Python 直方图(hist)

Python 直方图(hist)

Python 直方图(hist)

什么是直方图

直方图(Histogram)是对数据分布情况的一种图形化表示方法,通过统计和展示数据的频率分布情况,可以帮助我们更直观地了解数据的属性和特征。

直方图将数据分成若干个等距的区间,每个区间称为一个“箱子”。根据数据在每个箱子中的频数来绘制柱状图,从而反映出数据的分布规律。

直方图的绘制

Python 中,我们可以使用第三方库 matplotlib 来绘制直方图。下面是一个简单的例子:

import matplotlib.pyplot as plt

# 数据集
data = [1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 8, 8, 9]

# 绘制直方图
plt.hist(data, bins=9, edgecolor='black')

# 添加标题和标签
plt.title("Histogram")
plt.xlabel("Value")
plt.ylabel("Frequency")

# 展示图像
plt.show()

可以看出,数据集 data 中的元素主要集中在 4、6 和 7 附近,这反映了数据的分布情况。

直方图的参数

绘制直方图时,hist() 函数可以接受多个参数,下面我们来详细介绍一些常用的参数。

  • bins:用来指定箱子的数量或间隔,默认值为 10
  • range:用来指定箱子的范围,默认值为整个数据集的范围。
  • density:用来指定是否将直方图标准化,默认值为 False。如果设置为 True,则纵坐标表示的是概率密度函数。
  • orientation:用来指定直方图的方向,默认值为 vertical,也可以设置为 horizontal

以下是一个示例代码,演示了如何使用这些参数来绘制直方图:

import matplotlib.pyplot as plt

# 数据集
data = [1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 8, 8, 9]

# 绘制直方图
plt.hist(data, bins=5, range=(0,10), density=True, orientation='horizontal', edgecolor='black')

# 添加标题和标签
plt.title("Histogram")
plt.xlabel("Probability Density")
plt.ylabel("Value")

# 展示图像
plt.show()

可以看出,直方图在参数设置不同时,展示的效果也会有所差异。

直方图的应用

直方图是数据分析中一种常用的可视化手段,它可以帮助我们更好地理解数据的分布情况和特征。

以下是一些直方图常见的应用场景:

数据探索

直方图可以用来探索数据的分布情况。通过观察直方图,我们可以了解数据的中心位置、离散程度和常见取值范围,从而帮助我们对数据有更直观的认识。

数据预处理

在进行数据预处理时,直方图可以帮助我们判断数据的偏态和异常值。对于偏态数据,我们可以通过直方图来了解其分布情况,并选择适当的数据转换方法。对于存在异常值的数据,直方图可以帮助我们识别并处理这些异常值。

特征工程

在特征工程中,直方图可以帮助我们选择合适的特征变换方法。通过观察特征的直方图,我们可以了解其分布情况及是否符合模型的假设,从而选择合适的变换方法,比如对数变换、标准化等。

分类与聚类

在分类和聚类任务中,直方图可以帮助我们理解不同类别或聚类的分布情况。通过对比直方图,我们可以了解不同类别或聚类之间的相似性或差异性,从而有助于更好地进行模式识别和数据挖掘。

小结

本文介绍了直方图的原理和绘制方式,并举例说明了直方图在数据分析中的常见应用。

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