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选题规划：Python / Julia 科学可视化图表系列（调研汇总 × 覆盖度分析 × 分级选题清单） #389

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#395
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选题规划：Python / Julia 科学可视化图表系列（调研汇总 × 覆盖度分析 × 分级选题清单）#389
#395

Description

@ShixiangWang
ShixiangWang
opened on Oct 16, 2026

选题规划：Python / Julia 科学可视化图表系列（调研汇总 × 覆盖度分析 × 分级选题清单）

关联 #303（顶刊图社覆盖度分析）。该分析从「图型主题」维度评估了 Bizard；本 issue 从「编程语言」维度调研 Python / Julia 科学可视化生态，提出系统化的系列教程规划，供社区讨论与认领。

一、背景：语言覆盖严重失衡

基于 files/gallery_data.csv（2026-10-17 仓库状态）统计 822 条图例：

Level1 图例数 占比 对应教程数
BASICS（R） 478 58.2% ~200
HIPLOT 182 22.1% —
OMICS 118 14.4% 19
CLINICS 27 3.3% 6
PYTHON 14 1.7% 4
JULIA 3 0.4% 3

现有语言专区仅覆盖最基础图型（Scatter / Violin / Heatmap / Volcano）。但单细胞与计算生物学主流工具链（Scanpy、PyTorch 生态）以 Python 为主，Julia 在高性能科学计算中持续增长 —— 两大生态的系统化覆盖是 Bizard 用户的真实缺口。

二、调研方法

三、Python 生态：图表类型全景（12 大类）

大类 代表图型（中/英） 核心实现 顶刊频率
分布 直方图、核密度、箱线、小提琴、蜂群、山脊图、雨云图、ECDF、Q-Q seaborn (histplot/kdeplot/boxplot/violinplot/swarmplot)、joypy、ptitprince 高
比较排序 分组/堆积条形、水平条形、棒棒糖、哑铃、斜率图、雷达、平行坐标 matplotlib、seaborn、pandas 高
占比组成 饼/环、百分比堆叠条、树图、旭日图、华夫饼、维恩 matplotlib.pie、squarify、plotly px.sunburst、matplotlib-venn 中
趋势时间 折线、面积/堆叠面积、河流图、阶梯、日历热图、预测带 plt.plot/stackplot、seaborn 高
关系相关 散点、气泡、回归带、2D 密度、hexbin、热图、相关矩阵、散点矩阵、边缘联合图 seaborn (regplot/kdeplot/pairplot/jointplot)、plt.hexbin 高
层次聚类 树状图、聚类热图、系统发育树 scipy.dendrogram、seaborn.clustermap、pyCirclize 高
矩阵注释热图 带注释热图、复杂注释热图、点阵热图、oncoprint、组合面板 PyComplexHeatmap（ClusterMapPlotter/HeatmapAnnotation/oncoprint）、Marsilea 高
网络流 网络图、弦图、桑基、冲积图、PAGA networkx、pyCirclize chord_diagram、plotly go.Sankey、scanpy.pl.paga 中
不确定性 误差棒、置信带、森林图、K-M 曲线、ROC/PR、校准曲线、Bland-Altman plt.errorbar、lifelines、sklearn RocCurveDisplay、statsmodels 高
多维复合 分面小倍数、PCA 得分图、点图（均值×检出率）、UpSet、3D 散点/曲面、等高线、矢量场 seaborn FacetGrid、upsetplot、scanpy.pl.dotplot/umap、mplot3d 高
组学生医 火山图、MA 图、曼哈顿图、UMAP/t-SNE 嵌入、堆叠小提琴、富集条形/点图、GSEA、Circos、序列 logo bioinfokit、scanpy、gseapy、pyCirclize、logomaker 高
空间地图 分级统计、气泡地图、连线地图 plotly maps、geopandas 中

matplotlib 痛点 → 教程价值高地（基础 matplotlib 难做、领域包才是正解）：山脊图（joypy）、UpSet（upsetplot）、复杂注释热图/oncoprint（PyComplexHeatmap/Marsilea）、弦图/Circos（pyCirclize）、桑基（plotly）、密散射点文本避让（adjustText）、语法式分面（plotnine/seaborn）、出版级样式（SciencePlots）。

四、Julia 生态：覆盖与空白

技术栈格局（维护状态 2026-10）

技术栈 定位 状态
Makie 生态（CairoMakie/GLMakie/WGLMakie/RPRMakie + AlgebraOfGraphics + GraphMakie/GeoMakie/SankeyMakie） 现代默认：一套 API 四种后端，出版级排版（Figure/Axis/GridLayout），活跃（v0.24，2026-10 持续发版） ✅ 首选
Plots.jl + StatsPlots + GraphRecipes 经典高层接口（GR/PythonPlot/PlotlyJS 后端）；v2 开发中（StatsPlots/GraphRecipes 将并入） ⚠️ 活跃但转型期
VegaLite.jl / PlotlyJS.jl 声明式交互图形 ✅ 维护中
GMT.jl（地图）/ BioMakie.jl（生医，低活跃） 领域专用 ✅ / ⚠️

