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Python爬取天气数据及可视化分析!

时间:2022-12-07 来源: 浏览:

Python爬取天气数据及可视化分析!

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天气预报我们每天都会关注,我们可以根据未来的天气增减衣物、安排出行,每天的气温、风速风向、相对湿度、空气质量等成为关注的焦点。

本次使用python中requests和BeautifulSoup库对中国天气网当天和未来14天的数据进行爬取,保存为csv文件,之后用matplotlib、numpy、pandas对数据进行可视化处理和分析,得到温湿度度变化曲线、空气质量图、风向雷达图等结果,为获得未来天气信息提供了有效方法。

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1、数据获取

请求网站链接

首先查看中国天气网的网址:http://www.weather.com.cn/weather/101280701.shtml这里就访问本地的天气网址,如果想爬取不同的地区只需修改最后的101280701地区编号即可,前面的weather代表是7天的网页,weather1d代表当天,weather15d代表未来14天。这里就主要访问7天和14天的中国天气网。

采用requests.get()方法,请求网页,如果成功访问,则得到的是网页的所有字符串文本。这就是请求过程。

def getHTMLtext (url) : """请求获得网页内容""" try : r = requests.get(url, timeout = 30 ) r.raise_for_status() r.encoding = r.apparent_encoding print( "成功访问" ) return r.text except : print( "访问错误" ) return " "

提取有用信息

这里采用BeautifulSoup库对刚刚获取的字符串进行数据提取,首先对网页进行检查,找到需要获取数据的标签:

可以发现7天的数据信息在div标签中并且id=“7d”,并且日期、天气、温度、风级等信息都在ul和li标签中,所以我们可以使用BeautifulSoup对获取的网页文本进行查找div标签id=“7d”,找出他包含的所有的ul和li标签,之后提取标签中相应的数据值,保存到对应列表中。

这里要注意一个细节就是有时日期没有最高气温,对于没有数据的情况要进行判断和处理。另外对于一些数据保存的格式也要提前进行处理,比如温度后面的摄氏度符号,日期数字的提取,和风级文字的提取,这需要用到字符查找及字符串切片处理。

def get_content (html) : """处理得到有用信息保存数据文件""" final = [] # 初始化一个列表保存数据 bs = BeautifulSoup(html, "html.parser" ) # 创建BeautifulSoup对象 body = bs.body data = body.find( ’div’ , { ’id’ : ’7d’ }) # 找到div标签且id = 7d

下面爬取当天的数据

data 2 = body.find_all( ’div’ ,{ ’class’ : ’left-div’ }) text = data 2[ 2 ].find( ’script’ ).string text = text[text.index( ’=’ )+ 1 :- 2 ] # 移除改var data=将其变为json数据 jd = json.loads(text) dayone = jd[ ’od’ ][ ’od2’ ] # 找到当天的数据 final_day = [] # 存放当天的数据 count = 0 for i in dayone: temp = [] if count <= 23 : temp.append(i[ ’od21’ ]) # 添加时间 temp.append(i[ ’od22’ ]) # 添加当前时刻温度 temp.append(i[ ’od24’ ]) # 添加当前时刻风力方向 temp.append(i[ ’od25’ ]) # 添加当前时刻风级 temp.append(i[ ’od26’ ]) # 添加当前时刻降水量 temp.append(i[ ’od27’ ]) # 添加当前时刻相对湿度 temp.append(i[ ’od28’ ]) # 添加当前时刻控制质量 #print(temp) final_day.append(temp) count = count + 1

