『Plotly实战指南』--折线图绘制进阶篇
上一篇介绍了Plotly绘制折线图的基础知识和数据预处理的技巧，本文将重点探讨如何利用Plotly实现多线折线图的布局设计以及动态折线图的实现，
让我们一起掌握进阶的折线图绘制技巧。
1. 多折线图布局
在实际的数据分析场景中，常常需要同时展示多组数据，例如对比不同产品的销售趋势、不同地区的温度变化等。
这种多变量对比或时间序列对比的场景非常适合使用多线折线图。
然而，如何合理安排多组数据在同一图表中的展示，避免折线重叠或混乱，是布局规划的关键。
1.1. 布局的要点
假设我们有一组数据，记录了不同城市的月平均气温。
我们需要在同一张图表中展示这些城市的气温变化趋势，以便进行对比分析。
针对这个示例，布局图形的要点是：
[*]利用子图（Subplots）或分层布局：如果数据组较多，可以使用子图将它们分层展示，避免图表过于拥挤。Plotly的make_subplots函数可以帮助我们轻松创建子图布局。
[*]合理安排图例位置：确保图例清晰易读，避免遮挡折线。
[*]调整坐标轴范围：根据数据的最大值和最小值，合理设置坐标轴范围，使折线图更加美观。
import plotly.graph_objects as go
from plotly.subplots import make_subplots
# 示例数据
city1 =
city2 =
city3 =
months = [
"1月",
"2月",
"3月",
"4月",
"5月",
"6月",
"7月",
"8月",
"9月",
"10月",
"11月",
"12月",
]
# 创建子图布局
fig = make_subplots(rows=1, cols=3, subplot_titles=("南京", "北京", "西安"))
# 添加折线图
fig.add_trace(go.Scatter(x=months, y=city1, name="南京"), row=1, col=1)
fig.add_trace(go.Scatter(x=months, y=city2, name="北京"), row=1, col=2)
fig.add_trace(go.Scatter(x=months, y=city3, name="西安"), row=1, col=3)
# 更新布局
fig.update_layout(height=400, width=900, title_text="每月平均气温比较")
fig.show()
通过子图布局，我们可以清晰地展示不同城市的气温变化趋势，避免了折线之间的相互干扰。
1.2. 颜色与样式的选择
在多折线图中，除了使用子图布局的方式，也可以将所有的折线绘制在一个图中，这时，颜色和样式的设计对于提升图表的可读性就至关重要。
对于颜色的选择与搭配：
[*]根据数据特点选择颜色：例如，对于温度数据，可以使用冷暖色调来区分不同的城市。
[*]使用Plotly的颜色库或自定义颜色：Plotly提供了丰富的颜色库，也可以通过十六进制代码自定义颜色。
对于折线演示的设计：
[*]线型的使用技巧：实线、虚线、点线等不同线型可以用于区分不同的数据组。
[*]线宽与标记点的设置：适当增加线宽或添加标记点可以突出关键数据。
import plotly.graph_objects as go
# 示例数据
city1 =
city2 =
city3 =
months = [
"1月",
"2月",
"3月",
"4月",
"5月",
"6月",
"7月",
"8月",
"9月",
"10月",
"11月",
"12月",
]
# 创建折线图
fig = go.Figure()
# 添加折线
fig.add_trace(
go.Scatter(
x=months,
y=city1,
mode="lines+markers",
name="南京",
line=dict(color="red", dash="solid", width=2),
marker=dict(size=8, color="red"),
)
)
fig.add_trace(
go.Scatter(
x=months,
y=city2,
mode="lines+markers",
name="北京",
line=dict(color="blue", dash="dash", width=2),
marker=dict(size=8, color="blue"),
)
)
fig.add_trace(
go.Scatter(
x=months,
y=city3,
mode="lines+markers",
name="西安",
line=dict(color="green", dash="dot", width=2),
marker=dict(size=8, color="green"),
)
)
# 更新布局
fig.update_layout(
title="每月平均气温比较",
xaxis_title="月份",
yaxis_title="温度 (°C)",
)
fig.show()
通过不同的颜色和线型，我们可以清晰地区分不同城市的气温变化趋势，提升图表的可读性。
2. 动态折线图
在数据分析中，动画效果可以帮助我们更直观地展示数据随时间的变化趋势，例如展示股票价格的波动或温度的季节性变化。
动画效果不仅能够吸引用户的注意力，还能帮助用户更好地理解数据的变化过程。
动画可以清晰地展示数据的动态变化趋势，而不是仅仅展示静态的结果。
2.1. 动态折线图实现
Plotly提供了强大的动画功能，可以轻松实现动态效果。
可以通过设置帧率、过渡效果等参数来控制动画的播放效果。
import plotly.graph_objects as go
