Pokémon Go! (démonstration Pandas/Seaborn)

Voici un exemple d’utilisation des libraries Pandas (manipulation de données hétérogène) et Seaborn (visualisations statistiques), sur le Pokémon dataset d’Alberto Barradas.

Références:

• Visualizing Pokémon Stats with Seaborn

• Pokemon Stats Analysis And Visualizations

import pandas as PD
import seaborn as SNS
import matplotlib.pyplot as P

%matplotlib inline

Lecture et préparation des données

Pandas fournit des méthodes de lecture des données à partir de nombreux formats, dont les données Comma Separated Values:

df = PD.read_csv('./Pokemon.csv', index_col='Name')  # Indexation sur le nom (unique)
df.info()                                            # Informations générales

<class 'pandas.core.frame.DataFrame'>
Index: 800 entries, Bulbasaur to Volcanion
Data columns (total 12 columns):
#             800 non-null int64
Type 1        800 non-null object
Type 2        414 non-null object
Total         800 non-null int64
HP            800 non-null int64
Attack        800 non-null int64
Defense       800 non-null int64
Sp. Atk       800 non-null int64
Sp. Def       800 non-null int64
Speed         800 non-null int64
Generation    800 non-null int64
Legendary     800 non-null bool
dtypes: bool(1), int64(9), object(2)
memory usage: 75.8+ KB

Les premières lignes du DataFrame (tableau 2D) qui en résulte:

df.head(10)  # Les 10 premières lignes

	#	Type 1	Type 2	Total	HP	Attack	Defense	Sp. Atk	Sp. Def	Speed	Generation	Legendary
Name
Bulbasaur	1	Grass	Poison	318	45	49	49	65	65	45	1	False
Ivysaur	2	Grass	Poison	405	60	62	63	80	80	60	1	False
Venusaur	3	Grass	Poison	525	80	82	83	100	100	80	1	False
VenusaurMega Venusaur	3	Grass	Poison	625	80	100	123	122	120	80	1	False
Charmander	4	Fire	NaN	309	39	52	43	60	50	65	1	False
Charmeleon	5	Fire	NaN	405	58	64	58	80	65	80	1	False
Charizard	6	Fire	Flying	534	78	84	78	109	85	100	1	False
CharizardMega Charizard X	6	Fire	Dragon	634	78	130	111	130	85	100	1	False
CharizardMega Charizard Y	6	Fire	Flying	634	78	104	78	159	115	100	1	False
Squirtle	7	Water	NaN	314	44	48	65	50	64	43	1	False

Le format est ici simple:

• nom du Pokémon (utilisé comme indice) et son n° (notons que le n° n’est pas unique)

• type primaire et éventuellement secondaire str

• différentes caractéristiques int (p.ex. points de vie, niveaux d’attage et défense, vitesse, génération)

• type légendaire bool

Nous appliquons les filtres suivants directement sur le dataframe (inplace=True):

• simplifier le nom des mega pokémons

• remplacer les NaN de la colonne « Type 2 »

• éliminer les colonnes « # » et « Sp. »

df.set_index(df.index.str.replace(".*(?=Mega)", ''), inplace=True)  # Supprime la chaîne avant Mega
df['Type 2'].fillna('', inplace=True)                               # Remplace NaN par ''
df.drop(['#'] + [ col for col in df.columns if col.startswith('Sp.')],
        axis=1, inplace=True)   # "Laisse tomber" les colonnes commençant par 'Sp.'
df.head()                       # Les 5 premières lignes

	Type 1	Type 2	Total	HP	Attack	Defense	Speed	Generation	Legendary
Name
Bulbasaur	Grass	Poison	318	45	49	49	45	1	False
Ivysaur	Grass	Poison	405	60	62	63	60	1	False
Venusaur	Grass	Poison	525	80	82	83	80	1	False
Mega Venusaur	Grass	Poison	625	80	100	123	80	1	False
Charmander	Fire		309	39	52	43	65	1	False

Accès aux données

Pandas propose de multiples façons d’accéder aux données d’un DataFrame, ici:

• via le nom (indexé):

df.loc['Bulbasaur', ['Type 1', 'Type 2']]  # Seulement 2 colonnes

Type 1     Grass
Type 2    Poison
Name: Bulbasaur, dtype: object

• par sa position dans la liste:

df.iloc[-5:, :2]  # Les 5 dernières lignes, et les 2 premières colonnes

	Type 1	Type 2
Name
Diancie	Rock	Fairy
Mega Diancie	Rock	Fairy
HoopaHoopa Confined	Psychic	Ghost
HoopaHoopa Unbound	Psychic	Dark
Volcanion	Fire	Water

• par une sélection booléenne, p.ex. tous les pokémons légendaires de type herbe:

df[df['Legendary'] & (df['Type 1'] == 'Grass')]

