了得網計算機/網絡_Dash編程：用Python和Plotly構建數據可視化程序 [美]亞當·施

編輯推薦

讀者定位：專業人士，日常使用數據、喜歡探索數字規律、希望數字賦能生活的人群

快速構建真正的數據驅動應用程序

用戶可以使用Python Dash庫創建分析儀表板程序，隻需要幾行代碼，就可以有效、直觀、漂亮地呈現數據。本書是用Dash構建儀表板的入門實戰教程，讀者無須具有相關經驗就可以輕松上手。
本書首先介紹了構建數據可視化程序所需的PyCharm和pandas相關知識。然後通過構建四個功能儀表板程序，講授如何制作具有專業水準的美觀應用。其中，第一個儀表板是一款繪制Twitter實時數據的應用程序，第二個儀表板是一款分析全球數據集的應用程序，第三個儀表板是一款模擬股票收益的應用程序，第四個儀表板是一款可視化機器學習算法的應用程序。本書還介紹了如何通過模塊化構建更大的應用程序，通過使用Dash回調實現用戶交互，並通過API將數據輸入可視化。
在閱讀本書的過程中，讀者將：
●使用Dash Bootstrap組件，創建復雜且響應迅速的應用；
●使用Plotly生成餅圖、折線圖、等高線圖；
●使用NumPy和scikit-learn執行強大的計算，並使用pandas處理數據；
●構建可自定義、可素，如範圍滑塊、下拉菜單、按鈕、多頁標簽等。
正是由於使用了Dash來構建儀表板，因此不再需要大量的後端工作。讀者隻需要掌握本書內容，就可以使用Python構建快速、強大、靈活的應用程序！

兼容性：Python 3.x，Dash 2.x；兼容早期版本。

內容簡介

本書旨在幫助讀者快速上手創建Dash應用程序，實現數據可視化。本書第一部分針對初學者，簡要介紹Python、PyCharm、pandas當中與構建 Dash 應用程序相關的知識。第二部分循序漸進地講解如何使用基於社交媒體收集的數據創建簡單的Dash儀表板程序；如何使用世界銀行全球數據集創建具有更復雜頁面布局的儀表板應用程序，並實現與API實時交互檢索數據；如何通過財富儀表板應用程序，構建和調試更復雜的Dash應用程序；以及如何使用Dash探索機器學習算法原理，並進行可視化呈現。本書不僅適用於專業人士，而且對於日常使用數據、喜歡探索數字規律、希望數字賦能生活的人群都有所裨益。

作者簡介

亞當?施羅德近兩年一直在YouTube上講授Plotly Dash，用戶名為@CharmingData。他的視頻每月瀏覽量超過6萬次。亞當致力於幫助人們學習數據可視化。他擁有碩士學位，專業方向為衝突解決和治理，目前供職於Plotly。
克裡斯蒂安?邁耶擁有計算機科學博士學位，創建了深受大眾喜愛的Python網站：finxter.com，該平臺每年幫助超過500萬人學習編程。他出版了眾多圖書，包括Coffee Break Python繫列、Python One-Liners(No Starch Press，2020年)和The Art of Clean Code(No Starch Press，2022年)。
安?瑪麗?沃德是Dash開發者社區論壇的版主和撰稿人。她擁有經濟學學士學位，是一位退休的首席執行官。她在尋找更好的財務數據分析方法時，驚喜地發現了Dash，隨後開始學習Python、JavaScript和R語言。她對Dash的貢獻主要在於改進文檔、修復錯誤，以及添加功能。
技術評審員簡介
湯姆?貝格利是一名數據科學家，與他人合作創建了dash-bootstrap-components，並對其進行維護。他擁有數學博士學位和5年的行業數據科學家工作經驗。在為客戶尋找構建交互式數據可視化的方法時，他發現了Dash，此後成為Dash開發者社區論壇的活躍撰稿人。

