Python 获取北上广深历史天气数据并做数据可视化

嗨喽，大家好呀~这里是爱看美女的茜茜呐

知识点:

动态数据抓包
requests发送请求
结构化+非结构化数据解析

开发环境:

python 3.8 运行代码
pycharm 2022.3.2 辅助敲代码专业版
requests 发送请求 pip install requests
parsel 解析数据 pip install parsel

爬虫案例实现流程:

一. 抓包分析 (找到数据来源)

https://tianqi.2345.com/Pc/GetHistoryareaInfo%5BareaId%5D=57687&areaInfo%5BareaType%5D=2&date%5Byear%5D=2023&date%5Bmonth%5D=3

二. 代码实现

发送请求 (访问数据来源的url)
获取数据
提取数据 (将需要的信息提取出来)
保存数据 (保存为csv表格数据)

获取数据

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import requests
import parsel
import csv
import execjs


f = open('demo.js', mode='r', encoding='utf-8').read()
ctx = execjs.compile(f)
city_list = ctx.call("get_city")
areaInfoList = []
for city_li in city_list:
    if city_li:
        for city_info in city_li:
            info_list = city_info.split('|')
            for info in info_list:
                city = info.split(' ')[-1]
                city_name = city.split('-')[0]
                city_code = city.split('-')[1]
                areaInfoList.append([city_name, city_code])
# print(areaInfoList)
with open('tianqi.csv', mode='a', newline='', encoding='utf-8') as f:
    csv.writer(f).writerow(["日期", "最高温", "最低温", "天气", "风力风向", "空气质量指数", "城市"])

for areaInfo in areaInfoList:
    city_name = areaInfo[0]
    city_code = areaInfo[1]
    for year in range(2020, 2023):
        for month in range(1, 13):
            url = f'https://tianqi.2345.com/Pc/GetHistory?areaInfo%5BareaId%5D={city_code}&areaInfo%5BareaType%5D=2&date%5Byear%5D={year}&date%5Bmonth%5D={month}'
            # 1. 发送请求 (访问 数据来源的url)
            response = requests.get(url)
            # 2. 获取数据
            json_data = response.json() # .json()可以将拿到的text内容 转为字典数据
            # 3. 提取数据 (将需要的信息提取出来)
            html_data = json_data.get('data')
            # tr
            select = parsel.Selector(html_data)
            trs = select.xpath('//tr')
            for tr in trs[1:]:
                tds = tr.xpath('./td//text()').getall()
                tds.append(city_name)
                print(tds)
                with open('tianqi.csv', mode='a', newline='', encoding='utf-8') as f:
                    csv.writer(f).writerow(tds)

数据可视化

导入包

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import pandas as pd
import datetime
from pyecharts import options as opts
from pyecharts.charts import *
from pyecharts.commons.utils import JsCode

读入数据

data = pd.read_csv('天气.csv')
data

数据预览

data.sample(5)

data.info()

分割日期/星期

data[['日期','星期']] = data['日期'].str.split(' ',expand=True,n=1)

data

去除多余字符

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data[['最高温度','最低温度']] = data[['最高温度','最低温度']].apply(lambda x: x.str.replace('°','').replace('', '0'))
data.head()

计算下雪天气

data.loc[data['天气'].str.contains('雪'),'下雪吗']='是'
data.fillna('否',inplace=True)

分割日期时间

data['日期'] = pd.to_datetime(data['日期'])
data[['最高温度','最低温度']] = data[['最高温度','最低温度']].astype('int')

data['年份'] = data['日期'].dt.year
data['月份'] = data['日期'].dt.month
data['日'] = data['日期'].dt.day
# 预览
data.sample(5)

各城市初雪的时间

s_data = data[data['下雪吗']=='是']
s_data[(s_data['月份']>=9)].groupby('年份').first().reset_index()

各城市下雪天气分布

s_data.groupby(['城市','年份'])['日期'].count().to_frame('下雪天数').reset_index()

做透视表

data_bj = data[(data['年份'] == 2021) & (data['城市'] == '北京')]
data_bj = data_bj.groupby(['月份','天气'], as_index=False)['日期'].count()

