Практическая Работа №24

Текст задания

Практическое занятие №24
Тема: Визуализация данных для понимания их сущности. Принципы эффективной визуализации: выбор правильного типа графика, цветовые схемы, подписи
1 Общие сведения о занятии
Дисциплина: Аналитика данных / Информатика / Методы обработки данных
Форма занятия: практическое занятие с элементами мини-проекта и пошаговым выполнением инструкций.
Продолжительность: 2–3 академических часа (в зависимости от уровня группы).
2 Цели и планируемые результаты
Цель занятия: сформировать практические навыки выбора подходящего типа визуализации для разных типов данных и оформления графиков в различных программных средах (MS Excel, KNIME, MySQL Workbench, Python, MS Word).
В результате выполнения работы студент должен уметь:
•	определять тип данных и выбирать под них подходящий тип диаграммы
•	строить базовые визуализации в Excel (линейный график, столбчатая диаграмма, круговая диаграма)
•	создавать простые потоки обработки и визуализации данных в KNIME
•	готовить данные в MySQL Workbench (создание таблиц, запросов агрегации) для дальнейшей визуализации
•	строить графики на языке Python (библиотека matplotlib) и оформлять их (подписи, легенда, сетка)
•	вставлять и настраивать диаграммы в MS Word, оформлять отчёт с визуализациями.
3 Необходимое программное обеспечение и материалы
•	Персональный компьютер с доступом в сеть (по необходимости).
•	MS Excel (желательно версия не ниже 2016).
•	MS Word (для оформления отчёта и демонстрации встроенных диаграмм).
•	KNIME Analytics Platform (актуальная версия).
•	MySQL Server и MySQL Workbench.
•	Интерпретатор Python (рекомендуется 3.10+) и библиотека matplotlib (по желанию pandas).
•	Учебные наборы данных (приведены далее в задании).
4 Краткая теоретическая часть
Визуализация данных — это представление числовой или категориальной информации в виде графиков и диаграмм, что позволяет быстрее понять сущность данных, выявить закономерности, тренды и аномалии.
Основные типы визуализаций:
Тип визуализации	Когда использовать
Линейный график	Показ динамики показателя во времени (по дням, месяцам, годам).
Столбчатая диаграмма	Сравнение значений между категориями (группы, города, браузеры).
Гистограмма	Анализ распределения числовых данных (баллы, время выполнения).
Круговая диаграмма	Показ долей категорий в общем объёме (желательно не более 5–6 категорий).
Точечная диаграмма (scatter plot)	Анализ связи между двумя числовыми переменными.
Принципы эффективной визуализации:
•	Выбирать тип диаграммы в соответствии с задачей (время – линия, сравнение – столбцы, доли – круг).
•	Использовать аккуратные и контрастные цветовые схемы, не перегружая график.
•	Обязательно добавлять подписи: название графика, названия осей, единицы измерения, легенду.
•	Избегать излишнего количества текстов и декоративных элементов, которые не несут смысловой нагрузки.
•	Обозначать источник данных и при необходимости пояснять ключевые выводы из графика.
5 Исходные наборы данных для всех вариантов
Во всех вариантах заданий используется общий учебный набор данных. При необходимости преподаватель может заменить значения на свои.
Таблица 1 – Динамика продаж по месяцам
Месяц	Продажи, ед.
Январь	120
Февраль	150
Март	130
Апрель	200
Май	240
Июнь	260
Таблица 2 – Используемые браузеры среди студентов
Браузер	Количество пользователей
Chrome	58
Firefox	22
Edge	15
Safari	5
Таблица 3 – Время выполнения задания и баллы
Студент	Время выполнения, мин	Баллы (0–100)
С1	15	90
С2	25	75
С3	35	70
С4	20	85
С5	30	65
Каждый студент выполняет все варианты заданий по очереди: в Excel, KNIME, MySQL Workbench, Python и Word.
6 Ход работы и варианты заданий
6.1 Вариант 1 – Визуализация в MS Excel
Задача: построить несколько видов диаграмм по учебным данным и оформить их согласно принципам эффективной визуализации.
1.	Запустите MS Excel и создайте новый пустой файл.
2.	На первом листе введите данные из Таблицы 1 «Динамика продаж по месяцам» (месяцы и значения продаж). Убедитесь, что в первой строке находятся заголовки столбцов.
3.	Выделите диапазон с данными (включая заголовки). Перейдите на вкладку «Вставка» и выберите тип диаграммы «Линейная».
4.	После создания диаграммы выполните её оформление: задайте понятное название (например, «Динамика продаж по месяцам»), подпишите оси (ось X – «Месяц», ось Y – «Продажи, ед.»).
