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【数据可视化实战】用Matplotlib绘制动态疫情趋势图：从数据到故事

news 2026/3/26 21:08:42

一、项目背景与目标

在《数据可视化》课程中，我们学习了如何将枯燥的数据转化为直观的图表。本次实战项目，我将使用Python的Matplotlib库，结合真实疫情数据（模拟），绘制一个随时间变化的动态折线图，展示多个地区的疫情趋势对比。

通过这个项目，你将学会：

如何使用Matplotlib绘制动态图表
如何美化图表，增强可读性
如何将数据故事化，提升可视化表达力

二、环境准备与数据模拟

我们使用以下库：

matplotlib用于绘图
numpy用于生成模拟数据
pandas用于数据处理

为了模拟真实数据，我生成了2023年1月至12月三个地区（北京、上海、广州）的每月新增确诊数据：

import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.animation import FuncAnimation # 生成模拟数据 months = np.arange(1, 13) beijing = np.random.randint(50, 200, size=12) shanghai = np.random.randint(30, 180, size=12) guangzhou = np.random.randint(20, 150, size=12) df = pd.DataFrame({ 'Month': months, 'Beijing': beijing, 'Shanghai': shanghai, 'Guangzhou': guangzhou }) print(df.head())

三、绘制静态趋势图

在绘制动态图之前，我们先绘制一张静态的多线图，用于对比三个地区的趋势：

plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(df['Month'], df['Beijing'], marker='o', label='Beijing', linewidth=2) plt.plot(df['Month'], df['Shanghai'], marker='s', label='Shanghai', linewidth=2) plt.plot(df['Month'], df['Guangzhou'], marker='^', label='Guangzhou', linewidth=2) plt.title('Monthly New Cases in Three Cities (2023)', fontsize=16, fontweight='bold') plt.xlabel('Month', fontsize=12) plt.ylabel('New Cases', fontsize=12) plt.legend() plt.grid(True, linestyle='--', alpha=0.6) plt.xticks(df['Month']) plt.tight_layout() plt.savefig('static_trend.png', dpi=300) plt.show()

https://via.placeholder.com/800x400/4CAF50/FFFFFF?text=Static+Chart+Example
（此处为示意图，实际运行时将生成真实图表）

四、进阶：绘制动态趋势图

接下来是本次项目的核心：动态绘制每条折线的增长过程。我们将使用Matplotlib的动画模块：

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6)) ax.set_xlim(1, 12) ax.set_ylim(0, 250) ax.set_title('Dynamic Trend of New Cases (2023)', fontsize=16, fontweight='bold') ax.set_xlabel('Month') ax.set_ylabel('New Cases') ax.grid(True, linestyle='--', alpha=0.6) lines = [] colors = ['#FF6B6B', '#4ECDC4', '#45B7D1'] labels = ['Beijing', 'Shanghai', 'Guangzhou'] for i, col in enumerate(['Beijing', 'Shanghai', 'Guangzhou']): line, = ax.plot([], [], marker='o', color=colors[i], label=labels[i], linewidth=2) lines.append(line) def init(): for line in lines: line.set_data([], []) return lines def update(frame): for i, col in enumerate(['Beijing', 'Shanghai', 'Guangzhou']): lines[i].set_data(df['Month'][:frame+1], df[col][:frame+1]) ax.legend() return lines ani = FuncAnimation(fig, update, frames=len(df), init_func=init, blit=True, interval=500) plt.tight_layout() ani.save('dynamic_trend.gif', writer='pillow') plt.show()

https://via.placeholder.com/800x400/2196F3/FFFFFF?text=Dynamic+GIF+Example
（实际运行动画将保存为GIF文件）