下面爬取7天的数据

ul = data.find( ’ul’ ) # 找到所有的ul标签 li = ul.find_all( ’li’ ) # 找到左右的li标签 i = 0 # 控制爬取的天数 for day in li: # 遍历找到的每一个li if i < 7 and i > 0 : temp = [] # 临时存放每天的数据 date = day.find( ’h1’ ). string # 得到日期 date = date[ 0 :date.index( ’日’ )] # 取出日期号 temp.append(date) inf = day.find_all( ’p’ ) # 找出li下面的p标签,提取第一个p标签的值,即天气 temp.append(inf[ 0 ]. string ) tem_low = inf[ 1 ].find( ’i’ ). string # 找到最低气温 if inf[ 1 ].find( ’span’ ) is None: # 天气预报可能没有最高气温 tem_high = None else : tem_high = inf[ 1 ].find( ’span’ ). string # 找到最高气温 temp.append(tem_low[: -1 ]) if tem_high[ -1 ] == ’℃’ : temp.append(tem_high[: -1 ]) else : temp.append(tem_high) wind = inf[ 2 ].find_all( ’span’ ) # 找到风向 for j in wind: temp.append(j[ ’title’ ]) wind_scale = inf[ 2 ].find( ’i’ ). string # 找到风级 index1 = wind_scale.index( ’级’ ) temp.append( int (wind_scale[index1 -1 :index1])) final.append(temp) i = i + 1 return final_day,final

同样对于/weather15d:15天的信息,也做同样的处理,这里经过查看后发现他的15天网页中只有8-14天,前面的1-7天在/weather中,这里就分别访问两个网页将爬取得到的数据进行合并得到最终14天的数据。-  前面是未来14天的数据爬取过程,对于当天24小时的天气信息数据,经过查找发现他是一个json数据,可以通过json.loads()

方法获取当天的数据,进而对当天的天气信息进行提取。

保存csv文件

前面将爬取的数据添加到列表中,这里引入csv库,利用f_csv.writerow(header)和f_csv.writerows(data)方法,分别写入表头和每一行的数据,这里将1天和未来14天的数据分开存储,分别保存为weather1.csv和weather14.csv,下面是他们保存的表格图:

2.可视化分析

当天温度变化曲线图

采用matplotlib中plt.plot()方法绘制出一天24小时的温度变化曲线,并用plt.text()方法点出最高温和最低温,并画出平均温度线,下图为温度变化曲线图:(代码见附录)

分析可以发现这一天最高温度为33℃,最低温度为28℃,并且平均温度在20.4℃左右,通过对时间分析,发现昼夜温差5℃,低温分布在凌晨,高温分布在中午到下午的时间段。

当天相对湿度变化曲线图

采用matplotlib中plt.plot()方法绘制出一天24小时的湿度变化曲线,并画出平均相对湿度线,下图为湿度变化曲线图:(代码见附录)

分析可以发现这一天最高相对湿度为86%,最低相对湿度为58℃,并且平均相对湿度在75%左右,通过对时间分析,清晨的湿度比较大,而下午至黄昏湿度较小。

温湿度相关性分析图

经过前面两个图的分析我们可以感觉到温度和湿度之间是有关系的,为了更加清楚直观地感受这种关系,使用plt.scatter()方法将温度为横坐标、湿度为纵坐标,每个时刻的点在图中点出来,并且计算相关系数,下图为结果图:

分析可以发现一天的温度和湿度具有强烈的相关性,他们呈负相关,这就说明他们时间是负相关关系,并且进一步分析,当温度较低时,空气中水分含量较多,湿度自然较高,而温度较高时,水分蒸发,空气就比较干 燥,湿度较低,符合平时气候现象。

空气质量指数柱状图

空气质量指数AQI是定量描述空气质量状况的指数,其数值越大说明空气污染状况越重,对人体健康的危害也就越大。一般将空气质量指数分为6个等级,等级越高说明污染越严重,下面使用plt.bar方法对一天24小时的空气质量进行了柱状图绘制,并且根据6个等级的不同,相应的柱状图的颜色也从浅到深,也表明污染逐步加重,更直观的显示污染情况,并且也将最高和最低的空气质量指数标出,用虚线画出平均的空气质量指数,下图是绘制结果图:

上面这张是南方珠海的控制质量图,可以看出空气质量指数最大也是在健康范围,说明珠海空气非常好,分析可以发现这一天最高空气质量指数达到了35,最低则只有14,并且平均在25左右,通过时间也可以发现,基本在清晨的时候是空气最好的时候(4-9点),在下午是空气污染最严重的时候,所以清晨一般可以去外面呼吸新鲜的空气,那时污染最小。