Julia 原生亮点（R/Python 一次调用难以对等）

  • rainclouds（雨云图）、waterfall（瀑布图）、bracket（显著性横线标注）、dendrogram、ecdfplot、voronoiplot/triplot —— 均为单函数原生 recipe
  • 体渲染：volume（GPU 光线投射）、volumeslices、voxels —— 显微/断层/点云大数据独有优势
  • Observables 反应式交互：参数联动更新 + record() 导出动画
  • StatsPlots：marginalhist/marginalkde/corrplot/cornerplot/ea_histogram 一应俱全

Julia 明确空白（registry 逐包核查）

  • Circos 圈图：无任何包（Circos/CircosPlots 不存在于 General registry）
  • oncoprint / 复杂注释热图：无对等包；火山图也无 helper 包
  • treemap、雷达图、平行坐标、蜂群图需手绘；弦图仅 GraphRecipes arc-chord 模式

五、分级选题清单

设计原则：Python 系列追求与 R 版对等覆盖（高频基础 → 组学生医）；Julia 系列覆盖基础 + 突出生态独有优势，空白图型不强凑（注明手绘路线即可）。每篇提供「Python 实现 × Julia 实现 × Bizard 现有 R 版对应」三列，Python/Julia 教程内互链对应 R 版教程。

P0 — 高频基础图（第一批，Python 8 + Julia 5）

# 教程（EN/中） Python 实现 Julia 实现 现有 R 版对应
1 Bar Plot 分组/堆积条形图 sns.barplot/countplot、pandas stacked barplot(dodge/stack)、StatsPlots groupedbar Stacked Bar 等
2 Box Plot 箱线图 sns.boxplot boxplot Distribution 系列
3 Histogram & KDE 直方/核密度 sns.histplot/kdeplot/displot hist/density/stephist Distribution 系列
4 Line Plot + 置信带 sns.lineplot + fill_between lines + band、errorline Group Line / Line(errorbar)
5 Ridgeline 山脊图 joypy.joyplot 手绘多轴（教学价值高） Ridgeline
6 Raincloud 雨云图 ptitprince rainclouds（Julia 原生单函数，作亮点） Half-Violin 组合（部分覆盖）
7 Lollipop & Dumbbell 棒棒糖/哑铃 stem/hlines+scatter stem LollipopPlot
8 Joint & Pair Plot 边缘联合/散点矩阵 sns.jointplot/pairplot StatsPlots marginalhist/cornerplot/corrplot —
9-13 Julia 基础补齐：Bar / Box / Hist-KDE / Line / Radar（手绘 polar） — 同上 同上

P1 — 组学与生医专用（第二批，Python 为主）

# 教程（EN/中） Python 实现 Julia 路线 R 版对应
14 Complex Heatmap 复杂注释热图 PyComplexHeatmap ClusterMapPlotter + HeatmapAnnotation Makie 手绘 + GridLayout（空白高价值） ComplexHeatmap
15 Oncoprint (Python) 肿瘤突变景观 PyComplexHeatmap oncoprint / Marsilea 无包，暂缓 MutationOncoplot（已完成）
16 Circos 圈图 pyCirclize（tracks/chord/link） 无包（issue 中注明） CellChatCirclePlot 等
17 Chord Diagram 弦图 pyCirclize chord_diagram GraphRecipes arc-chord Sankey 系列
18 Sankey 桑基图 plotly go.Sankey SankeyMakie.jl（年轻包，注明） Sankey Diagram
19 UpSet Plot upsetplot 无包，暂缓 —
20 Forest Plot 森林图 matplotlib 手绘 / forestplot 手绘 MetaForestPlot / Clinics
21 Kaplan-Meier 生存曲线 (Python) lifelines 手绘 KaplanMeierPlot
22 ROC & PR 曲线 sklearn RocCurveDisplay/PrecisionRecallDisplay 手绘 —
23 Enrichment Plot 富集条形/点图 gseapy barplot/dotplot 手绘 TextEnrichmentBarPlot
24 单细胞三部曲：UMAP 嵌入 / DotPlot / Stacked Violin scanpy sc.pl.umap/dotplot/stacked_violin 手绘 —
25 Volcano 增强标注（adjustText） 既有 Python/VolcanoPlot 增量更新 — iVolcanoPlot