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data_pivot =  pd.pivot(data_bj,
                values='日期',
                index='月份',
                columns='天气')
data_pivot = data_pivot.astype('float')
# 按照 索引年月倒序排序
data_pivot.sort_index(ascending=False,inplace=True)

data_pivot

北上广深2021年10月份天气热力图分布

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.colors as mcolors
import seaborn as sns

#设置全局默认字体 为 雅黑
plt.rcParams['font.family'] = ['Microsoft YaHei'] 
# 设置全局轴标签字典大小
plt.rcParams["axes.labelsize"] = 14  
# 设置背景
sns.set_style("darkgrid",{"font.family":['Microsoft YaHei', 'SimHei']})  
# 设置画布长宽 和 dpi
plt.figure(figsize=(18,8),dpi=100)
# 自定义色卡
cmap = mcolors.LinearSegmentedColormap.from_list("n",['#95B359','#D3CF63','#E0991D','#D96161','#A257D0','#7B1216']) 
# 绘制热力图

ax = sns.heatmap(data_pivot, cmap=cmap, vmax=30, 
                 annot=True, # 热力图上显示数值
                 linewidths=0.5,
                ) 
# 将x轴刻度放在最上面
ax.xaxis.set_ticks_position('top') 
plt.title('北京最近10个月天气分布',fontsize=16) #图片标题文本和字体大小
plt.show()

data_gz= data[(data['年份'] == 2021) & (data['城市'] == '广州')]
data_gz = data_gz.groupby(['月份','天气'], as_index=False)['日期'].count()
data_sz= data[(data['年份'] == 2021) & (data['城市'] == '深圳')]
data_sz = data_sz.groupby(['月份','天气'], as_index=False)['日期'].count()
data_sh= data[(data['年份'] == 2021) & (data['城市'] == '上海')]
data_sh = data_sh.groupby(['月份','天气'], as_index=False)['日期'].count()

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data_pivot_sz =  pd.pivot(data_sz,
                values='日期',
                index='月份',
                columns='天气')
data_pivot_sz = data_pivot_sz.astype('float')
# 按照 索引年月倒序排序
data_pivot_sz.sort_index(ascending=False,inplace=True)

#设置全局默认字体 为 雅黑
plt.rcParams['font.family'] = ['Microsoft YaHei'] 
# 设置全局轴标签字典大小
plt.rcParams["axes.labelsize"] = 14  
# 设置背景
sns.set_style("darkgrid",{"font.family":['Microsoft YaHei', 'SimHei']})  
# 设置画布长宽 和 dpi
plt.figure(figsize=(18,8),dpi=100)
# 自定义色卡
cmap = mcolors.LinearSegmentedColormap.from_list("n",['#95B359','#D3CF63','#E0991D','#D96161','#A257D0','#7B1216']) 
# 绘制热力图

ax_sz = sns.heatmap(data_pivot_sz, cmap=cmap, vmax=31, 
                 annot=True, # 热力图上显示数值
                 linewidths=0.5,
                ) 
# 将x轴刻度放在最上面
ax_sz.xaxis.set_ticks_position('top') 
plt.title('深圳最近10个月天气分布',fontsize=16) #图片标题文本和字体大小
plt.show()

data_pivot_gz =  pd.pivot(data_gz,
                values='日期',
                index='月份',
                columns='天气')
data_pivot_gz = data_pivot_gz.astype('float')
# 按照 索引年月倒序排序
data_pivot_gz.sort_index(ascending=False,inplace=True)

#设置全局默认字体 为 雅黑
plt.rcParams['font.family'] = ['Microsoft YaHei'] 
# 设置全局轴标签字典大小
plt.rcParams["axes.labelsize"] = 14  
# 设置背景
sns.set_style("darkgrid",{"font.family":['Microsoft YaHei', 'SimHei']})  
# 设置画布长宽 和 dpi
plt.figure(figsize=(18,8),dpi=100)
# 自定义色卡
cmap = mcolors.LinearSegmentedColormap.from_list("n",['#95B359','#D3CF63','#E0991D','#D96161','#A257D0','#7B1216']) 
# 绘制热力图

ax_sz = sns.heatmap(data_pivot_gz, cmap=cmap, vmax=31, 
                 annot=True, # 热力图上显示数值
                 linewidths=0.5,
                ) 
# 将x轴刻度放在最上面
ax_sz.xaxis.set_ticks_position('top') 
plt.title('广州最近10个月天气分布',fontsize=16) #图片标题文本和字体大小
plt.show()

