python爬取天气数据及可视化分析

### 回答1：
Python爬取天气数据可以使用第三方库如requests和beautifulsoup进行网络请求和解析数据。可以先使用requests请求天气网站的数据，然后使用beautifulsoup进行解析。解析出的数据可以存入csv或者excel表格中进行可视化分析。如使用matplotlib,seaborn等库进行数据可视化。

### 回答2：
随着物联网的迅速发展，各种设备生成的海量数据增长迅猛，而其中气象数据更是销售、生产、供应链等领域的必备数据。而Python语言中拥有众多的模块，常用于数据处理及可视化的pandas、matplotlib以及requests能够帮助人们顺利完成天气数据的爬取并进行可视化分析。在本篇文章中我们将详细介绍如何使用Python实现天气数据爬取及可视化分析。

接下来的步骤将介绍如何从气象网站上爬取天气数据并利用pandas等模块进行分析。

第一步：爬虫数据

通过Python的requests模块，我们可以将自动获取站点的源代码并记录它。例如，我们选择一个全国性的天气预报站点—中国天气网，将其url以变量string类型的方式存储起来：

url = 'http://www.weather.com.cn/weather/101010100.shtml'

然后，我们调用requests模块中get()函数来获取站点的html代码，代码如下：

import requests
response = requests.get(url)
response.encoding = 'utf-8'
html = response.text
print(html)

在通过requests模块获取到网页源码之后，我们怎样获取一段指定的数据呢？这时候就需要用到Python的第二个模块 xpath或beautifulsoup来解析网页源码。它们在解析HTML/ XML/ JSON数据时十分方便，还内置了很多有趣的API。

在解析子元素之前，使用xpath或beautifulsoup获取目标元素。以上述中国天气网的数据为例，我们只需要通过xpath语法获取天气数据即可：

from lxml import etree
selector = etree.HTML(html)
inf = selector.xpath('//ul[@class="clearfix"]/li')
all_data = []
for each in inf:
    day = each.xpath('./h1/text()')[0]
    weather = each.xpath('./p[@class="wea"]/text()')[0]
    temp = each.xpath('./p[@class="tem"]/text()')
    if len(temp) == 2:
        temperature_highest = temp[0]
        temperature_lowest = temp[1]
    else:
        temperature_highest = temperature_lowest = temp[0]
    wind = each.xpath('./p[@class="win"]/i/text()')[0]
    all_data.append({'day': day, 'weather': weather, 'temperature_highest': temperature_highest, 'temperature_lowest': temperature_lowest, 'wind': wind})

第二步：数据处理

获取完数据之后，数据处理是必不可少的环节。pandas是一个Python模块，提供了数据操作的工具，主要用于数据处理、清洗、分析等。pandas支持多种文件格式，可以方便地进行数据读取和写入，如CSV、Excel、JSON、SQL、HTML等。

我们通过pandas的库函数DataFrame()将列表seriestoweather DataFrame类型的数据，并支持对日期格式的转换和相应的处理：

import pandas as pd
weather_data = pd.DataFrame(all_data)
weather_data.to_csv('weather_data.csv', index=False, encoding='utf-8')
# 转换时间格式，并把day更新为日期时间
date = pd.to_datetime(weather_data['day'].apply(lambda x: x.split('日')[0]), format='%Y年%m月%d')
weather_data['day'] = date.dt.strftime('%Y-%m-%d')

第三步：数据可视化

利用matplotlib模块，不仅可以将数据可视化，还可以进一步更改其颜色、字体、图例等细节。

需要特别注意的是图标的格式，因为我们需要布局、尺寸以及x轴和y轴的标签等来制作图表。 Matplotlib库具有很好的处理控制和自定义的能力，因此可以轻松地创建各种图表和可视化结果。

这里我们使用matplotlib模块画出天气数据，即x轴为日期时间，y轴为温度，分析实现代码如下：

import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['font.family'] = ['sans-serif']
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 显示汉字
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 显示负号

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))

# 画最高温度、最低温度和平均温度
ax.plot(date, weather_data['temperature_highest'].astype('int'), label='最高气温', color='#F08080')
ax.plot(date, weather_data['temperature_lowest'].astype('int'), label='最低气温', color='#00BFFF')
ax.plot(date, (weather_data['temperature_highest'].astype('int')+weather_data['temperature_lowest'].astype('int'))/2, label='平均气温', color='#7B68EE')

# 设定图表信息
plt.title('近一个月天气情况')  # 标题
plt.xlabel('日期')  # x轴标签
plt.ylabel('气温')  # y轴标签
plt.gca().xaxis.set_major_formatter(mdates.DateFormatter('%Y-%m-%d'))  # 横坐标格式
plt.legend(loc=0)  # 图例
plt.xticks(rotation=45)  # 旋转x轴刻度标签
plt.grid(axis='y')  # 画纵向间隔线
plt.show()

绘制出来的图标如下所示，能够清晰反映出近一个月内每日最高气温、最低气温以及平均气温的变化趋势。此图表可以很方便地帮助你快速/直观地了解天气情况，从中提取信息并找到改进自己生产、销售、供应链、客户服务领域等方面的机会。

### 回答3：
本文主要介绍如何用Python爬取天气数据并进行可视化分析。

第一步：爬取数据。我们可以使用Python的requests和BeautifulSoup库进行网页解析和数据提取。以爬取北京市气温为例：

import requests
from bs4 import BeautifulSoup

url = 'http://www.tianqihoubao.com/weather/province.aspx?id=110000'
headers = {'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/58.0.3029.110 Safari/537.3'}
res = requests.get(url, headers=headers)
soup = BeautifulSoup(res.text, 'html.parser')
table = soup.find_all('table', class_='b')
for tr in table[0].tbody.find_all('tr'):
    tds = tr.find_all('td')
    if len(tds) == 8:
        date = tds[0].text.strip()
        high_temp = tds[1].text.strip()
        low_temp = tds[2].text.strip()
        weather = tds[3].text.strip()
        wind = tds[4].text.strip()
        print(date, high_temp, low_temp, weather, wind)

上述代码首先使用requests库获取北京市天气网页的html代码，然后使用BeautifulSoup库解析获取到的内容。之后，使用find_all方法找到class属性为b的table标签，并通过遍历每行tr和每列td的方式，提取日期、最高温度、最低温度、天气和风力。

第二步：数据可视化分析。我们可以使用Python的numpy、pandas和matplotlib库进行数据处理和绘图。以可视化北京市气温为例：

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

data = {'date': [], 'high_temp': [], 'low_temp': []}
for tr in table[0].tbody.find_all('tr'):
    tds = tr.find_all('td')
    if len(tds) == 8:
        data['date'].append(tds[0].text.strip())
        data['high_temp'].append(float(tds[1].text.strip()[:-1]))
        data['low_temp'].append(float(tds[2].text.strip()[:-1]))

df = pd.DataFrame(data)
df.set_index('date', inplace=True)

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
df.plot(kind='line', style=['r--', 'b--'], figsize=(10, 5))
plt.xlabel('日期')
plt.ylabel('气温（℃）')
plt.title('北京市近七日气温变化')
plt.legend(['最高气温', '最低气温'])
plt.show()

上述代码首先使用pandas库将数据整理成DataFrame格式，并对日期进行设为行索引。之后，使用matplotlib库绘制折线图，以直观地展示最高气温和最低气温的变化趋势。

以上就是使用Python爬取天气数据及其中的可视化分析过程。通过爬取天气数据，并用可视化手段呈现数据，我们可以更好地了解和分析气象变化，为教学、科研等提供了方便和效率，同时提高了数据使用的可视化能力和数据处理能力。