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documentation/02.1-eda-matplotlib.md
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208
documentation/02.1-eda-matplotlib.md
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@ -0,0 +1,208 @@
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title: Matplotlib
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author: Steve Kossouho
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# Rendu de graphiques Matplotlib
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## Qu'est-ce que Matplotlib ?
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Matplotlib, selon ses créateurs (John D. Hunter et al.), est une bibliothèque complète,
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pour créer des graphiques statiques, animés ou interactifs 👀.
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La bibliothèque rend des choses simples très simples,
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et des choses compliquées possibles
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(_et accessoirement beaucoup de choses simples compliquées_).
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## Comment fonctionne Matplotlib ?
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La bibliothèque permet de dessiner des graphiques, souvent très simplement en
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assemblant des éléments, par exemple un axe avec une certaine échelle, et
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une ligne suivant la même échelle.
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Les possibilités sont très nombreuses, et les concepts proposés aussi, avec une
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approche très différente de ce qui se fait normalement en Python; usage de variables
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globales ou classes complexes pour représenter de simples dégradés de couleurs.
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## Graphiques avec Pandas
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La bibliothèque Matplotlib permet facilement de générer et afficher
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des graphiques, mais les objets `DataFrame`{.python} proposent un
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raccourci pour les générer facilement.
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Chaque objet possède une méthode générale `.plot()`{.python}, qui possède
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des attributs qui sont des méthodes spécifiques pour chaque type
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de graphique.
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| Méthode | Explication succincte |
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| [`plot.area`][1] | Tracer un graphique en _aires empilées_ |
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| [`plot.bar`][2] | Tracer un graphique en _barres verticales_ |
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| [`plot.barh`][3] | Tracer un graphique en _barres horizontales_ |
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| [`plot.box`][4] | Tracer un graphique à _moustaches_ (boxplot) |
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| [`plot.density`][5] | Tracer une estimation de densité de noyau |
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| [`plot.hexbin`][6] | Tracer un graphique hexagonal en 2D |
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| [`plot.hist`][7] | Tracer un _histogramme_ |
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| [`plot.kde`][8] | Tracer une estimation de densité de noyau |
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| [`plot.line`][9] | Tracer un graphique en _lignes_ |
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| [`plot.pie`][10] | Tracer un graphique en _secteurs_ |
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| [`plot.scatter`][11] | Tracer un _nuage de points_ (scatter plot) |
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[1]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.area.html
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[2]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.bar.html
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[3]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.barh.html
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[4]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.box.html
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[5]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.density.html
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[6]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.hexbin.html
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[7]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.hist.html
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[8]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.kde.html
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[9]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.line.html
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[10]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.pie.html
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[11]: https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.scatter.html
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### Barres
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```python {.numberLines}
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import pandas as pd
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from matplotlib import use, pyplot
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# Utiliser tkinter
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use("TkAgg")
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# Données à afficher
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data = pd.DataFrame(data={
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"product": ["pomme", "poire", "banane", "pêche"],
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"price": [1.99, 2.49, 2.99, 3.49]
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})
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# Générer un graphique dans Matplotlib
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axis = data.plot.bar(x="product", y="price")
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# Afficher le dernier graphique généré
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pyplot.show()
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```
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[`DataFrame.plot.bar`](https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.bar.html#pandas.DataFrame.plot.bar)
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Notez que les étiquettes des barres, entre autres, débordent de l'image. D'autres défauts généraux
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sont habituellement rencontrés avec Matplotlib, comme l'absence d'affichage de valeur pour les
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éléments des graphiques, ou l'absence de gestion du contraste lorsqu'il faut afficher du texte sur
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des fonds sombres ou clairs.
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### Personnalisation
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De nombreuses options de personnalisation permettent de changer le rendu par défaut des graphiques.
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La variable `rcParams`{.python} de `pyplot`{.python} est un dictionnaire proposant des options
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pour changer entre autres la police de texte par défaut ou les styles de ligne.
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```python {.numberLines}
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import matplotlib
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import pandas as pd
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from matplotlib import pyplot
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matplotlib.use("TkAgg")
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pyplot.style.use('ggplot')
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pyplot.rcParams["font.family"] = "Cabin"
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data = pd.DataFrame(data={
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"product": ["pomme", "poire", "banane", "pêche"],
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||||
"price": [1.99, 2.49, 2.99, 3.49],
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||||
"wpu": [200, 180, 140, 200]
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})
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# Générer un graphique dans Matplotlib
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data.plot.bar(x="product", y=["price", "wpu"], rot=0.0, secondary_y="wpu", legend="reverse")
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pyplot.gcf().savefig("test.png")
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```
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[Options de `rcParams`](https://matplotlib.org/stable/api/matplotlib_configuration_api.html#matplotlib.rcParams)
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#### Ajout d'étiquettes sur des barres
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```python {.numberLines}
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import matplotlib
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import pandas as pd
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from matplotlib import pyplot
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from matplotlib.axes import Axes
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matplotlib.use("TkAgg")
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pyplot.style.use('ggplot')
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pyplot.rcParams["font.family"] = "Cabin"
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data = pd.DataFrame(data={
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"product": ["pomme", "poire", "banane", "pêche"],
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||||
"price": [1.99, 2.49, 2.99, 3.49],
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||||
"wpu": [200, 180, 140, 200]
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})
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# Générer un graphique dans Matplotlib
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data.plot.bar(x="product", y=["price", "wpu"], rot=0.0, secondary_y="wpu", legend="reverse", title="Prix et poids unitaires")
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prices, weights = pyplot.gcf().axes # type: Axes
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prices.legend(bbox_to_anchor=(0.0, 1.1), loc="upper left")
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weights.legend(bbox_to_anchor=(1.0, 1.1), loc="upper right")
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# Il est difficile de personnaliser le contenu du graphique
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options: dict = {"fontsize": 8, "color": "w", "rotation": 90, "label_type": "center"}
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prices.bar_label(prices.containers[0], labels=[f"{p}€" for p in data["price"]], **options)
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weights.bar_label(weights.containers[0], labels=[f"{p}g" for p in data["wpu"]], **options)
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pyplot.gcf().savefig("bar-labeled.png")
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```
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Le travail nécessaire est peut-être trop élevé pour une visualisation simple.
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### Secteurs (camembert)
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```python {.numberLines}
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import pandas as pd
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from matplotlib import use, pyplot
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# Utiliser tkinter
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use("TkAgg")
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pyplot.style.use('ggplot')
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pyplot.rcParams["font.family"] = "Cabin"
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# Données à afficher
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data = pd.DataFrame(data={
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"product": ["pomme", "poire", "banane", "pêche"],
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"price": [1.99, 2.49, 2.99, 3.49]
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})
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||||
# Générer un graphique dans Matplotlib
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axis = data.set_index("product").plot.pie(y="price", title="Prix")
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# Afficher le dernier graphique généré
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pyplot.show()
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```
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[`DataFrame.plot.pie`](https://pandas.pydata.org/pandas-docs/stable/reference/api/pandas.DataFrame.plot.pie.html#pandas.DataFrame.plot.pie)
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