极客笔记使用Matplotlib从字典创建在同一图上的多个箱线图
在数据可视化中，箱线图是一个常用的工具，用于展示数据的分布情况，特别是通过比较多个不同组的数据分布。在Python中，Matplotlib是一个强大的数据可视化工具，支持绘制各种类型的图表，包括箱线图。
在本文中，我们将介绍如何使用Matplotlib从一个字典创建多个箱线图，并在同一图上展示这些箱线图。
准备数据
首先，我们需要准备数据。假设我们有一组关于学生数学成绩的数据，每位学生属于不同的班级。我们将创建一个字典，其中每个键对应一个班级，每个值对应该班级中所有学生的成绩列表。以下是一个示例字典：
data = {'classA': [80, 85, 90, 85, 75, 80, 85, 90, 80, 85],
'classB': [70, 80, 75, 78, 85, 80, 72, 81, 80, 85],
'classC': [90, 92, 88, 89, 85, 87, 82, 90, 92, 85]}
在这个字典中，键为’classA’、’classB’和’classC’，分别对应三个班级。每个值是一个列表，包含该班级中所有学生的数学成绩。
创建箱线图
有多种方式可以在Matplotlib中创建箱线图。在本文中，我们将使用Matplotlib的pyplot模块，该模块提供了简单易用的绘图函数。
首先，我们需要导入pyplot模块并创建一个Figure对象和一个Axes对象。Figure对象表示整个图形窗口，而Axes对象则表示实际的图形坐标系。
import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots()
接下来，我们可以使用数据字典中的值列表创建一个或多个箱线图。为了创建多个箱线图，我们可以使用一个循环遍历字典的所有键，并依次绘制每个键对应的值列表。
Matplotlib的boxplot函数可以方便地创建箱线图。该函数接受一个数据列表或多个数据列表，并将它们绘制成箱线图。以下是创建单个箱线图的示例代码：
ax.boxplot(data['classA'])
这将创建一个只包含班级’classA’的箱线图。boxplot函数自动计算箱线图中的各项统计数据，包括四分位数、中位数、上下限等。我们可以通过设置不同的参数来修改箱线图的外观和风格。例如，我们可以使用showfliers参数控制是否显示异常值，使用sym参数控制异常值的标志形状。
接下来，我们将使用一个循环遍历数据字典中的所有班级，创建一个列表包含所有班级的分数列表，并将其传递给boxplot函数。具体代码如下：
score_lists = [data[k] for k in data.keys()]
ax.boxplot(score_lists, showfliers=False, sym='+')
在这个代码段中，我们使用了data.keys()函数获取数据字典中所有键的列表，并使用循环遍历字典中的所有班级。对于每个班级，我们将使用列表解析式获取该班级的分数列表，并将其添加到score_lists列表中。最后，我们将将score_lists列表传递给boxplot函数，并设置showfliers参数为False以隐藏异常值，sym参数为’+’以使用加号标记异常值。
接下来，我们需要添加一些标签和注释，以使图形更具可读性。我们可以设置坐标轴标签、图形标题和箱线图标签。以下是完整的代码：
import matplotlib.pyplot as plt
data = {'classA': [80, 85, 90, 85, 75, 80, 85, 90, 80, 85],
'classB': [70, 80, 75, 78, 85, 80, 72, 81, 80, 85],
'classC': [90, 92, 88, 89, 85, 87, 82, 90, 92, 85]}
fig, ax = plt.subplots()
score_lists = [data[k] for k in data.keys()]
ax.boxplot(score_lists, showfliers=False, sym='+')
ax.set_xticklabels(data.keys())
ax.set_xlabel('Class')
ax.set_ylabel('Score')
ax.set_title('Math Scores')
for i, k in enumerate(data.keys()):
y = data[k]
x = [i+1] * len(y)
ax.scatter(x, y, alpha=0.7, s=50)
plt.show()
在这个代码段中，我们使用了set_xticklabels函数设置x轴标签，set_xlabel函数设置x轴标签名，set_ylabel函数设置y轴标签名，set_title函数设置图形标题。我们还使用了scatter函数添加散点图，以突出显示分布情况。
结论
本文介绍了如何使用Matplotlib从一个字典创建多个箱线图，并在同一图上展示这些箱线图。我们使用了Matplotlib的pyplot模块和boxplot函数来创建箱线图，并使用其他函数来添加标签和注释。通过创建多个箱线图，我们可以直观地比较不同班级之间的数学成绩分布情况，并发现可能存在的异常值和趋势。这些技术也可以推广至其他数据集和绘图类型，以及更复杂的图形结构和组合。