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数据可视化Python编程实践

作者：吕鉴涛

编辑：高扬

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内容介绍

本书系统地介绍了数据可视化技术及其在诸多领域的实际应用。首先，阐述了大数据可视化技术的基本概念以及相关的基础知识。然后，采用理论与实践相结合的方式，针对实际应用中的各种不同类型的数据，通过各种图表及实例代码展示了这些数据的可视化方法。最后，介绍了数据可视化技术在不同领域中的基本应用。 本书可以作为高等院校计算机、数据科学与大数据技术等相关专业的数据可视化教材，也可以供从事数据可视化、数据分析的相关技术人员参考使用。

相关信息

图书名称：数据可视化Python编程实践
ISBN：9787115638175
作者：吕鉴涛
编辑：高扬
从书名：
开本：16开
页数：
印刷色数：
出版状态：已出版
出版日期：2025-03-01
作者简介：吕鉴涛，博士，华中师范大学客座教授，政府特聘科技专家，享受政府特殊津贴；曾任北京中关村IT企业高级软件工程师，后留学加拿大攻读计算机科学博士学位，毕业后回国创业；因个人成长经历及创业成绩突出，于2013年和2016年先后入选武汉市“3551光谷人才计划”和湖北省“百人计划”（海外高层次人才引进计划），并获政府奖励；拥有多项发明专利和软件著作权，著有多部中、英文专著；创业公司旗下的产品曾获2016年英特尔“智能硬件大赛”全国十强以及百度“蝶变行动——生产制造行业之星”等奖项。

特别说明

本书卖点

1.侧重讲解实际应用，激发读者学习兴趣。
2.基于代码讲解技术，助力培养实战技能。
3.配套立体化教辅资源，全方位服务教师教学。
4.本书作者多年深耕软件技术，具有丰富的开发经验，且文笔较好，表述简练准确。

