تصوير البيانات

تصوير البيانات هو عملية تحويل الأرقام الصماء والجداول المعقدة إلى رسوم بصرية واضحة مثل المخططات الخطية والشريطية والنقطية والدائرية، مما يسهل اكتشاف الأنماط والعلاقات واتخاذ القرارات السريعة. لتنفيذ ذلك برمجياً، نستخدم لغة بايثون وتحديداً مكتبة مات بلوت ليب مع استيراد مكتبات مساعدة لمعالجة النصوص العربية مثل عربي ريشيبر وبي دي آي ألغوريثم. فعلى سبيل المثال، إذا أردنا مقارنة متوسط أعداد الطلبة والمعلمين والإداريين بين عدة مناطق إدارية، فإن إنشاء مخطط شريطي مجمع يتيح لنا رؤية الفروق بوضوح تام، حيث يمثل المحور الأفقي الفئات بينما يرتفع العمود على المحور الرأسي ليعبر عن القيمة العددية بكل دقة وسلاسة.

الفكرة الأساسية

العقل البشري يفهم الصور والرسوم أسرع بكثير من الجداول المليئة بالأرقام، وهنا يأتي دور تصوير البيانات. المخططات البيانية تحول الأرقام إلى خطوط وأعمدة ونقاط ودوائر تظهر الاتجاهات والعلاقات الخفية مباشرة دون الحاجة لحسابات معقدة.

الشرح

لكل نوع من البيانات طريقة رسم تناسبه. المخطط الخطي يرسم المتغيرات على مدى فترة زمنية متصلة بخوط مستقيمة لتتبع التغير بمرور الوقت. المخطط الشريطي يضع عناصر متغير فئوي على المحور الأفقي بينما يرتفع العمود ليطابق قيمته على المحور الرأسي، ويمكن جعله عمودياً أو أفقياً أو مجمعاً لعرض أكثر من عمود بجانب بعضها. المخطط النقطي يضع النقاط على المحورين السيني والصادي لتمثيل قيم متغيرين مختلفين وكشف الارتباط بينهما، إيجابياً كان أو سلبياً. المخطط الدائري يشبه الفطيرة ويقسم إلى شرائح تمثل النسب المئوية لقيم معينة ضمن فئة محددة. أما المدرج التكراري فيجمع البيانات في نطاقات متصلة ليوضح تواتر البيانات العددية. لإنشاء هذه المخططات باستخدام بايثون، نستورد مكتبة مات بلوت ليب ونستخدم دوالها مثل bar وpie مع تعديل النصوص العربية عبر مكتبتي arabic_reshaper وget_display لتعرض الأحرف العربية بشكل صحيح ومنفصل.

مثال محلول خطوة بخطوة

لنرسم مخططاً شريطياً يوضح مجموع الطلبة في خمس مناطق إدارية:

1. استيراد المكتبات اللازمة مثل matplotlib.pyplot وnumpy وarabic_reshaper وget_display.
2. تجهيز إطار البيانات وتجميع البيانات حسب المنطقة باستخدام دالة mean وحساب التقريب لأقرب عدد صحيح عبر دالة round(0).
3. استخراج الصفوف الخمسة الأولى لأسماء المناطق ومجموع الطلبة وتحويلها إلى قوائم باستخدام tolist.
4. تعديل نصوص أسماء المناطق وحالة الحروف العربية باستخدام دالة get_display بعد تطبيق arabic_reshaper لتظهر بشكل صحيح.
5. تحديد إحداثيات الأعمدة عبر np.arange وتحديد عرض الأعمدة بواقع width = 0.5.
6. إنشاء الشكل والمحاور عبر أمر fig, ax = plt.subplots(figsize=(10,6)).
7. رسم الأعمدة بالأمر ax.bar وتمرير الإحداثيات وقيم الطلبة والعرض والتسمية.
8. ضبط عناوين المحورين والمخطط باستخدام ax.set_xlabel وax.set_ylabel وax.set_title.
9. عرض القيم فوق الأعمدة باستخدام ax.bar_label وتعديل التنسيق بـ fig.tight_layout ثم عرض الرسم.

أخطاء شائعة

• نسيان تعديل النصوص العربية باستخدام مكتبتي arabic_reshaper وget_display، مما يسبب ظهور الأحرف العربية مقلوبة أو متقطعة في المخطط.
• الخلط بين أنواع المخططات، مثل استخدام مخطط دائري لبيانات مستمرة زمنياً بدلاً من المخطط الخطي.
• عدم ضبط أبعاد المخطط بشكل صحيح مما يداخل أسماء المحاور ببعضها.
• كتابة الدوال أو أسماء المكتبات بأحرف غير دقيقة برمجياً.

سؤالان للتدريب مع الإجابة

السؤال الأول: ما هو المخطط الأنسب لتتبع تغير درجات الحرارة المسجلة بمدينة أبها على مدار أشهر السنة؟ الإجابة: المخطط الخطي، لأنه يصور بيانات متغيرة باستمرار على مدى فترة زمنية متصلة بخطوط مستقيمة. السؤال الثاني: ما هي الدالة المستخدمة في مكتبة مات بلوت ليب لإنشاء مخطط دائري؟ الإجابة: الدالة pie().