python資料視覺化繪製世界人口地圖

2022-06-25 18:00:38

前言

資料來源：population_data.json,

先看一下資料長啥樣

[
  {
    "Country Name": "Arab World",
    "Country Code": "ARB",
    "Year": "1960",
    "Value": "96388069"
  },
  {
    "Country Name": "Arab World",
    "Country Code": "ARB",
    "Year": "1961",
    "Value": "98882541.4"
  },
省略。。。。
]

'''這個檔案實際上就是一個很長的Python列表，其中每個元素都是一個包含四個鍵的字典：
國家名、國別碼、年份以及表示人口數量的值。

我們只關心每個國家2010年的人口數量，因此我們首先編寫一個列印這些資訊的程式：'''

import json
#將資料載入到一個列表中
filename= 'population_data.json'
with open(filename) as f :
    pop_data = json.load(f)
#列印每個國家2010年的人口數量
for pop_dic in pop_data :
     if pop_dic["Year"] == '2010' :
         country_name= pop_dic['Country Name']
         population =int(float(pop_dic['Value']) )#population_data.json中的每個鍵和值都是字串。為處理這些人口資料，我們需要將表示人口數量的字串轉換為數位值，為此我們使用函數int()：
         print(country_name + ":" + str(population))
rab World:357868000
Caribbean small states:6880000
East Asia & Pacific (all income levels):2201536674
East Asia & Pacific (developing only):1961558757
Euro area:331766000
Europe & Central Asia (all income levels):890424544
Europe & Central Asia (developing only):405204000

獲取兩個字母的國別碼

'''製作地圖前，還需要解決資料存在的最後一個問題。Pygal中的地圖製作工具要求資料為特定的格式：用國別碼錶示國家，以及用數位表示人口數量。處理地理政治資料時，經常需要用到幾個標準化國別碼集。

population_data.json中包含的是三個字母的國別碼，但Pygal使用兩個字母的國別碼。我們需要想辦法根據國家名獲取兩個字母的國別碼。

Pygal使用的國別碼儲存在模組i18n（internationalization的縮寫）中。

字典COUNTRIES包含的鍵和值分別為兩個字母的國別碼和國家名。

要檢視這些國別碼，可從模組i18n中匯入這個字典，並列印其鍵和值：'''

from pygal_maps_world.i18n import COUNTRIES
for country_code in sorted(COUNTRIES.keys()):
    print(country_code, COUNTRIES[country_code])
ad Andorra
ae United Arab Emirates
af Afghanistan
al Albania

為獲取國別碼，我們將編寫一個函數，它在COUNTRIES中查詢並返回國別碼。

我們將這個函數放在一個名為country_codes的模組中，以便能夠在視覺化程式中匯入它：

from pygal_maps_world.i18n import COUNTRIES
def get_country_code(country_name):
    #根據指定的國家，返回Pygal使用的兩個字母的國別碼
    for code,name in COUNTRIES.items():
        if name == country_name :
            return code
    # 如果沒有找到指定的國家，就返回None
    return None
#列印每個國家2010年的人口數量
for pop_dic in pop_data :
     if pop_dic["Year"] == '2010' :
         country_name= pop_dic['Country Name']
         population =int(float(pop_dic['Value']) )#population_data.json中的每個鍵和值都是字串。為處理這些人口資料，我們需要將表示人口數量的字串轉換為數位值，為此我們使用函數int()：
         code =  get_country_code(country_name)
         if code :
             print(code + ":" + str(population))
         else:
            print('error - ' + ":" + str(population))
error - :357868000
error - :6880000
error - :2201536674
error - :1961558757
error - :331766000

導致顯示錯誤訊息的原因有兩個。首先，並非所有人口數量對應的都是國家，有些人口數量對應的是地區（阿拉伯世界）和經濟類群（所有收入水平）。

其次，有些統計資料使用了不同的完整國家名（如Yemen, Rep.，而不是Yemen）。當前，我們將忽略導致錯誤的資料，看看根據成功恢復了的資料製作出的地圖是什麼樣的。

製作世界地圖

import pygal_maps_world.maps#建立了一個Worldmap範例，並設定了該地圖的的title屬性
wm = pygal_maps_world.maps.World()
wm.title = 'North, Central, and South America'
'''
方法add()，它接受一個標籤和一個列表，其中後者包含我們要突出的國家的國別碼。每次呼叫add()都將為指定的國家
選擇一種新顏色，並在圖表左邊顯示該顏色和指定的標籤。我們要以同一種顏色顯示整個北美地區，因此第一次呼叫add()
時，在傳遞給它的列表中包含'ca'、'mx'和'us'，以同時突出加拿大、墨西哥和美國。接下來，對中美和南美國家做同樣
的處理。
'''
wm.add('North America', ['ca', 'mx', 'us'])
wm.add('Central America', ['bz', 'cr', 'gt', 'hn', 'ni', 'pa', 'sv'])
wm.add('South America', ['ar', 'bo', 'br', 'cl', 'co', 'ec', 'gf',
'gy', 'pe', 'py', 'sr', 'uy', 've'])
'''
方法render_to_file()建立一個包含該圖表的.svg檔案，你可以在瀏覽器中開啟它。輸出是一幅以不同顏色突出北美、
中美和南美的地圖
'''
wm.render_to_file('americas.svg')