而下面这个空气质量图是选取的北方的一个城市,可以看到这里的环境远远比不上珠海。

风向风级雷达图

统计一天的风力和风向,由于风力风向使用极坐标的方式展现较好,所以这里采用的是极坐标的方式展现一天的风力风向图,将圆分为8份,每一份代表一个风向,半径代表平均风力,并且随着风级增高,蓝色加深,最后结果如下所示:

分析可以发现这一天西南风最多,平均风级达到了1.75级,东北风也有小部分1.0级,其余空白方向无来风。

未来14天高低温变化曲线图

统计未来14天的高低温度变化,并绘制出他们的变化曲线图,分别用虚线将他们的平均气温线绘制出来,最后结果如下所示:

分析可以发现未来14天高温平均气温为30.5℃,温度还是比较高,但是未来的第8天有降温,需要做好降温准备,低温前面处于平稳趋势,等到第8天开始下降,伴随着高温也下降,整体温度下降,低温平均在27℃左右。

未来14天风向风级雷达图

统计未来14天的风向和平均风力,并和前面一样采用极坐标形式,将圆周分为8个部分,代表8个方向,颜色越深代表风级越高,最后结果如下所示:

分析可以发现未来14天东南风、西南风所占主要风向,风级最高达到了5级,最低的西风平均风级也有3级。

未来14天气候分布饼图

统计未来14天的气候,并求每个气候的总天数,最后将各个气候的饼图绘制出来,结果如下所示:

分析可以发现未来14天气候基本是“雨”、“阴转雨”和“阵雨”,下雨的天数较多,结合前面的气温分布图可以看出在第8-9天气温高温下降,可以推测当天下雨,导致气温下降。

3、结论

1.首先根据爬取的温湿度数据进行的分析,温度从早上低到中午高再到晚上低,湿度和温度的趋势相反,通过相关系数发现温度和湿度有强烈的负相关关系,经查阅资料发现因为随着温度升高水蒸汽蒸发加剧,空气中水分降低湿度降低。当然,湿度同时受气压和雨水的影响,下雨湿度会明显增高。

2.经查阅资料空气质量不仅跟工厂、汽车等排放的烟气、废气等有关,更为重要的是与气象因素有关。由于昼夜温差明显变化,当地面温度高于高空温度时,空气上升,污染物易被带到高空扩散;当地面温度低于一定高度的温度时,天空形成逆温层,它像一个大盖子一样压在地面上空,使地表空气中各种污染物不易扩散。一般在晚间和清晨影响较大,而当太阳出来后,地面迅速升温,逆温层就会逐渐消散,于是污染空气也就扩散了。

3.风是由气压在水平方向分布的不均匀导致的。风受大气环流、地形、水域等不同因素的综合影响,表现形式多种多样,如季风、地方性的海陆风、山谷风等,一天的风向也有不同的变化,根据未来14天的风向雷达图可以发现未来所有风向基本都有涉及,并且没有特别的某个风向,原因可能是近期没有降水和气文变化不大,导致风向也没有太大的变化规律。

4.天气是指某一个地区距离地表较近的大气层在短时间内的具体状态。跟某瞬时内大气中各种气象要素分布的综合表现。根据未来14天的天气和温度变化可以大致推断出某个时间的气候,天气和温度之间也是有联系的。

4、代码框架

代码主要分为weather.py:对中国天气网进行爬取天气数据并保存csv文件;data1_analysis.py:对当天的天气信息进行可视化处理;data14_analysis.py:对未来14天的天气信息进行可视化处理。下面是代码的结构图:

