用Python繪製箱線圖

箱線圖，也被稱為盒須圖或者盒式圖，是一種可以生動展示數據的統計圖表。這種圖表能夠展示出數據分佈的五個特徵值：最小值、第一四分位數、中位數、第三四分位數和最大值。箱線圖能夠幫助我們直觀地觀察數據是否存在異常值、數據偏離中心趨勢的幅度以及數據的分散程度，因此被廣泛應用於數據科學領域。本文將着重介紹使用Python繪製箱線圖的基本方法、修改箱線圖的顏色、形狀和標籤等基本功能。

一、安裝必備庫

在開始使用Python繪製箱線圖之前，我們需要先安裝必備的庫：matplotlib和numpy。其中，matplotlib庫是Python中最廣泛使用的繪圖庫，能夠實現各類圖表的繪製。Numpy庫是Python中常用的科學計算庫，能夠實現矩陣運算、數據生成以及數組操作等。我們可以使用pip命令來進行安裝，如下所示：

pip install matplotlib
pip install numpy

二、繪製基本的箱線圖

如果我們想要繪製一個基本的箱線圖，只需要使用matplotlib庫中的boxplot()函數即可。在這個函數中，我們需要提供一個列表或者數組，然後函數會根據提供的數據自動計算並繪製出箱線圖。下面是一個示例代碼：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成隨機數據
np.random.seed(10)
data = np.random.normal(100, 20, 200)

# 繪製箱線圖
fig, ax = plt.subplots()
ax.boxplot(data)

# 顯示圖形
plt.show()

上述代碼首先生成了200個正態分佈的隨機數。然後我們使用boxplot()函數將這些數據傳入，並繪製出了一個基本的箱線圖。最後，我們使用show()函數將繪製出的箱線圖進行顯示。我們可以發現，使用Python繪製箱線圖是非常簡單的！

三、修改箱線圖的顏色和形狀

箱線圖中每個部分的顏色和形狀都是可以修改的。下面是一些常用的修改方法：

1. 修改箱線的顏色

如果我們想要修改箱線的顏色，只需要在boxplot()函數中傳遞額外的參數boxprops即可。例如：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成隨機數據
np.random.seed(10)
data = np.random.normal(100, 20, 200)

# 繪製箱線圖
fig, ax = plt.subplots()
ax.boxplot(data, boxprops=dict(color='red'))

# 顯示圖形
plt.show()

上述代碼中，我們將箱線的顏色設置為紅色。需要注意的是，我們需要使用dict()函數來創建一個字典，然後將其傳遞到boxprops參數中。

2. 修改中位數線的顏色和形狀

如果我們想要修改中位數線的顏色和形狀，只需要在boxplot()函數中傳遞額外的參數medianprops即可。例如：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成隨機數據
np.random.seed(10)
data = np.random.normal(100, 20, 200)

# 繪製箱線圖
fig, ax = plt.subplots()
ax.boxplot(data, medianprops=dict(color='green', linewidth=2, linestyle='--'))

# 顯示圖形
plt.show()

上述代碼中，我們將中位數線的顏色設為綠色，線寬設為2，線形設為虛線。需要注意的是，我們需要使用dict()函數來創建一個字典，然後將其傳遞到medianprops參數中。

3. 修改離群值的顏色和形狀

如果我們想要修改離群值的顏色和形狀，只需要在boxplot()函數中傳遞額外的參數flierprops即可。例如：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成隨機數據
np.random.seed(10)
data = np.random.normal(100, 20, 200)

# 繪製箱線圖
fig, ax = plt.subplots()
ax.boxplot(data, flierprops=dict(marker='o', markersize=5, markerfacecolor='red'))

# 顯示圖形
plt.show()

上述代碼中，我們將離群值的標記形狀設為圓形，大小為5，顏色為紅色。需要注意的是，我們需要使用dict()函數來創建一個字典，然後將其傳遞到flierprops參數中。

四、為箱線圖添加標籤

如果我們想要為繪製的箱線圖添加標籤，可以使用plt.xlabel()和plt.ylabel()函數來為x軸和y軸添加標籤。例如：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成隨機數據
np.random.seed(10)
data = np.random.normal(100, 20, 200)

# 繪製箱線圖
fig, ax = plt.subplots()
ax.boxplot(data)

# 添加標籤
plt.xlabel('Data')
plt.ylabel('Values')

# 顯示圖形
plt.show()

上述代碼中，我們為x軸添加了標籤”Data”，為y軸添加了標籤”Values”。

五、小結

本文介紹了使用Python繪製箱線圖的基本方法、修改箱線圖的顏色、形狀和標籤等基本功能。從以上示例中，我們可以看到Python繪製箱線圖非常簡單，並且使用matplotlib庫和numpy庫能夠快速實現。如果你想要更深入地了解箱線圖，可以閱讀更多相關文獻或者在線教程。