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data_pivot_sh =  pd.pivot(data_sh,
                values='日期',
                index='月份',
                columns='天气')
data_pivot_sh = data_pivot_sh.astype('float')
# 按照 索引年月倒序排序
data_pivot_sh.sort_index(ascending=False,inplace=True)

#设置全局默认字体 为 雅黑
plt.rcParams['font.family'] = ['Microsoft YaHei'] 
# 设置全局轴标签字典大小
plt.rcParams["axes.labelsize"] = 14  
# 设置背景
sns.set_style("darkgrid",{"font.family":['Microsoft YaHei', 'SimHei']})  
# 设置画布长宽 和 dpi
plt.figure(figsize=(18,8),dpi=100)
# 自定义色卡
cmap = mcolors.LinearSegmentedColormap.from_list("n",['#95B359','#D3CF63','#E0991D','#D96161','#A257D0','#7B1216']) 
# 绘制热力图

ax_sz = sns.heatmap(data_pivot_sh, cmap=cmap, vmax=31, 
                 annot=True, # 热力图上显示数值
                 linewidths=0.5,
                ) 
# 将x轴刻度放在最上面
ax_sz.xaxis.set_ticks_position('top') 
plt.title('上海最近10个月天气分布',fontsize=16) #图片标题文本和字体大小
plt.show()

data_bj = data[(data['城市']=='北京') & (data['年份'] == 2021)]
data_bj['日期'] = pd.to_datetime(data_bj.日期,format="%Y年%m月%d日")
data_bj = data_bj.sort_values(by='日期',ascending=True)

北京2021年每日最高最低温度变化

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color0 = ['#FF76A2','#24ACE6']
color_js0 = """new echarts.graphic.LinearGradient(0, 1, 0, 0,
    [{offset: 0, color: '#FFC0CB'}, {offset: 1, color: '#ed1941'}], false)"""
color_js1 = """new echarts.graphic.LinearGradient(0, 1, 0, 0,
    [{offset: 0, color: '#FFFFFF'}, {offset: 1, color: '#009ad6'}], false)"""

tl = Timeline()
for i in range(0,len(data_bj)):
    coordy_high = list(data_bj['最高温度'])[i]
    coordx = list(data_bj['日期'])[i]
    coordy_low = list(data_bj['最低温度'])[i]
    x_max = list(data_bj['日期'])[i]+datetime.timedelta(days=10)
    y_max = int(max(list(data_bj['最高温度'])[0:i+1]))+3
    y_min = int(min(list(data_bj['最低温度'])[0:i+1]))-3
    title_date = list(data_bj['日期'])[i].strftime('%Y-%m-%d')
    c = (
        Line(
            init_opts=opts.InitOpts(
            theme='dark',
            #设置动画
            animation_opts=opts.AnimationOpts(animation_delay_update=800),#(animation_delay=1000, animation_easing="elasticOut"),
            #设置宽度、高度
            width='1500px',
            height='900px', )
        )
        .add_xaxis(list(data_bj['日期'])[0:i])
        .add_yaxis(
            series_name="",
            y_axis=list(data_bj['最高温度'])[0:i], is_smooth=True,is_symbol_show=False,
            linestyle_opts={
                   'normal': {
                       'width': 3,
                       'shadowColor': 'rgba(0, 0, 0, 0.5)',
                       'shadowBlur': 5,
                       'shadowOffsetY': 10,
                       'shadowOffsetX': 10,
                       'curve': 0.5,
                       'color': JsCode(color_js0)
                   }
               },
            itemstyle_opts={
            "normal": {
                "color": JsCode(
                    """new echarts.graphic.LinearGradient(0, 0, 0, 1, [{
                offset: 0,
                color: '#ed1941'
            }, {
                offset: 1,
                color: '#009ad6'
            }], false)"""
                ),
                "barBorderRadius": [45, 45, 45, 45],
                "shadowColor": "rgb(0, 160, 221)",
            }
        },