附源代码 

weather.py

# weather.py import requests from bs4 import BeautifulSoup import csv import json def getHTMLtext (url) : "" "请求获得网页内容" "" try: r = requests.get(url, timeout = 30 ) r.raise_for_status() r.encoding = r.apparent_encoding print( "成功访问" ) return r.text except: print( "访问错误" ) return " " def get_content (html) : "" "处理得到有用信息保存数据文件" "" final = [] # 初始化一个列表保存数据 bs = BeautifulSoup(html, "html.parser" ) # 创建BeautifulSoup对象 body = bs.body data = body.find( ’div’ , {<!-- --> ’id’ : ’7d’ }) # 找到div标签且id = 7d # 下面爬取当天的数据 data2 = body.find_all( ’div’ ,{<!-- --> ’class’ : ’left-div’ }) text = data2[ 2 ].find( ’script’ ).string text = text[text.index( ’=’ )+ 1 :- 2 ] # 移除改var data=将其变为json数据 jd = json.loads(text) dayone = jd[ ’od’ ][ ’od2’ ] # 找到当天的数据 final_day = [] # 存放当天的数据 count = 0 for i in dayone: temp = [] if count &lt;= 23 : temp.append(i[ ’od21’ ]) # 添加时间 temp.append(i[ ’od22’ ]) # 添加当前时刻温度 temp.append(i[ ’od24’ ]) # 添加当前时刻风力方向 temp.append(i[ ’od25’ ]) # 添加当前时刻风级 temp.append(i[ ’od26’ ]) # 添加当前时刻降水量 temp.append(i[ ’od27’ ]) # 添加当前时刻相对湿度 temp.append(i[ ’od28’ ]) # 添加当前时刻控制质量 #print(temp) final_day.append(temp) count = count + 1 # 下面爬取7天的数据 ul = data.find( ’ul’ ) # 找到所有的ul标签 li = ul.find_all( ’li’ ) # 找到左右的li标签 i = 0 # 控制爬取的天数 for day in li: # 遍历找到的每一个li if i &lt; 7 and i &gt; 0 : temp = [] # 临时存放每天的数据 date = day.find( ’h1’ ).string # 得到日期 date = date[ 0 :date .index( ’日’ )] # 取出日期号 temp.append(date) inf = day.find_all( ’p’ ) # 找出li下面的p标签,提取第一个p标签的值,即天气 temp.append(inf[ 0 ].string) tem_low = inf[ 1 ].find( ’i’ ).string # 找到最低气温 if inf[ 1 ].find( ’span’ ) is None: # 天气预报可能没有最高气温 tem_high = None else: tem_high = inf[ 1 ].find( ’span’ ).string # 找到最高气温 temp.append(tem_low[ :- 1 ]) if tem_high[- 1 ] == ’℃’ : temp.append(tem_high[ :- 1 ]) else: temp.append(tem_high) wind = inf[ 2 ].find_all( ’span’ ) # 找到风向 for j in wind: temp.append(j[ ’title’ ]) wind_scale = inf[ 2 ].find( ’i’ ).string # 找到风级 index1 = wind_scale.index( ’级’ ) temp.append(int(wind_scale[index1- 1 :index1 ])) final.append(temp) i = i + 1 return final_day,final #print(final) def get_content2 (html) : "" "处理得到有用信息保存数据文件" "" final = [] # 初始化一个列表保存数据 bs = BeautifulSoup(html, "html.parser" ) # 创建BeautifulSoup对象 body = bs.body data = body.find( ’div’ , {<!