# 示例数据
x =
y1 =
y2 =
frames = [
go.Frame(
data=[
go.Scatter(
x=x[: i + 1], y=y1[: i + 1], mode="lines+markers", name="Line 1"
),
go.Scatter(
x=x[: i + 1], y=y2[: i + 1], mode="lines+markers", name="Line 2"
),
],
name=f"frame{i}",
)
for i in range(len(x))
]
# 创建动画
fig = go.Figure(
data=[
go.Scatter(x=x[:1], y=y1[:1], mode="lines+markers", name="Line 1"),
go.Scatter(x=x[:1], y=y2[:1], mode="lines+markers", name="Line 2"),
],
frames=frames,
)
# 更新布局
fig.update_layout(
title="动态折线图",
xaxis_title="X",
yaxis_title="Y",
updatemenus=[
dict(
type="buttons",
buttons=[
dict(
label="播放",
method="animate",
args=[
None,
{
"frame": {"duration": 500, "redraw": True},
"fromcurrent": True,
"transition": {"duration": 0},
},
],
),
dict(
label="暂停",
method="animate",
args=[
,
{
"frame": {"duration": 0, "redraw": False},
"mode": "immediate",
"transition": {"duration": 0},
},
],
),
],
)
],
)
fig.show()
通过动画效果，我们可以清晰地看到两条折线随时间的变化趋势，帮助用户更好地理解数据的动态特征。
2.2. 交互式动态图
交互式图表可以让用户根据自己的需求选择展示的数据，增强了用户与数据之间的互动性。
例如，用户可以通过滑块调整时间范围，或者通过下拉菜单选择不同的变量进行对比，从而更加灵活地探索数据。
Plotly提供了丰富的交互工具，可以实现动态更新图表数据的功能。
通过结合这些工具，可以为用户创建高度定制化的交互体验。
import plotly.graph_objects as go
import numpy as np
# 示例数据
x = np.linspace(0, 10, 100)
half = 50
y1 = np.sin(x[:half])
y2 = np.cos(x)
fig = go.Figure()
# 创建交互式图表
for i in range(half):
fig.add_trace(go.Scatter(x=x[:i], y=y1, mode="lines", name="sin(x)", visible=False))
for i in range(half, 100):
fig.add_trace(
go.Scatter(x=x, y=y2, mode="lines", name="cos(x)", visible=False)
)
# 添加滑块
steps = []
for i in range(half):
step = dict(
method="update",
args=[{"visible": * len(x)}, {"title": f"x = {x:.2f}"}],
label=f"{x:.2f}",
)
step["args"]["visible"] = True
step["args"]["visible"] = True
steps.append(step)
sliders = [
dict(active=0, currentvalue={"prefix": "Time: "}, pad={"t": 50}, steps=steps)
]
fig.update_layout(sliders=sliders)
fig.show()
在这个示例中，用户可以通过滑块动态调整时间点，观察sin(x)和cos(x)在不同时间点的值。
这种交互式设计让用户能够更直观地探索数据的变化。
3. 图表优化技巧
在绘制复杂的动态折线图时，优化图表的性能和用户体验至关重要。
性能优化方面：
[*]减少数据点数量：对于大规模数据集，可以通过采样或聚合减少数据点数量，避免图表卡顿。
[*]使用WebGL渲染：对于复杂的动态图表，Plotly支持使用WebGL进行渲染，提升性能。
美观优化方面：
[*]添加标题和注释：清晰的标题和注释可以帮助用户更好地理解图表的内容。
[*]美化图例：确保图例清晰易读，避免遮挡图表主体。
[*]调整颜色和样式：根据数据特点选择合适的颜色和样式，提升图表的整体美观度。
交互优化方面：
[*]添加提示框：当鼠标悬停在数据点上时，显示提示框，展示详细信息。
[*]高亮显示：当用户选择某条折线时，可以通过高亮显示突出重点。
[*]动态调整坐标轴范围：根据用户的选择动态调整坐标轴范围，确保图表始终清晰易读。
4. 总结
本文探讨了如何利用Plotly实现多线折线图的布局设计和动态折线图的实现。
无论是多组数据的展示，还是动态效果的实现，Plotly都提供了强大的功能支持。
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