        )
        .add_yaxis(
            series_name="",
            y_axis=list(data_bj['最低温度'])[0:i], is_smooth=True,is_symbol_show=False,
#             linestyle_opts=opts.LineStyleOpts(color=color0[1],width=3),
            itemstyle_opts=opts.ItemStyleOpts(color=JsCode(color_js1)),
            linestyle_opts={
                   'normal': {
                       'width': 3,
                       'shadowColor': 'rgba(0, 0, 0, 0.5)',
                       'shadowBlur': 5,
                       'shadowOffsetY': 10,
                       'shadowOffsetX': 10,
                       'curve': 0.5,
                       'color': JsCode(color_js1)
                   }
               },
        )
        .set_global_opts(
            title_opts=opts.TitleOpts("北京2021年每日最高最低温度变化\n\n{}".format(title_date),pos_left=330,padding=[30,20]),
            xaxis_opts=opts.AxisOpts(type_="time",max_=x_max),#, interval=10,min_=i-5,split_number=20,axistick_opts=opts.AxisTickOpts(length=2500),axisline_opts=opts.AxisLineOpts(linestyle_opts=opts.LineStyleOpts(color="grey"))
            yaxis_opts=opts.AxisOpts(min_=y_min,max_=y_max),#坐标轴颜色,axisline_opts=opts.AxisLineOpts(linestyle_opts=opts.LineStyleOpts(color="grey"))
        )
    )
    tl.add(c, "{}".format(list(data_bj['日期'])[i]))
    tl.add_schema(
        axis_type='time',
        play_interval=100,  # 表示播放的速度
        pos_bottom="-29px",
        is_loop_play=False, # 是否循环播放
        width="780px",
        pos_left='30px',
        is_auto_play=True,  # 是否自动播放。
        is_timeline_show=False)
tl.render('1.html')

data_10 = data[(data['年份'] == 2022) & ( data['月份'] == 10)]
data_10.head()

北上广深10月份每日最高气温变化

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# 背景色
background_color_js = (
    "new echarts.graphic.LinearGradient(0, 0, 0, 1, "
    "[{offset: 0, color: '#c86589'}, {offset: 1, color: '#06a7ff'}], false)"
)

# 线条样式
linestyle_dic = { 'normal': {
                    'width': 4,  
                    'shadowColor': '#696969', 
                    'shadowBlur': 10,  
                    'shadowOffsetY': 10,  
                    'shadowOffsetX': 10,  
                    }
                }
timeline = Timeline(init_opts=opts.InitOpts(bg_color=JsCode(background_color_js),
                                            width='980px',height='600px'))


bj, gz, sh, sz= [], [], [], []
all_max = []
x_data = data_10[data_10['城市'] == '北京']['日'].tolist()
for d_time in range(len(x_data)):
    bj.append(data_10[(data_10['日'] == x_data[d_time]) & (data_10['城市']=='北京')]["最高温度"].values.tolist()[0])
    gz.append(data_10[(data_10['日'] == x_data[d_time]) & (data_10['城市']=='广州')]["最高温度"].values.tolist()[0])
    sh.append(data_10[(data_10['日'] == x_data[d_time]) & (data_10['城市']=='上海')]["最高温度"].values.tolist()[0])
    sz.append(data_10[(data_10['日'] == x_data[d_time]) & (data_10['城市']=='深圳')]["最高温度"].values.tolist()[0])
    
    line = (
        Line(init_opts=opts.InitOpts(bg_color=JsCode(background_color_js),
                                     width='980px',height='600px'))
        .add_xaxis(
            x_data,
                  )
        
        .add_yaxis(
            '北京',
            bj,
            symbol_size=5,
            is_smooth=True,
            is_hover_animation=True,
            label_opts=opts.LabelOpts(is_show=False),
        )
  
        .add_yaxis(
            '广州',
            gz,
            symbol_size=5,
            is_smooth=True,
            is_hover_animation=True,
            label_opts=opts.LabelOpts(is_show=False),
        )
 
        .add_yaxis(
            '上海',
            sh,
            symbol_size=5,
            is_smooth=True,
            is_hover_animation=True,
            label_opts=opts.LabelOpts(is_show=False),
            
        )
 
        .add_yaxis(
            '深圳',
            sz,
            symbol_size=5,
            is_smooth=True,
            is_hover_animation=True,
            label_opts=opts.LabelOpts(is_show=False),
            
        )
        
        .set_series_opts(linestyle_opts=linestyle_dic)
        .set_global_opts(
            title_opts=opts.TitleOpts(
                title='北上广深10月份最高气温变化趋势',
                pos_left='center',
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