	Type 1	Type 2	Total	HP	Attack	Defense	Speed	Generation	Legendary
Name
ShayminLand Forme	Grass		600	100	100	100	100	4	True
ShayminSky Forme	Grass	Flying	600	100	103	75	127	4	True
Virizion	Grass	Fighting	580	91	90	72	108	5	True

Quelques statistiques

df[['Total', 'HP', 'Attack', 'Defense']].describe()  # Description statistique des différentes colonnes

	Total	HP	Attack	Defense
count	800.00000	800.000000	800.000000	800.000000
mean	435.10250	69.258750	79.001250	73.842500
std	119.96304	25.534669	32.457366	31.183501
min	180.00000	1.000000	5.000000	5.000000
25%	330.00000	50.000000	55.000000	50.000000
50%	450.00000	65.000000	75.000000	70.000000
75%	515.00000	80.000000	100.000000	90.000000
max	780.00000	255.000000	190.000000	230.000000

df.loc[df['HP'].idxmax()] # Pokémon ayant le plus de points de vie

Type 1        Normal
Type 2
Total            540
HP               255
Attack            10
Defense           10
Speed             55
Generation         2
Legendary      False
Name: Blissey, dtype: object

df.sort_values('Speed', ascending=False).head(3)  # Les 3 pokémons plus rapides

	Type 1	Type 2	Total	HP	Attack	Defense	Speed	Generation	Legendary
Name
DeoxysSpeed Forme	Psychic		600	50	95	90	180	3	True
Ninjask	Bug	Flying	456	61	90	45	160	3	False
DeoxysNormal Forme	Psychic		600	50	150	50	150	3	True

Statistiques selon le statut « légendaire »:

legendary = df.groupby('Legendary')
legendary.size()

Legendary
False    735
True      65
dtype: int64

legendary['Total', 'HP', 'Attack', 'Defense', 'Speed'].mean()

	Total	HP	Attack	Defense	Speed
Legendary
False	417.213605	67.182313	75.669388	71.559184	65.455782
True	637.384615	92.738462	116.676923	99.661538	100.184615

Visualisation

Pandas intègre de nombreuses fonctions de visualisation interfacées à matplotlib.

ax = df.plot.scatter(x='Attack', y='Defense', s=df['HP'], c='Speed', cmap='plasma')
ax.figure.set_size_inches((8, 6))

fig, (ax1, ax2) = P.subplots(1, 2, subplot_kw={"aspect": 'equal'}, figsize=(10, 6))

df['Type 1'].value_counts().plot.pie(ax=ax1, autopct='%.0f%%')
df['Type 2'].value_counts().plot.pie(ax=ax2, autopct='%.0f%%')

fig.tight_layout()

Il est également possible d’utiliser la librairie seaborn, qui s’interface naturellement avec Pandas.

pok_type_colors = {    # http://bulbapedia.bulbagarden.net/wiki/Category:Type_color_templates
  'Grass': '#78C850',
  'Fire': '#F08030',
  'Water': '#6890F0',
  'Bug': '#A8B820',
  'Normal': '#A8A878',
  'Poison': '#A040A0',
  'Electric': '#F8D030',
  'Ground': '#E0C068',
  'Fairy': '#EE99AC',
  'Fighting': '#C03028',
  'Psychic': '#F85888',
  'Rock': '#B8A038',
  'Ghost': '#705898',
  'Ice': '#98D8D8',
  'Dragon': '#7038F8',
  'Dark': '#705848',
  'Steel': '#B8B8D0',
  'Flying': '#A890F0',
}

ax = SNS.countplot(x='Generation', hue='Type 1', palette=pok_type_colors, data=df)
ax.figure.set_size_inches((14, 6))
ax.legend(ncol=3, title='Type 1');

ax = SNS.boxplot(x='Generation', y='Total', data=df, color='0.5');
SNS.swarmplot(x='Generation', y='Total', data=df, color='0.2', alpha=0.8)
ax.figure.set_size_inches((14, 6))

ax = SNS.violinplot(x="Type 1", y="Attack", data=df, hue="Legendary", split=True, inner='quart')
ax.figure.set_size_inches((14, 6))

df2 = df.drop(['Total', 'Generation', 'Legendary'], axis=1)
SNS.pairplot(df2, markers='.', kind='reg');

ax = SNS.heatmap(df2.corr(), annot=True,
                 cmap='RdBu_r', center=0, cbar_kws={'label': 'Correlation coefficient'})
ax.set_aspect('equal')

SNS.catplot(x='Generation', y='Attack', data=df,
               hue='Type 1', palette=pok_type_colors, col='Type 1', col_wrap=3, kind='swarm');

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