又一个可视化神器，Python版终于来了
本文重点介绍的是可视化库 Highcharts 的相关基础知识，以及如何利用Highcharts来绘制不同场景和需求下的精美柱状图，主要内容包含：
- Highcharts简介
- Highcharts有多强
- Highcharts 4大利器
- Python-highcharts使用
- 绘制精美柱状图
Highcharts简介
什么是Highcharts
首先看一段来自官网的赞美：
Make your data come alive。Highcharts makes it easy for developers to set up interactive charts in their web pages.
Highcharts 是一个用纯 JAVAScript 编写的图表库，它能够很简单便捷的在 web 网站或者是 web 应用程序中添加有交互性质的图表。
Highcharts 是免费提供给个人学习、个人网站和非商业用途的使用的。
中文官网地址：https://www.highcharts.com.cn/
Highcharts特性
Highcharts 具备诸多特性，以至于它大受欢迎：
- 兼容性：支持所有主流的浏览器和移动平台（IOS、Android等）
- 多设备：支持多种设备，如手持设备、平板等
- 免费使用：能够供个人免费学习使用
- 配置简单：Highcharts中的数据全部配置成json格式
- 动态多维图表：Highcharts中生成的图表能够修改，同时支持多维图表
- 导出格式多样：能够导出PDF/PNG/JPG/SVG等多种格式
- 可变焦：选中图表部分放大，能够近距离观察图表
上面仅仅是列出了Highcharts的部分特性，它还有时间轴上的时间精确到毫秒、文字可在任意方向旋转等特性。
Highcharts有多强
Highcharts 有上面列举的诸多特性，所以它受到了国内外很多大公司的青睐，从它的官网上看到很多知名的企业，比如：Facebook、Twitter、Yahoo、IBM、阿里云等
Highcharts 4大利器
Highcharts之所以如此强大，主要是因为它有4大利器：
- Highcharts
- Highcharts Stock
- Highcharts Maps
- Highcharts Gantt
Highcharts
方便快捷的纯 JavaScript 交互性图表。可以说，Highcharts 是目前市面上最简单灵活的图表库
Highcharts Stock
方便快捷地创建股票图、大数据量的时间轴图表。
Highstock 是用纯 JavaScript 编写的股票图表控件，可以用来开发股票走势图及大数据量时间轴图表。
Highcharts Maps
非常优秀的html5地图组件，支持下钻、触摸、手势等操作。
Highmaps 继承了 Highcharts 简单易用的特性。利用它可以方便快捷的创建用于展示销售、选举结果等其他与地理位置关系密切的交互地图图表。
Highcharts Gantt
最简单好用的JavaScript 甘特图库。
方便易用的交互式甘特图，可以用于展示时间分配、任务调度、事件及资源使用情况。
python-highcharts使用
安装python-highcharts
开头笔者提到过：Highcharts 是基于 JavaScript 编写的图表库。
因为很多人并不是很擅长前端语言，所以有位大神编写出来基于 Python 的第三方的库：python-highcharts，详细说明见github https://github.com/kyper-data/python-highcharts
安装 python-highcharts 非常的简单：
pip install python-highcharts
目前 python-highcharts 支持 Python2.7/3.4+，python版本需要满足需求
使用demo
安装好 python-highcharts 之后，我们用一个小案例来说明如何通过它绘制图形，首先看看整体的代码和图形：
# 1-导入库和实例化
from highcharts import Highchart
chart = Highchart()
# 2-配置项设置
options = {
'chart': {
'inverted': True # 翻转x轴和y轴
},
'title': { # 主标题
'text': 'Atmosphere Temperature by Altitude'
},
'subtitle': { # 副标题
'text': 'According to the Standard Atmosphere Model'
},
'xAxis': { # x轴设置
'reversed': False,
'title': {
'enabled': True,
'text': 'Altitude'
},
'labels': {
'formatter': 'function () {
return this.value + "km";
}'
},
'maxPadding': 0.05,
'showLastLabel': True
},
'yAxis': { # y轴设置
'title': {
'text': 'Temperature'
},
'labels': {
'formatter': "function () {
return this.value + '°';
}"
},
'lineWidth': 2
},
'legend': { # 图例设置
'enabled': False
},
'tooltip': { # 提示工具设置
'headerFormat': '<b>{series.name}</b><br/>',
'pointFormat': '{point.x} km: {point.y}°C'
}
}
# 3-实例化对象中添加配置
chart.set_dict_options(options)
# 4-绘图所需的数据和添加数据
data = [[0, 15],
[10, -50],
[20, -56.5],
[30, -46.5],
[40, -22.1],
[50, -2.5],
[60, -27.7],
[70, -55.7],
[80, -76.5]]
# 添加数据
chart.add_data_set(data, 'spline', 'Temperature', marker={'enabled': False})
# 5-在线绘图
chart
通过上面的代码我们可以看到使用 python-highcharts 绘图的5个基本步骤：
- 导入库和示例化对象
- 设置各种配置项；配置项都是字典形式
- 往实例化对象中添加字典形式的配置项
