使用Python来收集、处理和可视化人口数据

如何使用Python这一流行的编程语言来收集、处理和可视化印度和中国的人口数据呢？本文将向你介绍一些基本的步骤和技巧，帮助你掌握Python进行可视化分析的方法。我们将使用以下几个库来进行数据分析和可视化：

• pandas：一个提供高性能、易用的数据结构和数据分析工具的库。
• requests：一个简洁、优雅的HTTP库，用于发送网络请求和获取数据。
• matplotlib：一个强大的绘图库，支持多种图形和样式。
• seaborn：一个基于matplotlib的统计数据可视化库，提供了更美观、更高级的图形接口。

获取数据

我们可以从一些公开的数据源获取印度和中国的人口数据，例如世界银行、联合国等。

我们选择使用以下在线数据资源：

• 世界银行Open Data，收集1960年至2019年的人口数据。

我已经将CSV文件保存为“population_data_world_bank.csv”。使用Pandas读取并查看前几行数据：

# 读取CSV文件
df = pd.read_csv('population_data_world_bank.csv')
df.head()

输出结果如下：

image-20230515205718889

处理数据

我们只需要提取印度和中国的数据行，并剔除其他的国家，得到每年两个国家的总人口。我们可以使用df来提取行，然后使用pandas的loc方法来筛选数据。

india_wb = df[df['Country Name'] == 'India']
china_wb = df[df['Country Name'] == 'China']

# 提取历史人口数量数据
india = india_wb.loc[:, '1960': '2021'].T
china = china_wb.loc[:, '1960': '2021'].T

我们从“ Country Name”列中选择了印度和中国的行，并且只选取了1960年至2021年的历史人口数据。

我们可以查看一下处理后的数据，它们是一个pandas的Series对象，索引是年份，值是人口。

india.head()

输出：

109
1960  445954579.0
1961  456351876.0
1962  467024193.0
1963  477933619.0
1964  489059309.0

china.head()

输出：

40
1960  667070000.0
1961  660330000.0
1962  665770000.0
1963  682335000.0
1964  698355000.0

可视化数据

最后，我们可以使用matplotlib和seaborn来绘制印度和中国的人口变化曲线图，比较两个国家的人口差异和趋势。我们可以使用plt.plot方法来绘制折线图，然后使用plt.legend方法来添加图例，使用plt.xlabel和plt.ylabel方法来添加坐标轴标签，使用plt.title方法来添加标题，使用plt.show方法来显示图形。

import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns

plt.plot(india.index, india.values, label='India')
plt.plot(china.index, china.values, label='China')
plt.legend()
plt.xlabel('Year')
plt.ylabel('Population')
plt.title('Population of India and China')
plt.show()

输出：

image-20230515211149551

从图中我们可以看到，印度和中国的人口在过去两个多世纪都呈现出快速增长的趋势，但中国的人口增长速度在1970年代以后明显放缓，而印度的人口增长速度则相对稳定。预计在2022年左右，印度的人口将超过中国，成为世界上人口最多的国家。

为了使图形更加直白易懂，我们可以做一些改进：

• 使用seaborn的set_style方法来设置图形的风格，例如darkgrid、whitegrid、dark、white或ticks。
• 使用seaborn的set_context方法来设置图形的上下文，例如paper、notebook、talk或poster。这会影响图形的尺寸、字体大小等。
• 使用seaborn的set_palette方法来设置图形的颜色方案，例如deep、muted、bright、pastel或dark。
• 使用plt.xlim和plt.ylim方法来设置x轴和y轴的范围，以便突出重点区域。
• 使用plt.xticks和plt.yticks方法来设置x轴和y轴的刻度标签，以便提高可读性。
• 使用sns.despine方法来去除图形边框中不需要的部分。

以下是改进后的代码：

sns.set_style('whitegrid')
sns.set_context('talk')
sns.set_palette('dark')

plt.plot(india.index.astype('int'), india.values, label='India')
plt.plot(china.index.astype('int'), china.values, label='China')
plt.legend()
plt.xlabel('Year')
plt.ylabel('Population')
plt.title('Population of India and China')
plt.xlim(1955, 2025)
plt.ylim(0, 1500000000)
plt.xticks(range(1955, 2026, 10))
plt.yticks(range(0, 1600000000, 200000000))
sns.despine(left=True, bottom=True)
plt.show()

输出：

image-20230515214905282

从图中我们可以看到，改进后的图形更加清晰、美观、易于理解。我们可以更清楚地看到印度和中国人口的变化趋势和差异，以及两国人口在2022年左右的交叉点。

总结

本文介绍了如何使用Python对印度和中国人口进行可视化分析，包括获取数据、处理数据和可视化数据三个步骤。通过这个示例，我们可以学习到一些Python进行数据分析和可视化的基本方法和技巧。当然，这只是一个简单的入门教程，如果你想深入学习Python进行可视化分析的话，你还需要掌握更多的知识和技能。希望本文对你有所帮助。