Python爬取天气数据及可视化分析!
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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Python从入门到进阶知识手册
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 <=
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
#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 <
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] <=
50
:
plt.bar(x[i],y[i],color=
’lightgreen’
,width=
0
.
7
)
# 1等级
elif y[i] <=
100
:
plt.bar(x[i],y[i],color=
’wheat’
,width=
0
.
7
)
# 2等级
elif y[i] <=
150
:
plt.bar(x[i],y[i],color=
’orange’
,width=
0
.
7
)
# 3等级
elif y[i] <=
200
:
plt.bar(x[i],y[i],color=
’orangered’
,width=
0
.
7
)
# 4等级
elif y[i] <=
300
:
plt.bar(x[i],y[i],color=
’darkviolet’
,width=
0
.
7
)
# 5等级
elif y[i] >
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()
程序员技术交流群
扫码进群记得备注: 城市、昵称和技术方向 。
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