『玩转Streamlit』--集成Plotly

之前介绍了如何在Streamlit App中使用Matplotlib库来绘图。

本篇介绍 Steamlit结合Poltly的方法，相比于Matplotlib，Poltly的交互性更强，

更适合在Web应用中做为可视化的工具。

1. st.plotly_chart函数

st.plotly_chart函数专门用于在Steamlit应用中显示 Plotly 绘制的图形。

这个函数能够直接将Plotly Figure对象或者Poltly支持的数据对象直接渲染到页面的指定位置上。

st.plotly_chart的参数不多，与st.pyplot比，多了一些交互用的参数：

名称	类型	说明
figure_or_data	Figure或Data对象
theme	str	指定图表的主题
use_container_width	bool	决定是否使用父容器的宽度覆盖图形的原始宽度
key	str	为元素提供标识
on_select	str	控制图表如何响应用户选择事件
selection_mode	str	图表的选择模式

因为Plotly绘制的图形可交互，通过key参数，在交互的过程中，我们可以精确地定位到交互的图表。

on_select参数有以下几种取值：

1. ignore：不对图表中的任何选择事件做出反应
2. rerun：在图表中选择数据时，会重新运行应用程序
3. 可调用对象****：会重新运行应用程序，并在应用程序的其余部分之前执行该可调用对象作为回调函数

selection_mode参数定义图表的选择模式，包括：

1. points：允许基于单个数据点进行选择
2. box：允许基于矩形区域进行选择
3. lasso：允许基于自由绘制区域进行选择

on_select不同时，页面的效果如下：

1.1. on_select=ignore

ignore是on_select的默认值，此时Plotly图形上无法选择对象。

import streamlit as st
import plotly.express as px

df = px.data.iris()
fig = px.scatter(df, x="sepal_width", y="sepal_length")

st.plotly_chart(fig, key="iris")
# 或者
# st.plotly_chart(fig, key="iris", on_select="ignore")

此时，工具栏上没有选择数据的小工具。

1.2. on_select=rerun

此时，st.plotly_chart会将选择的数据点返回。

选择数据点时，可以切换成矩形选择和自由区域选择。

event = st.plotly_chart(fig, key="iris", on_select="rerun")
event

1.3. on_select=callable

on_select=callable的效果on_select=rerun差不多，也能对数据点选择并得到选择的数据点。

不同之处在于，可以在选择数据点之后，调用callable函数进行额外的处理。

def handle_selection():
    from datetime import datetime

    st.write(f"Selected data at {datetime.now()}")

event = st.plotly_chart(fig, key="iris", on_select=handle_selection)
event

每次选择数据之后，上面的时间都会变化，说明handle_selection函数在每次选择数据之后都被回调。

2. 使用示例

下面通过示例演示实际场景中如何使用streamlit和Poltly图表。

2.1. 销售数据时间序列分析

在这个示例中，首先创建了一个模拟的销售数据时间序列，然后通过st.plotly_chart展示图表，并设置on_select回调函数来处理用户在图表上的选择操作。

当用户选择图上的点时，会在 Streamlit 应用中显示所选数据点对应的日期和销售额信息。

import streamlit as st
import plotly.express as px
import pandas as pd

# 模拟销售数据
data = {
    "Date": pd.date_range(start="2024-01-01", periods=100),
    "Sales": [i**2 + 50 + 10 * (i % 10) for i in range(100)],
}
df = pd.DataFrame(data)

# 创建时间序列折线图
fig = px.scatter(df, x="Date", y="Sales")

# 显示图表并处理选择事件
def handle_selection():
    selected_points = st.session_state["sales_chart"].selection.points
    st.write("已选择的数据点:")
    df = pd.DataFrame(columns=["日期", "销售额"])

    for idx, p in enumerate(selected_points):
        df.loc[idx, "日期"] = p["x"]
        df.loc[idx, "销售额"] = p["y"]

    st.dataframe(df)

st.plotly_chart(fig, key="sales_chart", on_select=handle_selection)

2.2. 模拟股票分析

使用generate_stock_data函数生成模拟的股票数据，再使用plotly.graph_objects创建一个烛台图，将模拟数据绘制到图表中。

编写一个回调函数，当用户在图表上选择某个点时，它会获取所选点的详细信息并在 Streamlit 应用中展示出来。

import streamlit as st
import plotly.graph_objects as go
import pandas as pd
import numpy as np

# 生成随机模拟的股票数据
def generate_stock_data(days=300):
    dates = pd.date_range(start="2024-01-01", periods=days)
    open_prices = np.random.rand(days) * 100 + 50
    high_prices = open_prices + np.random.rand(days) * 10
    low_prices = open_prices - np.random.rand(days) * 10
    close_prices = open_prices + np.random.randn(days) * 5

    data = {
        "Date": dates,
        "Open": open_prices,
        "High": high_prices,
        "Low": low_prices,
        "Close": close_prices,
    }
    return pd.DataFrame(data)

# 生成模拟股票数据
df = generate_stock_data()

# 创建交互式图表
fig = go.Figure(
    data=[
        go.Candlestick(
            x=df["Date"],
            open=df["Open"],
            high=df["High"],
            low=df["Low"],
            close=df["Close"],
        )
    ]
)

fig.update_layout(title="模拟股票价格", xaxis_title="Date", yaxis_title="Price")

# onselect 回调函数
def handle_selection():
    selected_points = st.session_state.stock_chart.selection.points
    st.write("Selected Stock Data Points:")

    df = pd.DataFrame(columns=["日期", "开盘价", "收盘价", "最高价", "最低价"])

    for idx, p in enumerate(selected_points):
        print(idx, p)
        df.loc[idx, "日期"] = p["x"]
        df.loc[idx, "开盘价"] = p["open"]
        df.loc[idx, "收盘价"] = p["close"]
        df.loc[idx, "最高价"] = p["high"]
        df.loc[idx, "最低价"] = p["low"]

    st.dataframe(df)

# 显示图表
st.plotly_chart(fig, key="stock_chart", on_select=handle_selection)

3. 总结

Streamlit 可以简化 Web 应用构建流程，Plotly 提供丰富图表类型，二者结合能快速将数据转化为交互式可视化应用，节省开发时间。

此外，Plotly 图表交互性高，在 Streamlit 应用中可实现数据探索、筛选等操作，增强用户体验。