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使用Python制作氣泡熱圖的示例代碼

更新時(shí)間：2025年07月10日 09:38:07 作者：Code_Verse

在數(shù)據(jù)分析和可視化中,氣泡熱圖是一種非常直觀的工具,可以展示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和強(qiáng)度,下面小編就來(lái)和大家詳細(xì)講講如何用Python制作一個(gè)氣泡熱圖吧

在數(shù)據(jù)分析和可視化中，氣泡熱圖是一種非常直觀的工具，可以展示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和強(qiáng)度。今天，我將帶你一步步學(xué)會(huì)如何用Python制作一個(gè)氣泡熱圖。別擔(dān)心，我會(huì)用最簡(jiǎn)單的方式解釋每一個(gè)步驟，即使你沒有編程基礎(chǔ)也能輕松上手！

一、什么是氣泡熱圖

氣泡熱圖是一種結(jié)合了氣泡圖和熱圖特點(diǎn)的可視化圖表。它通過氣泡的大小和顏色來(lái)表示數(shù)據(jù)的強(qiáng)度，同時(shí)通過位置來(lái)展示數(shù)據(jù)的分類或分組。這種圖表非常適合展示多個(gè)變量之間的關(guān)系，例如不同樣本之間的某種屬性強(qiáng)度。

二、我們需要什么樣的數(shù)據(jù)

在制作氣泡熱圖之前，我們需要準(zhǔn)備以下類型的數(shù)據(jù)：

兩個(gè)分類變量：這兩個(gè)變量將決定氣泡的位置。例如，X軸可以是一個(gè)分類變量（如不同的類別或分組），Y軸是另一個(gè)分類變量。

一個(gè)數(shù)值變量：這個(gè)變量決定了氣泡的大小和顏色，通常表示某種強(qiáng)度或值的大小。

在我們的代碼示例中，我們用的是隨機(jī)生成的數(shù)據(jù)，但如果你有自己的數(shù)據(jù)，可以按照類似的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備。比如：

X軸：1到10的類別（可以是任何分組）。
Y軸：1到10的樣本（也可以是其他分組）。
每個(gè)氣泡的大小和顏色由一個(gè)10×10的矩陣決定，矩陣中的每個(gè)值表示氣泡的強(qiáng)度。

三、開始制作氣泡熱圖

1. 安裝必要的庫(kù)

在開始之前，我們需要安裝兩個(gè)Python庫(kù)：numpy和matplotlib。這兩個(gè)庫(kù)分別用于處理數(shù)據(jù)和繪圖。

如果你還沒有安裝，可以通過以下命令安裝：

pip install numpy matplotlib

2. 準(zhǔn)備代碼

接下來(lái)，我們來(lái)看看代碼的每一步。

（1）導(dǎo)入庫(kù)

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

numpy用于處理數(shù)據(jù)，比如生成網(wǎng)格和隨機(jī)數(shù)。
matplotlib.pyplot用于繪圖。

（2）創(chuàng)建示例數(shù)據(jù)

K = np.arange(1, 11)  # X軸的分類變量
Samples = np.arange(1, 11)  # Y軸的分類變量
X, Y = np.meshgrid(K - 0.5, Samples - 0.5)  # 氣泡中心位于格子中心
Z = np.random.rand(10, 10)  # 隨機(jī)生成的強(qiáng)度數(shù)據(jù)

K和Samples分別是X軸和Y軸的分類變量。
X, Y是通過meshgrid生成的網(wǎng)格，用于確定氣泡的中心位置。
Z是一個(gè)10×10的矩陣，表示每個(gè)氣泡的強(qiáng)度（隨機(jī)生成的）。

（3）設(shè)置氣泡大小

max_bubble_diameter = 0.8  # 最大氣泡直徑
bubble_sizes = Z * max_bubble_diameter**2 * 800  # 調(diào)整大小比例因子

氣泡的大小與Z成正比，但最大直徑被限制為0.8，以避免氣泡之間重疊。

（4）繪制氣泡圖

plt.figure(figsize=(10, 8))  # 設(shè)置圖形大小
scatter = plt.scatter(X, Y, s=bubble_sizes, c=Z, cmap='viridis', alpha=0.7, edgecolors="black", linewidth=1)

