pyplot_visualisation.py - master - AlexShe23/ShestakovTableDataset

pyplot_visualisation.py
206 строк9 KB
AlexShe23
create: categorical_to_numerical.py, Diagrams.py, DiagramsModified.py, filtration.py, heatmap.py, new_categoria.py, noise.py, pyplot_visualisation.py, SeabornDiagrams.py
31 май 2026, 17:36
Верифицирован
31 май 2026, 17:363d651da
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.colors as mcolors
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D  # noqa: F401

# ── Попытка подключить mplcursors (опционально) ───────────────────────────────
try:
    import mplcursors
    HAS_CURSORS = True
except ImportError:
    HAS_CURSORS = False
    print("Подсказки при наведении недоступны. Установите: pip install mplcursors")

# ── Загрузка данных ────────────────────────────────────────────────────────────
df = pd.read_csv("/Users/xyander23/PycharmProjects/PythonProject/uniproject.csv")

att   = df["attendance_percentage"]
exer  = df["exercise_frequency"].astype(int)
score = df["exam_score"]

# Цветовая карта: 7 групп упражнений
CMAP      = plt.get_cmap("RdYlGn", 7)
COLORS    = [CMAP(i) for i in range(7)]
EX_LABELS = [f"{i} дн/нед" for i in range(7)]

# ══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
# Холст: 2 строки × 3 колонки; правая колонка — 3D на всю высоту
# ══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════
fig = plt.figure(figsize=(18, 11))
fig.canvas.manager.set_window_title("Анализ успеваемости студентов")
fig.suptitle(
    "Посещаемость занятий · Частота упражнений · Итоговый балл",
    fontsize=17, fontweight="bold", y=0.98
)

gs = fig.add_gridspec(2, 3, hspace=0.42, wspace=0.35)
ax1 = fig.add_subplot(gs[0, 0])
ax2 = fig.add_subplot(gs[0, 1])
ax3 = fig.add_subplot(gs[1, 0])
ax4 = fig.add_subplot(gs[1, 1])
ax5 = fig.add_subplot(gs[:, 2], projection="3d")

# ── 1. Scatter 2D: посещаемость vs балл ───────────────────────────────────────
sc = ax1.scatter(
    att, score,
    c=exer, cmap="RdYlGn", vmin=0, vmax=6,
    alpha=0.5, s=22, linewidths=0, picker=True,
)
cbar = fig.colorbar(sc, ax=ax1, pad=0.02, shrink=0.85)
cbar.set_label("Упражнения (дн/нед)", fontsize=9)
cbar.set_ticks(range(7))

z = np.polyfit(att, score, 1)
x_line = np.linspace(att.min(), att.max(), 200)
ax1.plot(x_line, np.poly1d(z)(x_line), color="#C44E52", linewidth=2,
         linestyle="--", label=f"Тренд (r = {att.corr(score):.2f})")

ax1.set_xlabel("Посещаемость (%)", fontsize=10)
ax1.set_ylabel("Балл экзамена",    fontsize=10)
ax1.set_title("Посещаемость vs Балл", fontsize=11, fontweight="bold")
ax1.legend(fontsize=9)
ax1.grid(alpha=0.25)
ax1.spines[["top", "right"]].set_visible(False)

# Hover-подсказки для scatter 2D
if HAS_CURSORS:
    cursor = mplcursors.cursor(sc, hover=True)

    @cursor.connect("add")
    def on_add(sel):
        idx = sel.index
        sel.annotation.set_text(
            f"Посещаемость: {att.iloc[idx]:.1f}%\n"
            f"Балл: {score.iloc[idx]:.1f}\n"
            f"Упражнения: {exer.iloc[idx]} дн/нед"
        )
        sel.annotation.get_bbox_patch().set(
            boxstyle="round,pad=0.4", fc="#1e2333", alpha=0.88
        )
        sel.annotation.set_color("white")

# ── 2. Boxplot: балл по группам упражнений ────────────────────────────────────
groups = [score[exer == i].values for i in range(7)]
bp = ax2.boxplot(
    groups,
    patch_artist=True,
    medianprops=dict(color="black", linewidth=2),
    whiskerprops=dict(linewidth=1.2),
    capprops=dict(linewidth=1.2),
    flierprops=dict(marker="o", markersize=3.5, alpha=0.35),
    widths=0.55,
)
for patch, color in zip(bp["boxes"], COLORS):
    patch.set_facecolor(color)
    patch.set_alpha(0.78)

ax2.set_xticks(range(1, 8))
ax2.set_xticklabels(EX_LABELS, fontsize=8, rotation=25)
ax2.set_xlabel("Частота упражнений", fontsize=10)
ax2.set_ylabel("Балл экзамена",       fontsize=10)
ax2.set_title("Балл по группам упражнений", fontsize=11, fontweight="bold")
ax2.grid(axis="y", alpha=0.25)
ax2.spines[["top", "right"]].set_visible(False)