譯者序
作者簡介
致謝
前言
第一部分速成培訓
第1章 Python回顧/
1．1列表/
1．1．素/
1．1．素/
1．1．3列表反轉/
1．1．4列表排序/
1．1．5索素/
1．2切片/
1．3字典/譯者序
作者簡介
致謝
前言
第一部分速成培訓
第1章 Python回顧/
1．1列表/
1．1．素/
1．1．素/
1．1．3列表反轉/
1．1．4列表排序/
1．1．5索素/
1．2切片/
1．3字典/
1．4列表解析式/
1．5面向對像編程/
1．5．1類和對像/
1．5．2相關術語/
1．6裝飾器和注解/
1．7小結/
第2章 PyCharm培訓/
2．1安裝PyCharm/
2．2創建項目/
2．3運行Dash應用程序/
2．4在PyCharm上安裝Dash/
2．5在GitHub上使用Dash/
2．6小結/
第3章 pandas速成/
3．1備忘單概覽/
3．2安裝pandas/
3．3在pandas中創建對像/
3．3．1Series/
3．3．2DataFrame/
3．4訪問DataFr素/
3．4．1按列選擇/
3．4．2按索引和切片選擇/
3．4．3按標簽選擇/
3．5修改DataFrame/
3．6小結/
3．7在線資源/目錄
第二部分構建應用程序
第4章構建首個Dash應用程序/
4．1設置項目/
4．1．1導入必要的庫/
4．1．2數據管理/
4．1．3布局和樣式/
4．1．4樣式：美化應用/
4．2Dash組件/
4．2．1HTML組件/
4．2．2Core組件/
4．3Dash回調/
4．3．1回調裝飾器/
4．3．2回調函數/
4．3．3回調圖表/
4．4Plotly Express折線圖/
4．5小結/
第5章全球數據分析：布局和圖形進階/
5．1設置項目/
5．1．1導入兩個新庫/
5．1．2數據管理/
5．1．3Dash Bootstrap樣式/
5．2Dash Core組件/
5．3Dash回調/
5．3．1數據檢索回調/
5．3．2圖形創建回調/
5．3．3回調圖表/
5．3．4回調排序/
5．4Plotly Express等值線圖/
5．5小結/
第6章創建投資組合應用程序/
6．1資產配置/
6．2下載並運行應用程序/
6．3應用程序結構/
6．4設置項目/
6．4．1導入庫/
6．4．2添加樣式表/
6．4．3數據管理/
6．5布局和樣式/
6．6組件/
6．6．1選項卡/
6．6．2卡片容器和滑塊/
6．6．3輸入容器/
6．6．4提示工具/
6．6．5數據表/
6．6．6內容表格/
6．6．7Markdown文本/
6．7使用Plotly Graph Objects創建餅圖/
6．8使用Plotly Graph Objects創建折線圖/
6．9Dash回調/
6．9．1交互式圖表/
6．9．2使用State的回調/
6．9．3循環回調和同步組件/
6．9．4具有多個輸入和多個輸出的回調/
6．10小結/
第7章探索機器學習/
7．1有助於機器學習模型直觀呈現的儀表板應用程序/
7．1．1分類/
7．1．2支持向量機（SVM）/
7．2SVM Explorer應用程序/
7．2．1Python庫/
7．2．2數據管理/
7．3布局和樣式/
7．3．1布局/
7．3．2樣式/
7．4可重用組件/
7．4．1定義卡片/
7．4．2定義格式化滑塊/
7．4．3定義命名滑塊/
7．4．4定義命名下拉列表/
7．4．5使用Dash圖表/
7．4．6創建Plotly等高線圖/
7．4．7使用Dash加載符號/
7．5Dash回調/
7．6小結/
7．7資源/
第8章提示和技巧/
8．1Dash企業級應用程序庫/
8．2Plotly社區論壇/
8．3應用程序主題瀏覽器/
8．4調試Dash應用程序/
8．5dash－labs/
8．6用Black格式化代碼/
8．7後續資源/
附錄 Python基礎知識/
A．1安裝和開始/
A．2數據類型/
A．2．1布爾值/
A．2．2數值/
A．2．3字符串/
A．3控制流/
A．4循環執行/
A．5其他關鍵字/
A．6函數/
A．6．1參數/
A．6．2默認函數參數/
A．7Python在線資源和拓展閱讀/