-- --> ’id’ : ’15d’ }) # 找到div标签且id = 15d ul = data.find( ’ul’ ) # 找到所有的ul标签 li = ul.find_all( ’li’ ) # 找到左右的li标签 final = [] i = 0 # 控制爬取的天数 for day in li: # 遍历找到的每一个li if i &lt; 8 : temp = [] # 临时存放每天的数据 date = day.find( ’span’ ,{<!-- --> ’class’ : ’time’ }).string # 得到日期 date = date[date.index( ’(’ )+ 1 :- 2 ] # 取出日期号 temp.append(date) weather = day.find( ’span’ ,{<!-- --> ’class’ : ’wea’ }).string # 找到天气 temp.append(weather) tem = day.find( ’span’ ,{<!-- --> ’class’ : ’tem’ }).text # 找到温度 temp.append(tem[tem.index( ’/’ )+ 1 :- 1 ]) # 找到最低气温 temp.append(tem[ :tem .index( ’/’ )- 1 ]) # 找到最高气温 wind = day.find( ’span’ ,{<!-- --> ’class’ : ’wind’ }).string # 找到风向 if ’转’ in wind: # 如果有风向变化 temp.append(wind[ :wind .index( ’转’ )]) temp.append(wind[wind.index( ’转’ )+ 1 : ]) else: # 如果没有风向变化,前后风向一致 temp.append(wind) temp.append(wind) wind_scale = day.find( ’span’ ,{<!-- --> ’class’ : ’wind1’ }).string # 找到风级 index1 = wind_scale.index( ’级’ ) temp.append(int(wind_scale[index1- 1 :index1 ])) final.append(temp) return final def write_to_csv (file_name, data, day= 14 ) : "" "保存为csv文件" "" with open(file_name, ’a’ , errors= ’ignore’ , newline= ’’ ) as f: if day == 14 : header = [ ’日期’ , ’天气’ , ’最低气温’ , ’最高气温’ , ’风向1’ , ’风向2’ , ’风级’ ] else: header = [ ’小时’ , ’温度’ , ’风力方向’ , ’风级’ , ’降水量’ , ’相对湿度’ , ’空气质量’ ] f_csv = csv.writer(f) f_csv.writerow(header) f_csv.writerows(data) def main () : "" "主函数" "" print( "Weather test" ) # 珠海 url1 = ’http://www.weather.com.cn/weather/101280701.shtml’ # 7天天气中国天气网 url2 = ’http://www.weather.com.cn/weather15d/101280701.shtml’ # 8-15天天气中国天气网 html1 = getHTMLtext(url1) data1, data1_7 = get_content(html1) # 获得1-7天和当天的数据 html2 = getHTMLtext(url2) data8_14 = get_content2(html2) # 获得8-14天数据 data14 = data1_7 + data8_14 #print(data) write_to_csv( ’weather14.csv’ ,data14, 14 ) # 保存为csv文件 write_to_csv( ’weather1.csv’ ,data1, 1 ) if __name_ _ == ’__main__’ : main()