5.	Измените цвета линии и маркеров (по желанию), отключите или уменьшите сетку, если она мешает восприятию.
6.	Проверьте, чтобы шрифты на диаграмме были хорошо читаемыми. При необходимости увеличьте размер шрифта, измените расположение легенды.
7.	На этом же листе ниже создайте столбчатую диаграмму по данным Таблицы 2 «Используемые браузеры среди студентов»: выделите данные, выберите «Вставка» – «Гистограмма» или «Столбчатая».
8.	Оформите столбчатую диаграмму: задайте название (например, «Популярность браузеров среди студентов»), подпишите ось категорий (названия браузеров) и ось значений (количество пользователей).
9.	Подберите логичную цветовую схему: разные оттенки для разных браузеров, избегая чрезмерно ярких или не читаемых цветов.
10.	Создайте круговую диаграмму на отдельном листе на основе данных Таблицы 2. Оформите подписи с отображением процентов и названий категорий.
11.	Сохраните файл под именем «Практика24_ФИО_Excel.xlsx».
12.	Сделайте скриншоты всех построенных диаграмм для вставки в отчёт в Word.
6.2 Вариант 2 – Визуализация в KNIME
Задача: создать простой workflow для визуализации данных о продажах и браузерах в KNIME.
13.	Запустите KNIME Analytics Platform и создайте новый workflow с названием «Practice24_Visualization».
14.	Добавьте узел «Table Creator» и вручную занесите в него данные из Таблицы 1 (месяц и продажи). Убедитесь, что тип столбца «Продажи» – числовой.
15.	Добавьте узел визуализации, например «Line Plot» (Views → JavaScript Line Plot или аналогичный). Соедините его с «Table Creator».
16.	Откройте настройки узла визуализации и выберите: по оси X – столбец с месяцами, по оси Y – столбец с продажами.
17.	В настройках графика задайте заголовок («Динамика продаж по месяцам») и подписи осей. При наличии – настройте цвета линии и маркеров.
18.	Выполните workflow (кнопка Execute). В окне просмотра узла визуализации убедитесь, что график отображается корректно.
19.	Сделайте скриншот окна с графиком для отчёта.
20.	Добавьте второй «Table Creator» с данными из Таблицы 2 (браузеры и количество пользователей).
21.	Подключите к нему узел «Bar Chart» или «Bar Chart (JavaScript)». В настройках выберите: ось категорий – браузер, ось значений – количество.
22.	Оформите диаграмму: заголовок, подписи осей, при необходимости измените цвета столбцов.
23.	Выполните узел и сделайте скриншот диаграммы.
24.	Сохраните workflow. Название папки workflow должно содержать вашу фамилию, например «Practice24_ФИО_Visualization».
6.3 Вариант 3 – Подготовка данных и визуализация через MySQL Workbench
Задача: создать таблицы в базе данных, занести учебные данные и подготовить агрегированные выборки для последующей визуализации (например, в Excel).
25.	Запустите MySQL Workbench и подключитесь к локальному серверу MySQL.
26.	Создайте новую схему (базу данных), например с названием «practice24».
27.	Создайте таблицу «sales» со столбцами: id (INT, PK, AUTO_INCREMENT), month_name (VARCHAR), value (INT).
28.	Создайте таблицу «browsers» со столбцами: id (INT, PK, AUTO_INCREMENT), browser_name (VARCHAR), users_count (INT).
29.	Выполните INSERT-запросы, заполнив таблицу «sales» данными из Таблицы 1, а таблицу «browsers» – данными из Таблицы 2.
30.	Проверьте корректность внесения данных с помощью SELECT-запросов: SELECT * FROM sales; и SELECT * FROM browsers;.
31.	Сформируйте запрос, который выводит месяцы и продажи по возрастанию месяца или по возрастанию значения (например, ORDER BY value DESC).
32.	Сформируйте запрос, который выводит браузеры и количество пользователей по убыванию популярности.
33.	Сохраните текст всех созданных запросов в отдельный SQL-скрипт (например, «practice24_ФИО.sql»).
34.	Результат запросов (табличные данные) экспортируйте в CSV или напрямую скопируйте в Excel для построения диаграмм (линейной и столбчатой).
35.	Постройте в Excel диаграммы по экспортированным данным и оформите их (см. Вариант 1), указав в отчёте, что источником данных является MySQL.
36.	Сделайте скриншоты: окна MySQL Workbench с результатами SELECT-запросов и Excel с построенными диаграммами.
6.4 Вариант 4 – Визуализация в Python (matplotlib)
Задача: написать программу на Python, которая строит графики по учебным данным и сохраняет их в виде изображений.