- 准备数据和往实例化对象中添加数据，并设置图形的相关信息
- notebook中在线绘图
绘制精美柱状图
基础柱状图
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=750, height=600) # 设置图形的大小
# 4组数据，代表4个年份
# 每组5个数据代表的是5个洲
data1 = [107, 31, 235, 203, 24]
data2 = [133, 156, 947, 868, 106]
data3 = [373, 914, 854, 732, 34]
data4 = [652, 954, 1250, 740, 38]
# 进行配置
options = {
'chart': { # 加上chart配置变成水平柱状图
'type': 'bar'
},
'title': { # 1、主标题
'text': 'Stacked bar chart'
},
'subtitle': { # 2、副标题
'text': 'Source: <a href="https://en.wikipedia.org/wiki/World_population">Wikipedia.org</a>'
},
'xAxis': { # 3、横轴的5个分类
'categories': ['Africa', 'America', 'Asia', 'Europe', 'Oceania'],
'title': {
'text': "5个洲" # x轴的名称
}
},
'yAxis': {
'min': 0, # 设置最小值
'title': {
'text': '人口数(百万)', # y轴名称
'align': 'high'
},
'labels': {
'overflow': 'justify'
}
},
'tooltip': {
'valueSuffix': ' millions'
},
'legend': { # 图例设置
'layout': 'vertical', # 垂直方向
'align': 'right', # 靠右显示
'verticalAlign': 'top', # 顶部
'x': -40,
'y': 80,
'floating': True,
'borderWidth': 2, # 图例外围线条宽度
'backgroundColor': "((Highcharts.theme && Highcharts.theme.legendBackgroundColor) || '#9ACFF0')",#图例背景颜色
'shadow': True
},
'credits': { # 右下角的版权标签
'enabled': True
},
'plotOptions': {
'bar': {
'dataLabels': {
'enabled': True # 显示数据（柱状图顶部的数据显示出来）
}
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
# 每个年份添加一组数据
H.add_data_set(data1, 'bar', 'Year 2000')
H.add_data_set(data2, 'bar', 'Year 2004')
H.add_data_set(data3, 'bar', 'Year 2008')
H.add_data_set(data4, 'bar', 'Year 2012')
H
蝴蝶柱状图
两个不同类型的双排柱状图：
from highcharts import Highchart
H = Highchart(width=550, height=400)
# 1、数值分类区间
categories = ['0-4', '5-9', '10-14', '15-19',
'20-24', '25-29', '30-34', '35-39',
'40-44','45-49', '50-54', '55-59',
'60-64', '65-69','70-74', '75-79',
'80-84', '85-89', '90-94','95-99', '100 + ']
# 2、配置项
# 在这种图形中横轴和纵轴需要调换
options = {
'chart': { # 指定图表类型：柱状图
'type': 'bar'
},
'title': { # 主标题
'text': 'Population pyramid for Germany, midyear 2010'
},
'subtitle': { # 副标题
'text': 'Source: www.census.gov'
},
'xAxis': [{ # 左侧标签设置
'categories': categories,
'reversed': False, # 分类区间是否翻转
'labels': {
'step': 1 # 标签区间的间隔
}
}, { # 右侧标签设置
'opposite': True,
'reversed': False,
'categories': categories,
'linkedTo': 0,
'labels': {
'step': 1
}
}],
'yAxis': {
'title': {
'text': None
},
'labels': { # y轴标签
'formatter': "function () {
return (Math.abs(this.value) / 1000000) + 'M';
}"
},
'min': -4000000,
'max': 4000000
},
'plotOptions': {
'series': {
'stacking': 'normal'
}
},
'tooltip': {
'formatter': "function () {
return '<b>' + this.series.name + ', age ' + this.point.category + '</b><br/>' +
'Population: ' + Highcharts.numberFormat(Math.abs(this.point.y), 0);
}"
},
}
# 设置男女的数值
data_male = [-1746181, -1884428, -2089758, -2222362,
-2537431, -2507081, -2443179, -2664537,
-3556505, -3680231, -3143062, -2721122,
-2229181, -2227768,-2176300, -1329968,
-836804, -354784, -90569, -28367, -3878]
data_female = [1656154, 1787564, 1981671, 2108575,