前言

有人說，擁有信息就擁有權力。還有人說，數據是當今世界的黃金，擁有數據就擁有財富。但是，如果沒有具體的應用場景，那麼原始信息和原始數據往往毫無價值。唯有正確分析、解釋和理解數據，數據纔能成為有價值的資產。伴隨著數據成為資產，出現了很多新興熱門職業，比如數據科學家、數據工程師、數據分析師、商業智能顧問和機器學習工程師，這些專業人士都做了同樣的一件事情：使用圖形和儀表板等可視化工具來解釋和展示數據。
本書的目標是幫助讀者創建漂亮的儀表板應用程序，隻需要幾行代碼便能實現數據可視化。本書不僅適用於專業人士，而且對日常經常使用數據、喜歡探索數字規律、希望數字賦能生活的人群都有所裨益。
為什麼要讀本書
通過使用Plotly Dash框架，程序員可以輕松構建自己的儀表板。儀表板是Web應用程序，允許程序員與用戶通過交互式組件動態挖掘數據，這些組件可以接收用戶的輸入，然後進行解釋輸出。交互式組件可以是滑塊、文本框、按鈕或下拉菜單，允許用戶選擇他們想要在結果圖表和圖形中顯示的數據，如圖1所示，顯示的是地圖和柱形圖。正是這種良好的交互性，使得儀表板應用程序越來越受到大眾歡迎。有人說，擁有信息就擁有權力。還有人說，數據是當今世界的黃金，擁有數據就擁有財富。但是，如果沒有具體的應用場景，那麼原始信息和原始數據往往毫無價值。唯有正確分析、解釋和理解數據，數據纔能成為有價值的資產。伴隨著數據成為資產，出現了很多新興熱門職業，比如數據科學家、數據工程師、數據分析師、商業智能顧問和機器學習工程師，這些專業人士都做了同樣的一件事情：使用圖形和儀表板等可視化工具來解釋和展示數據。
本書的目標是幫助讀者創建漂亮的儀表板應用程序，隻需要幾行代碼便能實現數據可視化。本書不僅適用於專業人士，而且對日常經常使用數據、喜歡探索數字規律、希望數字賦能生活的人群都有所裨益。
為什麼要讀本書
通過使用Plotly Dash框架，程序員可以輕松構建自己的儀表板。儀表板是Web應用程序，允許程序員與用戶通過交互式組件動態挖掘數據，這些組件可以接收用戶的輸入，然後進行解釋輸出。交互式組件可以是滑塊、文本框、按鈕或下拉菜單，允許用戶選擇他們想要在結果圖表和圖形中顯示的數據，如圖1所示，顯示的是地圖和柱形圖。正是這種良好的交互性，使得儀表板應用程序越來越受到大眾歡迎。
如果未經培訓學習就去構建Plotly Dash應用程序，那麼絕非易事。本書將提供相關使用說明和簡明教程，引導讀者從Dash初學者開始，快速且自信地成功創建出自己的儀表板應用程序，該程序具有交互性且可視化。
本書還將幫助讀者提高現代社會數據編程的技能，比如編程、數據分析以及數據可視化和數據展示。在當今信息化社會中，智能家居、工廠、電商平臺、社交網絡、視頻托管服務和健康跟蹤設備等都會產生海量數據，人們迫切需要對這些動態和不斷增長的數據做出吸引眼球的數據可視化呈現。
Dash編程：用Python和Plotly構建數據可視化程序隨著數據的規模和復雜性激增，人們對儀表板應用程序的需求也在不斷增長，這些應用程序可以為用戶提供實時的、數據驅動的實事概覽。在日常生活中，人們對於基於瀏覽器的儀表板已經比較熟悉，比如Google Analytics、Facebook Ad Manager和Salesforce Dashboards。圖1是Google Analytics儀表板應用程序的屏幕截圖，可以直觀地跟蹤網站的實時流量。
圖1Google Analytics儀表板跟蹤網站使用情況
要想創建這類應用程序，需要有熟練的編碼人員和大型組織，他們能夠將實時數據源與動態網站相結合，創建出儀表板應用程序，進而得出具有獨特價值主張的結論。
前言
圖2是本書作者創建的資產配置工具屏幕截圖(https://wealthdashboard．app)。
圖2可視化展示資產配置應用程序
上述資產配置工具通過輸入用戶的財富百分比來配置股票、債券和現金，並使用歷史數據可視化展示用戶的資產配置回報和風險狀況等關鍵統計數據，從而對投資回報進行建模。本書後續將介紹如何構建這個儀表板。
儀表板應用程序的潛在用途非常廣泛。針對每個數據源，都可以創建一個有用的儀表板應用程序。
本書作者致力於編碼和調試，並手把手指導讀者構建第一個屬於自己的Dash應用程序。目前，市場上關於Dash的書籍並不多見，易於理解且適合Python初學者的書籍更是寥寥無幾。本書將改變這一現狀！
在Dash Enterprise App Gallery網站上可以查看Dash Enterprise應用程序庫中的許多示例(見圖3)。該庫中有些應用程序，例如AI語音識別應用程序，代碼長度不超過100行！圖3Dash官方應用程序庫，包括許多儀表板應用程序
為什麼要用Plotly Dash
既然儀表板應用程序如此出色，下面就來探討為什麼要用Plotly Dash來構建儀表板應用程序。固然有許多其他框架也可以用於創建儀表板，諸如Streamlit、Shiny、Jupyter、Tableau、Infogram等，但是，以下考慮卻讓Dash更勝一籌。
 Dash應用程序可以單純使用Python編寫。這意味著隻要熟悉Python，就能夠快速上手。這也意味著可以將現有Python的數據和結果輕松地集成到Dash應用程序中。