# ── 3. Гистограмма: посещаемость ──────────────────────────────────────────────
n_hist, bins, patches_h = ax3.hist(
    att, bins=20, edgecolor="white", alpha=0.88
)
norm_att = mcolors.Normalize(vmin=bins.min(), vmax=bins.max())
cmap_att = plt.get_cmap("Blues")
for patch, left in zip(patches_h, bins[:-1]):
    patch.set_facecolor(cmap_att(norm_att(left)))

ax3.axvline(att.mean(),   color="#DD8452", linewidth=2,
            linestyle="--", label=f"Среднее = {att.mean():.1f}%")
ax3.axvline(att.median(), color="#55A868", linewidth=2,
            linestyle=":",  label=f"Медиана = {att.median():.1f}%")

def on_hist_click(event):
    if event.inaxes != ax3:
        return
    for i, (patch, left) in enumerate(zip(patches_h, bins[:-1])):
        if patch.contains(event)[0]:
            right = bins[i + 1]
            ax3.set_title(
                f"Посещаемость {left:.1f}–{right:.1f}%  →  "
                f"{int(n_hist[i])} студентов",
                fontsize=10, fontweight="bold", color="#4C72B0"
            )
            fig.canvas.draw_idle()
            break

fig.canvas.mpl_connect("button_press_event", on_hist_click)

ax3.set_xlabel("Посещаемость (%)", fontsize=10)
ax3.set_ylabel("Количество студентов", fontsize=10)
ax3.set_title("Распределение посещаемости", fontsize=11, fontweight="bold")
ax3.legend(fontsize=9)
ax3.grid(axis="y", alpha=0.25)
ax3.spines[["top", "right"]].set_visible(False)

# ── 4. Столбчатая: средний балл по группам с CI ───────────────────────────────
means = [score[exer == i].mean() for i in range(7)]
stds  = [score[exer == i].std()  for i in range(7)]
ns    = [score[exer == i].count()for i in range(7)]
cis   = [1.96 * s / np.sqrt(n_i) for s, n_i in zip(stds, ns)]

bars = ax4.bar(
    range(7), means,
    color=COLORS, edgecolor="white", linewidth=0.5,
    yerr=cis, capsize=5,
    error_kw=dict(elinewidth=1.4, ecolor="gray", capthick=1.4),
    width=0.65,
)
for bar, mean in zip(bars, means):
    ax4.text(
        bar.get_x() + bar.get_width() / 2,
        bar.get_height() + 1.5,
        f"{mean:.1f}",
        ha="center", va="bottom", fontsize=9, fontweight="bold"
    )

def on_bar_click(event):
    if event.inaxes != ax4:
        return
    for i, bar in enumerate(bars):
        if bar.contains(event)[0]:
            ax4.set_title(
                f"Упражнения {i} дн/нед  |  "
                f"Средний балл: {means[i]:.1f}  |  "
                f"Студентов: {ns[i]}",
                fontsize=9, fontweight="bold", color="#55A868"
            )
            fig.canvas.draw_idle()
            break

fig.canvas.mpl_connect("button_press_event", on_bar_click)

ax4.set_xticks(range(7))
ax4.set_xticklabels(EX_LABELS, fontsize=8, rotation=25)
ax4.set_xlabel("Частота упражнений", fontsize=10)
ax4.set_ylabel("Средний балл",        fontsize=10)
ax4.set_ylim(0, max(means) * 1.18)
ax4.set_title("Средний балл по группам (95% ДИ)", fontsize=11, fontweight="bold")
ax4.grid(axis="y", alpha=0.25)
ax4.spines[["top", "right"]].set_visible(False)

# ── 5. Scatter 3D: все три признака ───────────────────────────────────────────
sc3 = ax5.scatter(
    att, exer, score,
    c=score, cmap="RdYlGn", vmin=score.min(), vmax=score.max(),
    alpha=0.5, s=16,
)
fig.colorbar(sc3, ax=ax5, pad=0.08, shrink=0.6, label="Балл экзамена")

ax5.set_xlabel("Посещаемость (%)", fontsize=9, labelpad=8)
ax5.set_ylabel("Упражнения",       fontsize=9, labelpad=8)
ax5.set_zlabel("Балл",             fontsize=9, labelpad=8)
ax5.set_title("3D: все три признака\n(зажмите ЛКМ для поворота)",
              fontsize=10, fontweight="bold", pad=12)
ax5.view_init(elev=22, azim=130)
ax5.grid(True, alpha=0.2)

# ── Показ окна ────────────────────────────────────────────────────────────────
plt.show()