Daten Visualisieren
Matplotlib
Um mit Python Daten visuell darzustellen, eignet sich die Software-Bibliothek matplotlib.
Damit wir matplotlib verwenden können, müssen wir die Bibliothek zuerst importieren:
import matplotlib.pyplot as plt
Danach können wir über die spezielle Variable plt zugreifen und Diagramme zeichnen. Die eigentlichen Funktionen der Bibliothek können wir über diese plt Variable aufrufen, d.h. die plot Funktion von matplotlib erhalten wir durch plt.plot().
Ein unkompliziertes Diagramm erhalten wir, in dem wir ein Feld mit Werten an die plot Funktion übergeben, sowie die show Funktion aufrufen um das Diagramm darzustellen.
Dadurch werden die Werte aus dem Feld auf der y-Achse abgebildet, während die x-Achse die Position im Feld anzeigt.
Beispiel: Einfaches Liniendiagramm
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In diesem Diagramm werden die Werte aus dem Feld als 0.0, 1.0, ... auf der x-Achse abgebildet. Falls die Werte nicht gleichmässig auf der x-Achse verteilt sind, bzw. falls diese Achse eine eigene Bedeutung trägt, dann können wir die x-Werte auch gezielt angeben mit einem zweiten Feld:
Beispiel: Einfaches Liniendiagramm mit x & y Werten
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Für ein gutes Diagramm sind immer die Achsen zu beschriften, andernfalls erkennt man nicht was dargestellt wird. Dies kann mit den Funktione xlabel und ylabel gemacht werden. Um dem Diagramm einen Titel zu geben, kann die Funktion title verwendet werden.
Beispiel: Einfaches Liniendiagramm mit Beschriftung
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Daten können auch in einer anderen Diagramm Form dargestellt werden, mit der Funktion bar kann z.B. ein Säulendiagramm erstellt werden:
Beispiel: Daten darstellen mit Säulendiagramm (Bar plot)
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Mit der Bibliothek matplotlib können wir relativ einfach Daten visualisieren.
Aufgaben
Würfel Verteilung: absolute Häufigkeit
Nehmt ein Würfel und würfelt 10-15 mal. Notiere dir dabei wie oft jede Zahl gewürfelt wird.
Question
Stelle die erhobenen Daten aus deinem Würfel-Experiment hier dar:
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Wenn du die Würfel-Ergebnisse als Diagramm darstellst, siehst du eine Verteilung: Für jede Augenzahl (1–6) wird gezeigt, wie oft sie vorkommt. Eine Verteilung beschreibt also, wie sich Daten auf verschiedene Werte/Kategorien aufteilen. Hier ist die Kategorie: wie häufig jede Zahl beim Würfeln erscheint.
Würfel Verteilung: relative Häufigkeit
Question
Stelle die erhobenen Daten aus deinem Würfel experiment hier dar. Nun aber als relative Häufigkeiten, d.h. die Anzahl pro Würfelseite werden als Prozentzahl von allen Würfen ausgedrückt.
Deine Abbildung
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Würfel Verteilung 3: Mit Programm würfeln
Question
Würfle nun mit einem Programm 100, 1000 und 10,000 mal und erstelle ein Diagramm der relativen Häufigkeiten. Was fällt dir dabei auf?
Deine Abbildung
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Nun können wir dieses Programm noch etwas verallgemeinern. Um weitere interessante Experimente mit Würfel und Verteilungen durchführen zu können.
Question
Erweitere dein Programm:
- um mit einer variablen Anzahl Würfel zu würfeln.
- Würfle mit einem 12-seitigen Würfel. Wie verändert sich die Verteilung?
- Nimm nun zwei 6-seitige Würfel, würfle mit denen und addiere die Augenzahlen. Beobachte nun die Verteilung.
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