data1_analysis.py:

# data1_analysis.py import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import pandas as pd import math def tem_curve (data) : "" "温度曲线绘制" "" hour = list(data[ ’小时’ ]) tem = list(data[ ’温度’ ]) for i in range( 0 , 24 ): if math.isnan(tem[i]) == True: tem[i] = tem[i- 1 ] tem_ave = sum(tem)/ 24 # 求平均温度 tem_max = max(tem) tem_max_hour = hour[tem.index(tem_max)] # 求最高温度 tem_min = min(tem) tem_min_hour = hour[tem.index(tem_min)] # 求最低温度 x = [] y = [] for i in range( 0 , 24 ): x.append(i) y.append(tem[hour.index(i)]) plt.figure( 1 ) plt.plot(x,y,color= ’red’ ,label= ’温度’ ) # 画出温度曲线 plt.scatter(x,y,color= ’red’ ) # 点出每个时刻的温度点 plt.plot([ 0 , 24 ], [tem_ave, tem_ave], c= ’blue’ , linestyle= ’--’ ,label= ’平均温度’ ) # 画出平均温度虚线 plt.text(tem_max_hour+ 0 . 15 , tem_max+ 0 . 15 , str(tem_max), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最高温度 plt.text(tem_min_hour+ 0 . 15 , tem_min+ 0 . 15 , str(tem_min), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最低温度 plt.xticks(x) plt.legend() plt.title( ’一天温度变化曲线图’ ) plt.xlabel( ’时间/h’ ) plt.ylabel( ’摄氏度/℃’ ) plt.show() def hum_curve (data) : "" "相对湿度曲线绘制" "" hour = list(data[ ’小时’ ]) hum = list(data[ ’相对湿度’ ]) for i in range( 0 , 24 ): if math.isnan(hum[i]) == True: hum[i] = hum[i- 1 ] hum_ave = sum(hum)/ 24 # 求平均相对湿度 hum_max = max(hum) hum_max_hour = hour[hum.index(hum_max)] # 求最高相对湿度 hum_min = min(hum) hum_min_hour = hour[hum.index(hum_min)] # 求最低相对湿度 x = [] y = [] for i in range( 0 , 24 ): x.append(i) y.append(hum[hour.index(i)]) plt.figure( 2 ) plt.plot(x,y,color= ’blue’ ,label= ’相对湿度’ ) # 画出相对湿度曲线 plt.scatter(x,y,color= ’blue’ ) # 点出每个时刻的相对湿度 plt.plot([ 0 , 24 ], [hum_ave, hum_ave], c= ’red’ , linestyle= ’--’ ,label= ’平均相对湿度’ ) # 画出平均相对湿度虚线 plt.text(hum_max_hour+ 0 . 15 , hum_max+ 0 . 15 , str(hum_max), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最高相对湿度 plt.text(hum_min_hour+ 0 . 15 , hum_min+ 0 . 15 , str(hum_min), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最低相对湿度 plt.xticks(x) plt.legend() plt.title( ’一天相对湿度变化曲线图’ ) plt.xlabel( ’时间/h’ ) plt.ylabel( ’百分比/%’ ) plt.show() def air_curve (data) : "" "空气质量曲线绘制" "" hour = list(data[ ’小时’ ]) air = list(data[ ’空气质量’ ]) print(type(air[ 0 ])) for i in range( 0 , 24 ): if math.isnan(air[i]) == True: air[i] = air[i- 1 ] air_ave = sum(air)/ 24 # 求平均空气质量 air_max = max(air) air_max_hour = hour[air.index(air_max)] # 求最高空气质量 air_min = min(air) air_min_hour = hour[air.index(air_min)] # 求最低空气质量 x = [] y = [] for i in range( 0 , 24 ): x.append(i) y.append(air[hour.index(i)]) plt.figure( 3 ) for i in range( 0 , 24 ): if y[i] &lt;= 50 : plt.bar(x[i],y[i],color= ’lightgreen’ ,width= 0 . 7 ) # 1等级 elif y[i] &lt;= 100 : plt.bar(x[i],y[i],color= ’wheat’ ,width= 0 . 