使用scatter繪制氣泡圖。
s參數(shù)設(shè)置氣泡大小。
c參數(shù)設(shè)置氣泡顏色，顏色由Z決定。
cmap='viridis'設(shè)置了顏色映射，你可以換成其他顏色映射（如'plasma'或'coolwarm'）。
alpha是透明度，edgecolors和linewidth設(shè)置了氣泡的邊框顏色和寬度。

（5）添加顏色條

cbar = plt.colorbar(scatter)
cbar.set_label('Bubble Intensity', fontsize=12)

顏色條可以幫助我們理解氣泡顏色的含義。

（6）設(shè)置標(biāo)題和標(biāo)簽

plt.title("Bubble Heatmap Plot", fontsize=18, fontweight='bold')
plt.xlabel("K (w)", fontsize=14)
plt.ylabel("Samples", fontsize=14)

標(biāo)題和坐標(biāo)軸標(biāo)簽讓圖表更清晰。

（7）設(shè)置坐標(biāo)軸刻度和范圍

plt.xticks(K, fontsize=12)
plt.yticks(Samples, fontsize=12)
plt.xlim(0, 10)
plt.ylim(0, 10)

確保氣泡對(duì)齊在格子內(nèi)，避免被切割。

（8）添加網(wǎng)格

plt.grid(True, which='both', axis='both', linestyle='-', linewidth=1, color='black')

網(wǎng)格可以幫助我們更好地理解氣泡的位置。

（9）調(diào)整布局并顯示圖形

plt.tight_layout(pad=0.1)  # 調(diào)整布局
plt.show()  # 顯示圖形

四、運(yùn)行代碼，查看結(jié)果

將上述代碼復(fù)制到你的Python環(huán)境中，運(yùn)行后你將看到一個(gè)漂亮的氣泡熱圖！你可以嘗試修改數(shù)據(jù)或顏色映射，看看會(huì)發(fā)生什么變化。

完整代碼如下：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 創(chuàng)建示例數(shù)據(jù)
K = np.arange(1, 11)
Samples = np.arange(1, 11)
X, Y = np.meshgrid(K - 0.5, Samples - 0.5)  # 氣泡中心位于格子中心
Z = np.random.rand(10, 10)
# 設(shè)置氣泡大小，大小與數(shù)據(jù)Z成正比，但限制最大直徑為0.8
max_bubble_diameter = 0.8  # 最大氣泡直徑
bubble_sizes = Z * max_bubble_diameter**2 * 800  # 調(diào)整大小比例因子以適應(yīng)最大直徑限制
# 創(chuàng)建氣泡圖
plt.figure(figsize=(10, 8))
# 繪制氣泡圖，使用 'viridis' 色系
scatter = plt.scatter(X, Y, s=bubble_sizes, c=Z, cmap='viridis', alpha=0.7, edgecolors="black", linewidth=1)
# 添加顏色條
cbar = plt.colorbar(scatter)
cbar.set_label('Bubble Intensity', fontsize=12)
# 設(shè)置標(biāo)題和標(biāo)簽
plt.title("Bubble Heatmap Plot", fontsize=18, fontweight='bold')
plt.xlabel("K (w)", fontsize=14)
plt.ylabel("Samples", fontsize=14)
# 設(shè)置坐標(biāo)軸刻度，確保氣泡對(duì)齊在格子內(nèi)
plt.xticks(K, fontsize=12)
plt.yticks(Samples, fontsize=12)
# 添加網(wǎng)格，清晰展示格子邊框
plt.grid(True, which='both', axis='both', linestyle='-', linewidth=1, color='black')
# 設(shè)置坐標(biāo)軸范圍，使氣泡顯示在格子內(nèi)，避免氣泡被切割
plt.xlim(0, 10)
plt.ylim(0, 10)
# 調(diào)整布局，確保圖形無(wú)多余空白并完整顯示
plt.tight_layout(pad=0.1)  # 適當(dāng)減小邊緣空白
# 顯示圖形
plt.show()