2403438, 2366003, 2301402, 2519874,
3360596, 3493473, 3050775, 2759560,
2304444, 2426504, 2568938, 1785638,
1447162, 1005011, 330870, 130632, 21208]
# 添加配置项
H.set_dict_options(options)
# 添加数据和指定图表类型bar
H.add_data_set(data_male, 'bar', 'Male')
H.add_data_set(data_female, 'bar', 'Female')
H
垂直柱状图
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=800, height=600) # 设置图形的大小
# 配置数据项
data1 = [5, 3, 4, 7, 2]
data2 = [2, 2, 3, 2, 1]
data3 = [3, 4, 4, 2, 5]
options = {
'chart': {
'type': 'column' # bar改成column
},
'title': {
'text': 'Stacked column chart'
},
'xAxis': {
'categories': ['Apples', 'Oranges', 'Pears', 'Grapes', 'Bananas']
},
'yAxis': {
'min': 0,
'title': {
'text': 'Total fruit consumption'
},
'stackLabels': {
'enabled': True,
'style': {
'fontWeight': 'bold',
'color': "(Highcharts.defaultOptions.title.style &&
Highcharts.defaultOptions.title.style.color) || 'gray'"
}
}
},
'legend': {
'align': 'right',
'x': -30,
'verticalAlign': 'top',
'y': 25,
'floating': True,
'backgroundColor':
"Highcharts.defaultOptions.legend.backgroundColor || 'white'",
'borderColor': '#CCC',
'borderWidth': 1,
'shadow': False
},
'tooltip': {
'headerFormat': '<b>{point.x}</b><br/>',
'pointFormat': '{series.name}: {point.y}<br/>Total: {point.stackTotal}'
},
# 在这里设置堆叠的信息
'plotOptions': { # 将每个数据在柱状图上方显示出来
'column': {
'stacking': 'normal',
'dataLabels': {
'enabled': True # 显示数据（柱状图顶部的数据显示出来）
}
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
# 将之前的bar改成column即可
H.add_data_set(data1,'column','John')
H.add_data_set(data2,'column','Jane')
H.add_data_set(data3,'column','Joe')
H
水平叠加柱状图
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=800, height=600) # 设置图形的大小
# 配置数据项
data1 = [5, 3, 4, 7, 2]
data2 = [2, 2, 3, 2, 1]
data3 = [3, 4, 4, 2, 5]
options = {
'chart': {
'type': 'bar' # 图表类型
},
'title': { # 主标题
'text': 'Stacked bar chart'
},
'xAxis': {
'categories': ['Apples', 'Oranges', 'Pears', 'Grapes', 'Bananas']
},
'yAxis': {
'min': 0,
'title': {
'text': 'Total fruit consumption'
}
},
'legend': {
'reversed': True
},
'plotOptions': {
'series': {
'stacking': 'normal'
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
H.add_data_set(data1,'bar','John')
H.add_data_set(data2,'bar','Jane')
H.add_data_set(data3,'bar','Joe')
H
带有负值的柱状图
有时候我们的数据中还有负值，利用Highcharts同样可以绘制柱状图：
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=800, height=600) # 设置图形的大小
# 配置数据项
data1 = [5, 3, -4, 7, 2]
data2 = [2, 2, 3, -2, 1]
data3 = [-3, 4, 4, 2, 5]
options = {
'chart': { # 图表类型不是bar，而是column
'type': 'column'
},
'title': { # 主标题
'text': 'column with negative values'
},
'xAxis': {
'categories': ['Apples', 'Oranges', 'Pears', 'Grapes', 'Bananas']
},
'yAxis': {
'title': {
'text': '水果数量', # y轴名称
'align': 'high'
},
'labels': {
'overflow': 'justify'
}
},
'legend': {
'reversed': True
},
'credits': { # 右下角的版权信息
'enabled': False
},
'plotOptions': { # 将每个数据在柱状图上方显示出来
'bar': {
'dataLabels': {
'enabled': True # 显示数据（柱状图顶部的数据显示出来）
}