7 ) # 2等级 elif y[i] &lt;= 150 : plt.bar(x[i],y[i],color= ’orange’ ,width= 0 . 7 ) # 3等级 elif y[i] &lt;= 200 : plt.bar(x[i],y[i],color= ’orangered’ ,width= 0 . 7 ) # 4等级 elif y[i] &lt;= 300 : plt.bar(x[i],y[i],color= ’darkviolet’ ,width= 0 . 7 ) # 5等级 elif y[i] &gt; 300 : plt.bar(x[i],y[i],color= ’maroon’ ,width= 0 . 7 ) # 6等级 plt.plot([ 0 , 24 ], [air_ave, air_ave], c= ’black’ , linestyle= ’--’ ) # 画出平均空气质量虚线 plt.text(air_max_hour+ 0 . 15 , air_max+ 0 . 15 , str(air_max), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最高空气质量 plt.text(air_min_hour+ 0 . 15 , air_min+ 0 . 15 , str(air_min), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最低空气质量 plt.xticks(x) plt.title( ’一天空气质量变化曲线图’ ) plt.xlabel( ’时间/h’ ) plt.ylabel( ’空气质量指数AQI’ ) plt.show() def wind_radar (data) : "" "风向雷达图" "" wind = list(data[ ’风力方向’ ]) wind_speed = list(data[ ’风级’ ]) for i in range( 0 , 24 ): if wind[i] == "北风" : wind[i] = 90 elif wind[i] == "南风" : wind[i] = 270 elif wind[i] == "西风" : wind[i] = 180 elif wind[i] == "东风" : wind[i] = 360 elif wind[i] == "东北风" : wind[i] = 45 elif wind[i] == "西北风" : wind[i] = 135 elif wind[i] == "西南风" : wind[i] = 225 elif wind[i] == "东南风" : wind[i] = 315 degs = np.arange( 45 , 361 , 45 ) temp = [] for deg in degs: speed = [] # 获取 wind_deg 在指定范围的风速平均值数据 for i in range( 0 , 24 ): if wind[i] == deg: speed.append(wind_speed[i]) if len(speed) == 0 : temp.append( 0 ) else: temp.append(sum(speed)/len(speed)) print(temp) N = 8 theta = np.arange( 0 .+np.pi/ 8 , 2 *np.pi+np.pi/ 8 , 2 *np.pi/ 8 ) # 数据极径 radii = np.array(temp) # 绘制极区图坐标系 plt.axes(polar=True) # 定义每个扇区的RGB值(R,G,B),x越大,对应的颜色越接近蓝色 colors = [( 1 -x/max(temp), 1 -x/max(temp), 0 . 6 ) for x in radii] plt.bar(theta,radii,width=( 2 *np.pi/N),bottom= 0 . 0 ,color=colors) plt.title( ’一天风级图’ ,x= 0 . 2 ,fontsize= 20 ) plt.show() def calc_corr (a, b) : "" "计算相关系数" "" a_avg = sum(a)/len(a) b_avg = sum(b)/len(b) cov_ab = sum([(x - a_avg)*(y - b_avg) for x,y in zip(a, b)]) sq = math.sqrt(sum([(x - a_avg)** 2 for x in a])*sum([(x - b_avg)** 2 for x in b])) corr_factor = cov_ab/sq return corr_factor def corr_tem_hum (data) : "" "温湿度相关性分析" "" tem = data[ ’温度’ ] hum = data[ ’相对湿度’ ] plt.scatter(tem,hum,color= ’blue’ ) plt.title( "温湿度相关性分析图" ) plt.xlabel( "温度/℃" ) plt.ylabel( "相对湿度/%" ) plt.text( 20 , 40 , "相关系数为:" +str(calc_corr(tem,hum)),fontdict={<!-- --> ’size’ : ’10’ , ’color’ : ’red’ }) plt.show() print( "相关系数为:" +str(calc_corr(tem,hum))) def main () : plt.rcParams[ ’font.sans-serif’ ]=[ ’SimHei’ ] # 解决中文显示问题 plt.rcParams[ ’axes.unicode_minus’ ] = False # 解决负号显示问题 data1 = pd.read_csv( ’weather1.csv’ ,encoding= ’gb2312’ ) print(data1) tem_curve(data1) hum_curve(data1) air_curve(data1) wind_radar(data1) corr_tem_hum(data1) if __name_ _ == ’__main__’ : main()

