[python] 박스 플롯 그리기

(1) boxplot은 왜 쓸까?

박스 플롯(Box Plot)은 통계적 데이터의 요약된 시각화 도구로, 데이터의 중앙 경향, 분포, 이상치를 효과적으로 보여주는 차트입니다. 다른 이름으로는 상자 수염 그림(Box-and-Whisker Plot)이라고도 불립니다. 박스 플롯은 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다:

 

1. 상자 (Box):

- 상자의 하단 변은 데이터의 1사분위수(Q1)를 나타냅니다.

- 상자의 상단 변은 데이터의 3사분위수(Q3)를 나타냅니다.

- 상자의 중앙에 수평선은 데이터의 중앙값(median)을 나타냅니다.

 

2. 수염 (Whiskers):

- 수염은 데이터의 최솟값과 최댓값을 나타냅니다. 일반적으로 1.5배의 사분위 범위(IQR)를 벗어나는 값은 이상치로 간주됩니다.

 

3. 이상치 (Outliers):

- 수염 부분을 벗어나는 점은 이상치로 간주됩니다.

 

박스 플롯은 데이터의 분포를 쉽게 이해하고, 여러 그룹 간의 비교를 통해 통계적 특성을 시각적으로 비교할 수 있는 강력한 도구입니다. 특히, 중앙값과 사분위수를 통해 데이터의 중심 경향과 분포를 한눈에 파악할 수 있어 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

 

(2) boxplot 한 개를 그려보자

# 라이브러리 불러오기
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 예제 데이터 생성
np.random.seed(10) # 난수 생성 시드 설정
data = np.random.normal(0, 1, 100) # 평균이 0이고 표준 편차가 1인 정규 분포에서 100개의 데이터 생성

# 그래프 사이즈 조정
fig = plt.figure(figsize =(10, 7))

# 박스 플롯 그리기
plt.boxplot(data)

# 그래프 표시
plt.show()

 

[결과값]

위 코드를 실행하면 평균이 0이고 표준 편차가 1인 정규 분포에서 생성된 데이터에 대한 박스 플롯이 그려진 그래프 창이 표시됩니다. 

 

(3) boxplot 여러 개를 그려보자

# 라이브러리 불러오기
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 예제 데이터 생성
np.random.seed(10)

data_1 = np.random.normal(10, 5, 100)
data_2 = np.random.normal(9, 10, 100)
data_3 = np.random.normal(8, 15, 100)
data_4 = np.random.normal(7, 20, 100)
data = [data_1, data_2, data_3, data_4]

# 그래프 사이즈 및 간격 조정
fig = plt.figure(figsize =(10, 7))
ax = fig.add_axes([0, 0, 1, 1])

# 박스 플롯 그리기
bp = ax.boxplot(data)

# 그래프 표시
plt.show()

 

[결과값]

네 개의 상자 플롯이 그려져 있으며, 각각의 상자 플롯은 다른 그룹에 해당합니다. 각 그룹의 중심 경향과 분포를 나타내기 위해 상자의 위치와 크기가 다릅니다. 그래프 상단의 표시는 각 그룹의 중앙값(median)을 나타냅니다. 수염은 각 그룹의 데이터의 전체 분포를 나타냅니다. 이상치가 몇몇 그룹에 존재합니다.

 

이번 포스팅이 파이썬 공부에 작은 도움이 되었기를 바랍니다.