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
H.add_data_set(data1,'bar','John')
H.add_data_set(data2,'bar','Jane')
H.add_data_set(data3,'bar','Joe')
H
带有百分比的柱状图
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=800, height=600) # 设置图形的大小
# 配置数据项
data1 = [5, 3, 4, 7, 2]
data2 = [2, 2, 3, 2, 1]
data3 = [3, 4, 4, 2, 5]
options = {
'chart': {
'type': 'column' # 图表类型
},
'title': { # 主标题
'text': '带有百分比的柱状图'
},
'xAxis': {
'categories': ['Apples', 'Oranges', 'Pears', 'Grapes', 'Bananas']
},
'yAxis': {
'min': 0,
'title': {
'text': 'Total fruit consumption'
}
},
'tooltip': {
'pointFormat': '<span style="color:{series.color}">{series.name}</span>: <b>{point.y}</b> ({point.percentage:.0f}%)<br/>',
'shared': True
},
'legend': {
'reversed': True
},
'plotOptions': {
'series': { # 将stacking参数设置成percent
'stacking': 'percent' # 多种取值：normal+percent
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
H.add_data_set(data1,'bar','John')
H.add_data_set(data2,'bar','Jane')
H.add_data_set(data3,'bar','Joe')
H
坐标属性倾斜的柱状图
当我们的坐标属性过长的时候，属性值显示在坐标轴上可以倾斜一定的角度：
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=800, height=600) # 设置图形的大小
data = [
['Shanghai', 24.2],
['Beijing', 20.8],
['Karachi', 14.9],
['Shenzhen', 13.7],
['Guangzhou', 13.1],
['Istanbul', 12.7],
['Mumbai', 12.4],
['Moscow', 12.2],
['São Paulo', 12.0],
['Delhi', 11.7],
['Kinshasa', 11.5],
['Tianjin', 11.2],
['Lahore', 11.1],
['Jakarta', 10.6],
['Dongguan', 10.6],
['Lagos', 10.6],
['Bengaluru', 10.3],
['seoul', 9.8],
['Foshan', 9.3],
['Tokyo', 9.3]
]
options = {
'chart': {
'type': 'column'
},
'title': {
'text': '2017年度世界大城市'
},
'subtitle': { # 带上了url地址，点击进入链接的文章中
'text': '来源: <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_cities_proper_by_population">维基百科</a>'
},
'xAxis': {
'type': 'category',
'labels': {
'rotation': -45, # 控制倾斜方向：+ 表示向右倾斜
'style': {
'fontSize': '12px', # 字体设置
'fontFamily': 'Verdana, sans-serif'
}
}
},
'yAxis': {
'min': 0,
'title': {
'text': '人口数(百万)',
# 'rotation': -1,
# 'style': {
# 'fontSize': '13px',
# 'fontFamily': 'Verdana, sans-serif'
# }
}
},
'legend': {
'enabled': False
},
'tooltip': { # 当鼠标放到柱子上去的时候显示的内容
'pointFormat': 'Population in 2017: <b>{point.y:.1f} millions</b>'
},
# 重要设置项
'plotOptions': { # 将每个数据在柱状图上方显示出来
'column': {
'stacking': 'normal',
'dataLabels': {
'enabled': True,
'inside': False,
'rotation': -1,
'color': '#FFFFFF',
# 'align': 'left',
'format': '{point.y:.1f}',
'y': 10, # 10 pixels down from the top
# 'style': {
# 'fontSize': '15px',
# 'fontFamily': 'Verdana, sans-serif'
# }
}
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
H.add_data_set(data,'column','Population')
H
基于最值的柱状图
通过最小值和最大值可以绘制在区间内变化的柱状图：
from highcharts import Highchart # 导入库
H = Highchart(width=800, height=600) # 设置图形的大小
data_range = [
[-9.9, 10.3],
[-8.6, 8.5],
[-10.2, 11.8],
[-1.7, 12.2],
[-0.6, 23.1],
[3.7, 25.4],
[6.0, 26.2],
[6.7, 21.4],
[3.5, 19.5],
[-1.3, 16.0],
[-8.7, 9.4],
[-9.0, 8.6]
]