data14_analysis.py:

# data14_analysis.py import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np import pandas as pd import math def tem_curve (data) : "" "温度曲线绘制" "" date = list(data[ ’日期’ ]) tem_low = list(data[ ’最低气温’ ]) tem_high = list(data[ ’最高气温’ ]) for i in range( 0 , 14 ): if math.isnan(tem_low[i]) == True: tem_low[i] = tem_low[i- 1 ] if math.isnan(tem_high[i]) == True: tem_high[i] = tem_high[i- 1 ] tem_high_ave = sum(tem_high)/ 14 # 求平均高温 tem_low_ave = sum(tem_low)/ 14 # 求平均低温 tem_max = max(tem_high) tem_max_date = tem_high.index(tem_max) # 求最高温度 tem_min = min(tem_low) tem_min_date = tem_low.index(tem_min) # 求最低温度 x = range( 1 , 15 ) plt.figure( 1 ) plt.plot(x,tem_high,color= ’red’ ,label= ’高温’ ) # 画出高温度曲线 plt.scatter(x,tem_high,color= ’red’ ) # 点出每个时刻的温度点 plt.plot(x,tem_low,color= ’blue’ ,label= ’低温’ ) # 画出低温度曲线 plt.scatter(x,tem_low,color= ’blue’ ) # 点出每个时刻的温度点 plt.plot([ 1 , 15 ], [tem_high_ave, tem_high_ave], c= ’black’ , linestyle= ’--’ ) # 画出平均温度虚线 plt.plot([ 1 , 15 ], [tem_low_ave, tem_low_ave], c= ’black’ , linestyle= ’--’ ) # 画出平均温度虚线 plt.legend() plt.text(tem_max_date+ 0 . 15 , tem_max+ 0 . 15 , str(tem_max), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最高温度 plt.text(tem_min_date+ 0 . 15 , tem_min+ 0 . 15 , str(tem_min), ha= ’center’ , va= ’bottom’ , fontsize= 10.5 ) # 标出最低温度 plt.xticks(x) plt.title( ’未来14天高温低温变化曲线图’ ) plt.xlabel( ’未来天数/天’ ) plt.ylabel( ’摄氏度/℃’ ) plt.show() def change_wind (wind) : "" "改变风向" "" for i in range( 0 , 14 ): if wind[i] == "北风" : wind[i] = 90 elif wind[i] == "南风" : wind[i] = 270 elif wind[i] == "西风" : wind[i] = 180 elif wind[i] == "东风" : wind[i] = 360 elif wind[i] == "东北风" : wind[i] = 45 elif wind[i] == "西北风" : wind[i] = 135 elif wind[i] == "西南风" : wind[i] = 225 elif wind[i] == "东南风" : wind[i] = 315 return wind def wind_radar (data) : "" "风向雷达图" "" wind1 = list(data[ ’风向1’ ]) wind2 = list(data[ ’风向2’ ]) wind_speed = list(data[ ’风级’ ]) wind1 = change_wind(wind1) wind2 = change_wind(wind2) degs = np.arange( 45 , 361 , 45 ) temp = [] for deg in degs: speed = [] # 获取 wind_deg 在指定范围的风速平均值数据 for i in range( 0 , 14 ): if wind1[i] == deg: speed.append(wind_speed[i]) if wind2[i] == deg: speed.append(wind_speed[i]) if len(speed) == 0 : temp.append( 0 ) else: temp.append(sum(speed)/len(speed)) print(temp) N = 8 theta = np.arange( 0 .+np.pi/ 8 , 2 *np.pi+np.pi/ 8 , 2 *np.pi/ 8 ) # 数据极径 radii = np.array(temp) # 绘制极区图坐标系 plt.axes(polar=True) # 定义每个扇区的RGB值(R,G,B),x越大,对应的颜色越接近蓝色 colors = [( 1 -x/max(temp), 1 -x/max(temp), 0 . 6 ) for x in radii] plt.bar(theta,radii,width=( 2 *np.pi/N),bottom= 0 . 0 ,color=colors) plt.title( ’未来14天风级图’ ,x= 0 . 2 ,fontsize= 20 ) plt.show() def weather_pie (data) : "" "绘制天气饼图" "" weather = list(data[ ’天气’ ]) dic_wea = {<!-- --> } for i in range( 0 , 14 ): if weather[i] in dic_wea.keys(): dic_wea[weather[i]] += 1 else: dic_wea[weather[i]] = 1 print(dic_wea) explode=[ 0 . 01 ]*len(dic_wea.keys()) color = [ ’lightskyblue’ , ’silver’ , ’yellow’ , ’salmon’ , ’grey’ , ’lime’ , ’gold’ , ’red’ , ’green’ , ’pink’ ] plt.pie(dic_wea.values(),explode=explode,labels=dic_wea.keys(),autopct= ’%1.1f%%’ ,colors=color) plt.title( ’未来14天气候分布饼图’ ) plt.show() def main () : plt.rcParams[ ’font.sans-serif’ ]=[ ’SimHei’ ] # 解决中文显示问题 plt.rcParams[ ’axes.unicode_minus’ ] = False # 解决负号显示问题 data14 = pd.read_csv( ’weather14.csv’ ,encoding= ’gb2312’ ) print(data14) tem_curve(data14) wind_radar(data14) weather_pie(data14) if __name_ _ == ’__main__’ : main()

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