37.	Создайте в удобной папке файл, например «practice24_visualization.py».
38.	Откройте его в среде разработки (VS Code, PyCharm или другая IDE).
39.	В начале файла импортируйте библиотеку matplotlib: from matplotlib import pyplot as plt. При необходимости установите её командой pip install matplotlib.
40.	Создайте списки с данными по Таблице 1: список месяцев и список значений продаж.
41.	Постройте линейный график: вызовите plt.plot(месяцы, продажи, marker="o").
42.	Добавьте оформление: plt.title("Динамика продаж по месяцам"), plt.xlabel("Месяц"), plt.ylabel("Продажи, ед."), plt.grid(True).
43.	Сохраните график в файл: plt.savefig("sales_line.png", dpi=200). После сохранения выполните plt.clf() или plt.close(), чтобы очистить рисунок.
44.	Создайте данные для столбчатой диаграммы по Таблице 2: список названий браузеров и список количеств пользователей.
45.	Постройте столбчатую диаграмму: plt.bar(браузеры, значения). Добавьте заголовок и подписи осей, включите сетку по оси Y при необходимости.
46.	Сохраните вторую диаграмму в файл, например «browsers_bar.png».
47.	Запустите программу и проверьте, что изображения графиков сохранены в папке с проектом.
48.	Вставьте полученные изображения в отчёт Word, подписав их как «Рисунок – Динамика продаж» и «Рисунок – Популярность браузеров».
6.5 Вариант 5 – Вставка и оформление диаграмм в MS Word
Задача: собрать полный отчёт по практической работе в MS Word, включающий все визуализации и краткие комментарии.
49.	Создайте новый документ MS Word и сохраните его под именем «Практика24_ФИО_Отчёт.docx».
50.	На титульном листе укажите: название учебного заведения, дисциплину, тему практического занятия, свои ФИО, группу и год выполнения.
51.	На второй странице создайте раздел «Цель и задачи работы» и кратко перепишите цель и планируемые результаты из данной методички.
52.	Создайте раздел «Ход работы». В подразделе «Excel» кратко опишите, какие диаграммы были построены и по каким данным, затем вставьте скриншоты или изображения диаграмм из Excel.
53.	В подразделе «KNIME» вставьте скриншоты workflow и окон визуализации, кратко пояснив, какие узлы использовались и какие графики были построены.
54.	В подразделе «MySQL Workbench» опишите структуру созданных таблиц и приведите скриншоты результатов основных SELECT-запросов. Добавьте изображения диаграмм из Excel, построенных на данных, выгруженных из MySQL.
55.	В подразделе «Python» вставьте изображения графиков (sales_line.png, browsers_bar.png), а также при необходимости небольшой фрагмент кода (без лишних технических деталей).
56.	Для одного из рисунков создайте диаграмму непосредственно в Word через «Вставка» – «Диаграмма», выберите подходящий тип (например, столбчатая или круговая), введите данные и оформите подписи.
57.	Убедитесь, что у всех рисунков есть подписи: «Рисунок 1 – ...», «Рисунок 2 – ...» и т.д. Подписи выполняются через вставку поля «Название» (References → Insert Caption).
58.	Создайте раздел «Выводы», в котором кратко (3–5 пунктов) опишите, какие типы диаграмм вы использовали, какой из инструментов (Excel, KNIME, MySQL+Excel, Python, Word) вам показался наиболее удобным и почему.
59.	Проверьте единый стиль оформления документа: шрифт, размеры заголовков, выравнивание текста, нумерация рисунков.
60.	Сохраните окончательный вариант отчёта и подготовьте файл к сдаче преподавателю (электронно или в печатном виде по требованиям курса).
7 Контрольные вопросы
•	Чем отличается столбчатая диаграмма от гистограммы?
•	В каких случаях предпочтительнее использовать линейный график?
•	Почему не рекомендуется использовать круговую диаграмму с большим количеством категорий?
•	Для чего нужны подписи осей и легенда на графике?
•	Какие ошибки чаще всего встречаются при визуализации данных?
•	Чем отличаются подходы к визуализации в Excel, KNIME, Python и Word?
8 Критерии оценивания работы
•	Корректность ввода и подготовки данных во всех инструментах.
•	Правильный выбор типа диаграмм под задачи (динамика, сравнение, доли).
•	Качество оформления графиков (подписи, легенды, читаемые шрифты, уместные цветовые схемы).
•	Наличие всех требуемых визуализаций (Excel, KNIME, MySQL+Excel, Python, Word).
•	Полнота и аккуратность отчёта в Word (структура, рисунки, подписи, выводы).
•	Соблюдение требований преподавателя к оформлению и срокам сдачи.