options = {
'chart': {
'type': 'columnrange',
'inverted': True
},
# # Note: Prefer using linkedDescription or caption instead.
# 'accessibility': { # 取消了该属性
# 'description': 'Image description'
# },
'title': {
'text': 'title'
},
'subtitle': {
'text': 'subtitle'
},
'xAxis': {
'categories': ['Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun',
'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec']
},
'yAxis': {
'title': {
'text': 'Temperature ( °C )'
}
},
'tooltip': {
'valueSuffix': '°C'
},
'legend': {
'enabled': False
},
'plotOptions': {
'columnrange': {
'dataLabels': {
'enabled': True,
'format': '{y}°C'
}
}
}
}
H.set_dict_options(options) # 添加配置
H.add_data_set(data_range,'columnrange','Temperatures') # 添加数据
H
多轴柱状图
有时候可以将多个图形放在一个画布中：
from highcharts import Highchart
H = Highchart(width=850, height=400)
# 3组不同的数据：降雨量、气压、温度
data1 = [49.9, 71.5, 106.4, 129.2, 144.0, 176.0, 135.6, 148.5, 216.4, 194.1, 95.6, 54.4]
data2 = [1016, 1016, 1015.9, 1015.5, 1012.3, 1009.5, 1009.6, 1010.2, 1013.1, 1016.9, 1018.2, 1016.7]
data3 = [7.0, 6.9, 9.5, 14.5, 18.2, 21.5, 25.2, 26.5, 23.3, 18.3, 13.9, 9.6]
options = {
'chart': {
'zoomType': 'xy' # xy缩放变化
},
'title': { # 标题设置
'text': 'Average Monthly Weather Data for Tokyo'
},
'subtitle': {
'text': 'Source: WorldClimate.com'
},
'xAxis': [{ # x轴数据
'categories': ['Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun',
'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'],
'crosshair': True # True 表示启用竖直方向的十字准星；[true, true] 启动横纵两个轴
}],
# y轴有3个属性设置
'yAxis': [ # 列表中3个元素：温度、降雨量、气压
# 1-温度
{ 'labels': {
'format': '{value}°C', # 温度数据的单位设置
'style': {
'color': 'Highcharts.getOptions().colors[2]' # 索引为2，取出第3个图
}
},
'title': {
'text': 'Temperature', # 名字设置
'style': {
'color': 'Highcharts.getOptions().colors[2]'
}
},
'opposite': True # 纵坐标默认在左边，”相反opposite“取右边的位置
},
# 2-降雨量
{ 'labels': {
'format': '{value} mm', # 单位设置
'style': {
'color': 'Highcharts.getOptions().colors[0]'
}
},
'gridLineWidth': 0, # 线宽（水平方向的灰色线条）
'title': {
'text': 'Rainfall', # 名字设置
'style': {
'color': 'Highcharts.getOptions().colors[0]'
}
}
},
# 3-气压
{'labels': { # 海平面气压数据
'format': '{value} mb',
'style': {
'color': 'Highcharts.getOptions().colors[1]'
}
},
'opposite': True, # 纵坐标右侧显示
'gridLineWidth': 0,
'title': {
'text': 'Sea-Level Pressure', # 纵轴标题名字设置
'style': {
'color': 'Highcharts.getOptions().colors[1]'
}
}
}
],
'tooltip': { # 数据提示框，鼠标放上去显示3个坐标的数据
'shared': True,
},
'legend': {
'layout': 'vertical', # 图例垂直显示；horizontal水平显示（并排）
'align': 'left', # 图例靠左
'x': 80, # 图例到y轴距离
'verticalAlign': 'top',
'y': 55, # 图例到x轴距离
'floating': True, # 图例是否可以显示在图形：False表示图例和图形完全分开
'backgroundColor': "(Highcharts.theme && Highcharts.theme.legendBackgroundColor) || '#FFFFFF'" # 图例背景色
},
}
H.set_dict_options(options)
# 如何绘制多个图形
# 设置项options中3者顺序：温度（0）、降雨量（1）、气压（2）
# 添加的数据化顺序和坐标轴的顺序要保持一致
H.add_data_set(data1, # 添加数据（降雨量）-colors[0]
'column', # 指定图形类型：柱状图
'Rainfall', # 名称
yAxis=1,
tooltip={
'valueSuffix': ' mm' # 提示数据的单位
})
H.add_data_set(data2, # 气压-colors[1]
'spline', # spline表示圆滑的曲线；line表示折线
'Sea-Level Pressure',
yAxis=2 ,
marker={
'enabled': True # 标记：F表示虚点；T表示实点
},
dashStyle='shortdot', # 在图形中直接显示markder；设置成False则需要鼠标放上去才会出现markder点
tooltip={
'valueSuffix': ' mb'
})
H.add_data_set(data3, # 温度-colors[2]
'spline',
'Temperature',
yAxis=0,
tooltip={
'valueSuffix': ' °C'
})
H
总结
本文中我们简单的介绍了可视化库 Highcharts 的主要特点和4大利器，同时通过 python-highcharts 绘制了多个柱状图的案例，我们可以看到：
- Highcharts 的确是非常的强大；如果读者能够很好地掌握前端语言 JavaScript，可以更加灵活地使用 Highcharts
- 在利用 python-highcharts 进行绘图的过程中，步骤非常清晰（5个步骤），重点是要掌握配置项的设置
- Higcharts 能够满足不同需求下的绘制，绘制的图形动态效果非常明显。
