Python Plotly：如何使用Pandas dataframe定义Sankey图的结构？

Sankey图是一种可视化工具，用于展示流量、能量或材料等在一系列环节中的流动，同时也可以展示环节间的关联关系。Python的Plotly库提供了方便的工具用于创建Sankey图。本文将向您展示如何使用Pandas dataframe定义Sankey图的结构。

什么是Pandas dataframe？

在介绍如何使用Pandas dataframe定义Sankey图之前，我们需要先了解一下什么是Pandas dataframe。Pandas是一种Python的数据分析库，其核心数据结构是dataframe。dataframe是一个类似于表格的结构，其中每一列可以是不同的数据类型（例如，数字、字符串、布尔值等），而每一行则代表了一个特定的实例。

下面是一个简单的Pandas dataframe示例：

import pandas as pd

data = {'姓名': ['张三', '李四', '王五'],
        '年龄': [25, 30, 35],
        '城市': ['北京', '上海', '广州']}
df = pd.DataFrame(data)
print(df)

输出结果为：

	姓名	年龄	城市
0	张三	25	北京
1	李四	30	上海
2	王五	35	广州

如何使用Pandas dataframe定义Sankey图的结构？

在使用Plotly创建Sankey图之前，我们需要定义数据的结构。具体而言，我们需要为每个环节（节点）分配一个唯一的标识符，并指定每个环节之间流动的值。Pandas dataframe可以方便地定义Sankey图所需的数据结构。

例如，我们可以创建一个由两个环节组成的Sankey图，其中第一个环节有三个子节点，第二个环节有两个子节点。我们可以使用如下的Pandas dataframe来定义这个Sankey图的结构：

import pandas as pd

data = {'源节点': ['A', 'A', 'A', 'B', 'B'],
        '目标节点': ['B', 'C', 'D', 'C', 'D'],
        '数量': [10, 5, 3, 8, 2]}
df = pd.DataFrame(data)
print(df)

输出结果为：

	源节点	目标节点	数量
0	A	B	10
1	A	C	5
2	A	D	3
3	B	C	8
4	B	D	2

在这个数据框中，每一行代表一个流量，包括源节点、目标节点和流量数量。例如，第一行表示从A到B的流量是10。

如何创建Sankey图？

定义好Sankey图的数据结构后，我们可以使用Plotly来创建该图。首先，我们需要导入plotly.graph_objs模块，该模块包含创建Sankey图所需的所有类。然后，我们可以使用Sankey类来创建Sankey图。

以下是一个简单的Python脚本，用于创建上述Sankey图：

import plotly.graph_objs as go
import pandas as pd

# 定义Sankey图的数据结构
data = {'源节点': ['A', 'A', 'A', 'B', 'B'],
        '目标节点': ['B', 'C', 'D', 'C', 'D'],
        '数量': [10, 5, 3, 8, 2]}
df = pd.DataFrame(data)

# 创建Sankey图
fig = go.Figure(data=[go.Sankey(
    node=dict(
        pad=15,
        thickness=20,
        line=dict(color="black", width=0.5),
        label=df["源节点"].append(df["目标节点"]).unique(),
        source=df["源节点"].map(lambda x: df["源节点"].unique().tolist().index(x)),
        target=df["目标节点"].map(lambda x: df["目标节点"].unique().tolist().index(x))),
    link=dict(
        source=df["源节点"].map(lambda x: df["源节点"].unique().tolist().index(x)),
        target=df["目标节点"].map(lambda x: df["目标节点"].unique().tolist().index(x)),
        value=df["数量"])))

# 显示Sankey图
fig.show()

在上述代码中，我们使用了plotly.graph_objs模块中的Sankey类来创建Sankey图。在创建Sankey实例时，我们通过传递一个字典来指定节点和边的属性，包括节点的厚度、线宽、标签和位置索引，以及每条边的源节点、目标节点和数量。

最后，我们使用show()函数来展示Sankey图。