼬'],'忍': [10, 10, 10, 10],'体': [9, 9, 10, 9],'幻': [8, 6, 7, 10],'贤': [10, 9, 10, 10],'力': [7, 9, 10, 7],'速': [9, 9, 7, 10],'精': [6, 10, 8, 5],'印': [10, 9, 8, 10],
})# ---------- 步骤1 创建背景# number of variable
# 变量类别
categories = list(df)[1:]
# 变量类别个数
N = len(categories)# 设置每个点的角度值
angles = [n / float(N) * 2 * pi for n in range(N)]
angles += angles[:1]# Initialise the spider plot
# 初始化极坐标网格
ax = plt.subplot(111, polar=True)# If you want the first axis to be on top:
# 设置角度偏移
ax.set_theta_offset(pi / 2)
# 设置顺时针还是逆时针，1或者-1
ax.set_theta_direction(-1)# Draw one axe per variable + add labels labels yet
# 设置x轴的标签
plt.xticks(angles[:-1], categories)# Draw ylabels
# 画标签
ax.set_rlabel_position(0)
plt.yticks([3, 6, 9], ["3", "6", "9"], color="grey", size=7)
plt.ylim(0, 10)# ---------- 步骤1 绘制数据# 单独绘制每一组数据
my_palette = plt.cm.get_cmap("rainbow", len(df.index))  # 颜色
for index in range(len(df["group"])):values = df.loc[index].drop('group').values.flatten().tolist()values += values[:1]ax.plot(angles, values, color=my_palette(index),linewidth=1, linestyle='solid', label=df["group"][index])ax.fill(angles, values, color=my_palette(index), alpha=0.2)# Add legend
# 添加图例
plt.legend(loc='upper right', bbox_to_anchor=(0.1, 0.1))
plt.show()