繪製完整的世界人口地圖

'''要呈現其他國家的人口數量，需要將前面處理的資料轉換為Pygal要求的字典格式：鍵為兩個字母的國別碼，值為人口數量。

為此，在world_population.py中新增如下程式碼：

import json

#將資料載入到一個列表中
filename= 'population_data.json'
with open(filename) as f :
    pop_data = json.load(f)
def get_country_code(country_name):
    #根據指定的國家，返回Pygal使用的兩個字母的國別碼
    for code,name in COUNTRIES.items():
        if name == country_name :
            return code
    # 如果沒有找到指定的國家，就返回None
    return None
#建立一個包含人口數量是字典
cc_populations = {}
#列印每個國家2010年的人口數量
for pop_dic in pop_data :
     if pop_dic["Year"] == '2010' :
         country_name= pop_dic['Country Name']
         population =int(float(pop_dic['Value']) )#population_data.json中的每個鍵和值都是字串。為處理這些人口資料，我們需要將表示人口數量的字串轉換為數位值，為此我們使用函數int()：
         code =  get_country_code(country_name)
         if code :
            cc_populations[code] =  population
import pygal_maps_world.maps#建立了一個Worldmap範例，並設定了該地圖的的title屬性
wm = pygal_maps_world.maps.World()
wm.title = 'world population in 2010, by country'
wm.add('2010', cc_populations)
wm.render_to_file('world_population.svg')

根據人口數量將國家分組

import json
#將資料載入到一個列表中
filename= 'population_data.json'
with open(filename) as f :
    pop_data = json.load(f)
def get_country_code(country_name):
    #根據指定的國家，返回Pygal使用的兩個字母的國別碼
    for code,name in COUNTRIES.items():
        if name == country_name :
            return code
    # 如果沒有找到指定的國家，就返回None
    return None
#建立一個包含人口數量是字典
cc_populations = {}
#列印每個國家2010年的人口數量
for pop_dic in pop_data :
     if pop_dic["Year"] == '2010' :
         country_name= pop_dic['Country Name']
         population =int(float(pop_dic['Value']) )#population_data.json中的每個鍵和值都是字串。為處理這些人口資料，我們需要將表示人口數量的字串轉換為數位值，為此我們使用函數int()：
         code =  get_country_code(country_name)
         if code :
            cc_populations[code] =  population
###根據人口數量將國家分3組   
cc_pop_1,cc_pop_2,cc_pop_3 = {},{},{}
for cc,pop in cc_populations.items():
    if pop &lt; 10000000:
        cc_pop_1[cc] = pop
    elif pop &lt; 1000000000:
        cc_pop_2[cc] = pop
    else:
        cc_pop_3[cc] = pop
import pygal_maps_world.maps#建立了一個Worldmap範例，並設定了該地圖的的title屬性
wm = pygal_maps_world.maps.World()
wm.title = 'world population in 2010, by country'
wm.add('0-10m', cc_pop_1)
wm.add('10m-1bn', cc_pop_2)
wm.add('&gt; 1bn', cc_pop_3)
wm.render_to_file('world_population.svg')

根據Pygal設定世界地圖的樣式

在這個地圖中，根據人口將國家分組雖然很有效，但預設的顏色設定很難看。例如，在這裡，Pygal選擇了鮮豔的粉色和綠色基色。

下面使用Pygal樣式設定指令來調整顏色。我們也讓Pygal使用一種基色，但將指定該基色，並讓三個分組的顏色差別更大

###根據Pygal設定世界地圖的樣式
'''
在這個地圖中，根據人口將國家分組雖然很有效，但預設的顏色設定很難看。例如，在這裡，Pygal選擇了鮮豔的粉色
和綠色基色。下面使用Pygal樣式設定指令來調整顏色。我們也讓Pygal使用一種基色，但將指定該基色，並讓三個分組
的顏色差別更大
'''
###根據人口數量將國家分組
import json
#將資料載入到一個列表中
filename= 'population_data.json'
with open(filename) as f :
    pop_data = json.load(f)
def get_country_code(country_name):
    #根據指定的國家，返回Pygal使用的兩個字母的國別碼
    for code,name in COUNTRIES.items():
        if name == country_name :
            return code
    # 如果沒有找到指定的國家，就返回None
    return None
#建立一個包含人口數量是字典
cc_populations = {}
#列印每個國家2010年的人口數量
for pop_dic in pop_data :
     if pop_dic["Year"] == '2010' :
         country_name= pop_dic['Country Name']
         population =int(float(pop_dic['Value']) )#population_data.json中的每個鍵和值都是字串。為處理這些人口資料，我們需要將表示人口數量的字串轉換為數位值，為此我們使用函數int()：
         code =  get_country_code(country_name)
         if code :
            cc_populations[code] =  population
###根據人口數量將國家分3組   
cc_pop_1,cc_pop_2,cc_pop_3 = {},{},{}
for cc,pop in cc_populations.items():
    if pop &lt; 10000000:
        cc_pop_1[cc] = pop
    elif pop &lt; 1000000000:
        cc_pop_2[cc] = pop
    else:
        cc_pop_3[cc] = pop
import pygal_maps_world.maps#建立了一個Worldmap範例，並設定了該地圖的的title屬性
from pygal.style import RotateStyle
from pygal.style import LightColorizedStyle#加亮顏色主題
wm_style = RotateStyle('#336699', base_style= LightColorizedStyle)
wm = pygal_maps_world.maps.World(style = wm_style)
wm.title = 'world population in 2010, by country'
wm.add('2010', cc_populations)
wm.add('0-10m', cc_pop_1)
wm.add('10m-1bn', cc_pop_2)
wm.add('&gt; 1bn', cc_pop_3)
wm.render_to_file('world_population.svg')

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