目录

第 1 章 数据可视化概述 ................ 6
1.1 数据可视化简介 .............. 6
1.1.1 数据与数据可视化 ....6
1.1.2 数据可视化的起源与分类 ................7
1.1.3 数据可视化基本流程 ....7
1.1.4 数据可视化设计原则与技巧 .................9
1.2 数据可视化常用工具 Matplotlib ...............10
1.2.1 Matplotlib 简介 .......10
1.2.2 Matplotlib 的安装与使用 ....................11
第 2 章 常用数据读写方法与数据预处理 ....................27
2.1 常用数据读写方法 ........27
2.1.1 Numpy 文件读写 .27
2.1.2 Pandas 文件读写 ...32
2.1.3 Python 内置文件读写方法 ...................37
2.2 数据预处理 .................... 40
2.2.1 数据清洗 ............ 40
2.2.2 数据集成 ............ 49
2.2.3 数据变换 ............ 56
2.2.4 数据归约 ............ 62
第 3 章 常见类型数据的可视化 ..69
3.1 关系型数据可视化 .........69
3.1.1 散点图系列 ........69
3.1.2 瀑布图 ................ 72
3.1.3 等高线图 ............ 74
3.2 分布型数据可视化 ........76
3.2.1 统计直方图 ........76
3.2.2 柱形分布图 ........78
3.2.3 箱型图 ................ 80
3.2.4 小提琴图 ............ 82
3.3 比例型数据可视化 ........84
3.3.1 条形图 ................ 84
3.3.2 饼状图 ................ 86
3.3.3 圆环图 ................ 88
3.3.4 南丁格尔玫瑰图 89
3.3.5 雷达图 ................ 93
3.4 时间序列型数据可视化 95
3.4.1 阶梯图 ................ 95
3.4.2 折线图 ................ 97
3.4.3 面积图 ................ 98
3.5 其他复杂类型数据可视化 ..................101
3.5.1 热力图 .............. 101
3.5.2 矩阵散点图 ......103
3.5.3 RadViz 图 .........107
3.5.4 词云图 .............. 108
第 4 章 生物信息数据可视化 ....111
4.1 DNA 微阵列数据可视化 ..................111
4.2 基因差异化表达-聚类图 ...................114
4.3 读取 FASTA 文件的核酸序列并计算 GC 含量 .............119
4.4 高通量测序 .................. 122
4.4.1 HTSeq 的安装与测试 ...................122
4.4.2 HTSeq 与高通量测序数据分析 ...123
4.5 基因组可视化 ............... 130
4.6 蛋白质接触图 .............. 137
4.7 系统发育树 .................. 140
4.8 蛋白质三维结构可视化 ....................145
4.8.1 基于 PyMOL 的蛋白质三维结构可视化 ...........145
4.8.2 基于 Dash Bio 的蛋白质三维结构可视化 .... 153
第 5 章 神经网络与深度学习可视化 ...................159
5.1 神经网络结构可视化 ..159
5.1.1 基于 ANN Visualizer 的神经网络结构可视化................... 159
5.1.2 Keras 神经网络结构可视化 .......163
5.2 深度学习数据可视化 ..168
5.2.1 TensorBoard 简介 ...................168
5.2.2 Loss 及 Accuracy 曲线可视化 ...168
5.2.3 卷积核及特征图可视化 ..............173
5.2.4 梯度下降与学习率可视化 ...........181
5.2.5 混淆矩阵及其可视化 ..................185
5.2.6 类激活图可视化 .....188
5.3 基于 Visual DL 的深度学习可视化 ......192
5.3.1 VisualDL 简介 .192
5.3.2 VisualDL 的使用方法 .................192
5.3.3 基于 VisualDL 的数据可视化 ....196
5.3.4 VisualDL.services ....................206
第 6 章 音频数据可视化 ............207
6.1 音频信号简介 .............. 207
6.1.1 音频信号的物理性质与信号采集 ...................207
6.1.2 数字音频信号的量化与存储 ......207
6.2 Python 音频处理工具简介 .....209
6.3 音频信号处理与可视化 .......215
6.3.1 音频信号的载入与显示 ..............215
6.3.2 音频数据扩充 ..219
6.3.3 音频数据增强 ..225
6.3.4 音频信号分帧 ..232
6.3.5 短时傅里叶分析 241
6.3.6 频谱图与声音语谱图 ..................243
6.3.7 音频特征值提取 ...249
6.4 音乐数据动态可视化 ..256
6.4.1 音乐波形动态可视化 256
6.4.2 音乐频谱动态可视化 .................258
第 7 章 财经数据可视化 ............263
7.1 常用的财经数据接口 ...263
7.1.1 Pandas-datareader ....................263
7.1.2 AKShare ............265
7.2 GDP 数据分析与可视化 ....268
7.2.1 数据来源 ........... 268
7.2.2 GDP 数据可视化示例 ...................269
7.3 证券交易数据可视化 ..276
7.3.1.K 线图 ............... 276
7.3.2 其它类别图 .......286
7.4 数据动态可视化 ..........291
第 8 章 程序运行信息动态展示与 Python 可视化编程 ...........298
8.1 Heartrate 程序运行可视化监测 ...........298
8.1.1 Heartrate 简介 .....298
8.1.2 HeartRate 应用示例 ...................299
8.2 PySnooper 与程序运行状态监控 ...........301
8.2.1 PySnooper ........301
9.2.2 Snoop ................ 303
8.3 Birdseye 与函数调用信息可视化 .........306
8.4 Pycallgraph 与函数关系可视化 ...........309
8.5 Ryven 与 Python 可视化编程 .................314
8.5.1 Ryven 简介 .......314
8.5.2 Ryven 的安装与启动 ...................315
8.5.3 Ryven 应用示例 ......316
第 9 章 3D 数据可视化方法 .......322
9.1 Mpl_toolkits 与 3D 数据可视化 ...........322
9.2 基于 VTK 的 3D 数据展示 ....326
9.2.1 VTK 简介 ........... 326
9.2.2 VTK 与 3D 数据可视化 .................326
9.3 基于 Mayavi 的 3D 数据展示 ..................335
9.3.1 Mayavi 简介 .....335
9.3.2 基于 Mayavi 3D 数据可视化方法 ...................336
9.4 基于 Open3D 的数据可视化方法 ............349
9.4.1 Open3D 简介 .....349
9.4.2 Open3D 与点云数据可视化 .........349
9.4.3 基于 Open3D 的三维重建 ............364
第 10 章 基于动画的数据展示 ..371
10.1 基于 Matplotlib Animation 的动画绘制 ...............371
10.2 基于 PyOpenGL 的动画 .....375
10.2.1 PyOpenGL 简介及安装 ...............375
10.2.2 基于 PyOpenGL 的动画示例 ......376
10.3 基于 MoviePy 的动画 380
10.3.1 MoviePy 的安装与测试 .............380
10.3.2 基于 MoviePy 的动画示例 ........380
10.4 基于 Manim 的动画 ....383
10.4.1 Manim 的安装与运行 .................383
10.4.2 基于 Manim 的动画示例 ............383
第 11 章 基于 Python 的架构图可视化 ................392
11.1 Diagrams 的安装与使用简介 ...............392
11.2 Diagrams 架构图绘制对象简介 ...........394
11.2.1 Diagrams 对象 ......394
11.2.2 Nodes 对象 .....395
11.2.3 Clusters 对象 ......398
11.2.4 Edges 对象 .....401
11.3 基于 Diagrams 的架构图绘制实例 ......403
附录 参考文献 ....... 406

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