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Python 绘制桑基图全面解析

2024-04-02 19:55

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前言

桑基图亦称为桑基能量分流图、桑基能量平衡图,是一种特定类型的流程图，用于展示数据的“流动”变化。桑基图中包含若干条从左到右延展的分支，每条分支的宽度代表数据流量的大小。

题目再现

假设现在小明家日常生活的开支主要分为工资、副业、生活、购物、深造、运动、其他和买书几类，且其中每项投入或产出值分别为0.7、0.3、-0.3、-0.1、-0.3、-0.1、-0.1、-0.1，请结合这些日常生活开支的数据绘制一个桑基图

在这里插入图片描述

题目拆解

我们需要绘画出桑基图，首先知道创建桑基图的类.matplotlib.sankey模块中专门提拱了表示桑基图的类Sankey,通过创建Sankey类的对象可以创建桑基图,之后可以调用add()方法为桑基图添加一些配置选项，最后调用finish()方法完成桑基图的绘制.

创建桑基图


Sankey(ax=None, scale=1.0,unit='',format='%G',gap=0.25,radius=0.1,shoulder=0.03,
offset=0.15,head_angle=100,margin=0.4,tolerance=1e-06,**kwargs)

常用函数参数如下:

ax:若不提供该参数,则会创建一个新的坐标轴
scale:表示流量比例的因子,用于按比例调整分支的宽度
unit:表示与流量相关的物理单位的字符串.若设为None，则不会做数量标记
gap:表示进入或离开顶部或底部的分支间距,默认为0.25

添加桑基图选项

Sankey类对象可以调用add()方法为桑基图添加数据流量、标签等选项


add(self,patchlabel='',flows=None,orientations=None,labels='',
trunklength=1.0, pathlengths=0.25,prior=None,connect=(0,0),
rotation=0,**kwargs)

常用参数如下:

patchlabel:表示位于图表中心的标签
flows：表示流量数据数组，其中投入数据为正值，产生数据为负值。
orientations:表示流的方向列表或用于所有流的单个方向,可以取值为0(从左侧输入、右侧输出)、1(从顶部到顶部)或-1(从底部到底部)
labels:表示流的标签列表或用于所有流的单个标签
trunklength:表示输入组和输出组的基之间的长度

返回桑基图绘制完成的对象

Sankey类对象在添加数据之后需要调用finish()方法完成绘制,并返回包含多个桑基子图列表，桑基子图包含以下字段.

patch:表示桑基子图的轮廓
flows:表示流量值(输入为正，输出为负)
angles:表示箭头角度的列表
tips：表示流路径的尖端或凹陷位置的数组，其中每一行是一个(x,y)
text:表示中心标签的Text实例
texts:表示流分支标签的Text实例

3.完整源码


if __name__ == '__main__':
    import numpy as np
    import pandas as pd
    import matplotlib.pyplot as plt
    from matplotlib.sankey import Sankey

    plt.rcParams['font.sans-serif'] = 'SimHei'
    plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False

    # 消费收入与支出数据
    flows = [0.7, 0.3,-0.3,-0.1,-0.3,-0.1,-0.1,-0.1]
    # 流的标签列表
    labels = ["工资","副业","生活","购物","深造","运动","其他","买书"]
    # 流的方向
    orientations = [1,1,0,-1,1,-1,1,0]
    # 创建Sankey类对象
    sankey = Sankey()
    sankey.add(flows=flows, # 收入与支出数据
               labels = labels, # 数据标签
               orientations = orientations, # 标签显示的方向
               color='black', # 边缘线条颜色
               fc="lightgreen", # 填充颜色
                patchlabel="生活消费", # 图表中国心的标签
               alpha=0.7)

    # 桑基图绘制完成的对象
    diagrams = sankey.finish()
    diagrams[0].texts[4].set_color("r")   # 将下标为4的数据标签设为红色
    diagrams[0].texts[4].set_weight("bold") # 将下标为4的数据标签设为字体标签
    diagrams[0].text.set_fontsize(20)     # 将中心标签的字体大小设为20
    diagrams[0].text.set_fontweight("bold") # 将中心标签的字体设为加粗
    plt.title('日常生活开支的桑基图')
    plt.show()