 Python非常有表現力，因此Dash代碼可以相對緊湊。這意味著能夠更加迅速地制作原型和迭代，對於開發時間緊張或者需求經常變化的場景意義重大。
 Dash巧妙地隱藏了開發中的一素，比如JavaScript前端和Python後端通信。因此，無須考慮許多復雜環節，比如序列化、反序列化、定義API端點、發出HTTP請求。這樣可以顯著減少樣板代碼。
 Dash是由Plotly團隊負責開發的。這就意味著Dash與Plotly圖形庫可以完美集成。由於這些交互式圖表本身就是基於網絡技術的，因此Plotly和Dash是制作網絡應用程序的絕佳選擇。
 Dash是基於Flask框架開發的，因此提供了從完全托管到自托管的一繫列部署選項。
 盡管Dash隻能與Python一起使用，但具有很強的可擴展性，允許混合使用CSS和JavaScript，還可以使用React和Dash組件生成器來編寫用戶自己的組件。
盡管Dash具有以上諸多優點，但沒有軟件可以做到完美。為了幫助讀者選擇最適合自己的Web可視化框架，以下列舉Dash的局限性：
 Dash具有良好的性能，但如果組件過多、負責應用程序過多或數據集過於龐大，就可能會導致應用程序運行速度變慢。
 與其他一些無代碼或低代碼的方案相比，Dash的啟動和運行稍顯復雜，並且與其他企業軟件的集成也不像其他某些框架那樣緊密，例如，PowerBI與微軟企業軟件的集成度就非常高。
 雖然Dash是用純Python編寫的，但開發者同時還需要了解HTML和CSS的基礎知識。
本書的讀者對像
原書作者編寫本書時，充分考慮到了Dash初學者。針對很多缺乏編程經驗的讀者，本書從介紹基礎知識入手，例如怎樣安裝Dash和相關庫，如何設置編程環境，以及如何使用pandas之類的庫。當然，本書並非Python完整課程，不可能面面俱到。比如，在第1章中僅僅介紹一些對構建Dash應用程序至關重要的Python基礎知識，並指導讀者獲取在線資源，以便進行深入挖掘。當然，若讀者已經具備一些Python背景知識，就可以更加充分地利用本書。
針對已經有一些Python編程經驗的讀者，如果還沒有設置編程環境的經驗，請從第2章開始閱讀。
如果您已經了解Python並且能夠設置編程環境(最好是PyCharm)，則可以直接跳到第3章，該章會介紹最重要的pandas庫。
如果您對上述內容都了然於心，那就果斷跳過所有介紹性章節(第1~3章)，直接從第4章開始閱讀，我們將向您展示如何創建屬於自己的第一個Dash應用程序。
本書的章節簡介
本書分為兩部分：第一部分介紹如何安裝和設置編程環境，為構建Dash應用程序做準備；第二部分介紹如何構建4個越來越復雜的應用程序，並幫助讀者掌握一些編程技巧。
第一部分：速成培訓。
第1章，Python回顧。重溫構建數據類應用程序最重要的Python基礎知識，包括數據類型和結構、函數、面向對像編程。
第2章，PyCharm培訓。指導讀者安裝PyCharm編碼環境和庫、創建項目，以及運行Dash應用程序。
第3章，pandas速成。為讀者提供可視化概覽，並簡要介紹用於處理表格數據的pandas庫。
第二部分：構建應用程序。
第4章，構建首個Dash應用程序。向讀者展示如何使用基於社交媒體收集的數據創建自己的第一個Dash應用程序。本章主要介紹如何構建Dash中的基本組件，包括布局和樣式、Dash組件、回調以及用於可視化的Plotly Express。
第5章，全球數據分析：布局和圖形進階。使用世界銀行全球數據集，介紹Dash中的更多組件和樣式特征。本章致力於幫助讀者拓展和提高Dash技能：學習如何與API交互，以便實時檢索數據，並學習使用dash－bootstrap－components來創建更復雜的布局。
第6章，創建投資組合應用程序。通過財富儀表板應用程序，更深入地探討高級Dash組件。讀者將學習如何構建和調試更大的Dash應用程序，使用更復雜的Dash和Bootstrap組件，以及使用較低級別的Plotly Graph Objects庫構建圖形。
第7章，探索機器學習。介紹一個可視化機器學習模型應用程序，幫助讀者了解有關支持向量機的背景知識。本章展現了Dash的另一用途，即可以對算法原理進行可視化探索。讀者將深入了解Dash的兩個常用數字庫：NumPy和scikit－learn，了解等高線圖以及Dash回調的一些復雜用途。
第8章，提示和技巧。本章是對全書的總結，並為讀者進一步學習提供了參考資料，包括如何調試、如何自動格式化，以及如何利用Dash開發者社區探索更多應用程序。
在線資源
 本書附贈內容：https://learnplotlydash.com。
 本書作者亞當的YouTube頻道：https://www.youtube.com/c/CharmingData。
 GitHub代碼庫：https://github.com/DashBookProject/Plotly－Dash。
 發布者更新：https://nostarch.com/python－dash。
 Python電子郵件免費資料：https://blog.finxter.com/email－academy。

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