P2 — 特色与高级（第三批）

# 教程 语言 要点
26 出版级样式（期刊 rcParams） Python SciencePlots（science/ieee/nature 样式）， inches/DPI/SVG 导出规范
27 多面板组合图 Python GridSpec / subfigures / inset axes —— matplotlib 护城河
28 语法式绘图与分面 Python seaborn relplot/catplot 与 plotnine（ggplot 心智迁移）
29 交互与大散点 Python plotly 交互 / datashader 百万点栅格化
30 AlgebraOfGraphics 语法分面 Julia mapping(row=, col=) + draw，ggplot 用户迁移指南
31 Makie 出版级多面板布局 Julia Figure/Axis/GridLayout（对标 R patchwork）
32 Observables 动画与交互 Julia 反应式更新 + record() 导出 mp4/gif
33 Volume 体渲染 Julia volume/volumeslices/voxels（显微/断层场景，其他生态稀缺）
34 GeoMakie / GMT.jl 地图 Julia 投影、岸线、choropleth（对标 Omics/PopulationMapPlot）

六、实施约定

  1. 模板：遵循现有 ## Example / ## Setup / ## Data Preparation / ## Visualization / ## References 结构（参考 Python/ScatterPlot.qmd）
  2. 双语：每篇 X.qmd + X.zh.qmd，侧边栏只注册英文文件（babelquarto 自动处理 zh）
  3. 注册：新教程在 _quarto.yml 的 PYTHON / JULIA section 登记 + files/gallery_data.csv 登记图例
  4. 依赖：Python 新包评估进 requirements.txt；Julia 新包进 Julia/Project.toml 并验证可渲染（如 pyCirclize、PyComplexHeatmap、joypy、upsetplot、gseapy、scanpy；Julia 侧 GraphMakie、SankeyMakie 等）
  5. 互链：Python/Julia 教程交叉引用对应 R 版教程，方便用户跨语言迁移
  6. 节奏：每篇独立 PR（一个 PR = 一篇教程 en+zh），P0 批次可先行启动，认领时在本 issue 下留言防撞车

七、讨论点

  • P0/P1/P2 的优先级排序是否符合社区需求？欢迎调整
  • Julia 空白图型（circos/oncoplot/treemap）是「暂缓」还是「Makie 手绘教学」？倾向后者但工作量大
  • 是否需要为 Python/Julia 增设独立二级分类目录（如 Python/Omics/），还是保持平铺 + 命名约定？

调研完成于 2026-10-17；Julia 包存在性经 Julia General registry 逐包核查；覆盖度统计基于 files/gallery_data.csv（822 条）与 _quarto.yml 源码。

Activity

  1. ShixiangWang commented on Oct 16, 2026

    @ShixiangWang
    ShixiangWang
    on Oct 16, 2026
    MemberAuthor

    Batch 1 (P0) 已完成并通过本地渲染验证 → PR #395

    • Python 8 篇：Bar / Box / Histogram & Density / Line / Ridgeline (joypy) / Raincloud (ptitprince) / Lollipop & Dumbbell / Joint & Pair
    • Julia 5 篇：Bar / Box / Histogram & Density / Line / Raincloud（原生 rainclouds recipe）

    全部 26 个文件（en+zh）以未修改状态本地渲染零错误；Python 代码对齐 seaborn 0.13 API，Julia 代码对齐当前 Makie 属性名（rainclouds 上游属性有变更，已逐一核对）。语言专区从 4/3 篇扩展至 12/8 篇。

    后续批次按 issue 中的 P1/P2 清单推进（complex heatmap、circos/chord、sankey、upset、生存/ROC、富集、单细胞三部曲；AoG 分面、出版级布局、体渲染、动画）。认领 P1 条目请在本 issue 下留言。

  2. ShixiangWang commented on Oct 17, 2026

    @ShixiangWang
    ShixiangWang
    on Oct 17, 2026
    MemberAuthor

    Batch 1 CI 全绿 ✅（PR #395：全站渲染 57m + 隔离预览 31m 双通过，mergeable CLEAN）

    期间修复的三类环境问题，供后续贡献者参考：

    1. joypy 0.2.6 与 CI 的 matplotlib 不兼容（本地旧版侥幸通过）→ Ridgeline 教程改为 scipy gaussian_kde 手工分层，少一个依赖
    2. pr-review 快速预览作业缺少 Julia/Python 环境（此前 PR 均为 R 教程，首次被语言专区暴露）→ 已补：Julia 侧 setup-julia + Pkg.instantiate()（QNR 只激活 Project.toml 从不装包）、Python 侧 setup-python + requirements.txt
    3. ptitprince/seaborn 0.13 API：half_violinplot 需 hue= 且横向模式 x/y 与 seaborn 惯例相反，教程内已注明

    P1 批次（complex heatmap / circos / sankey / upset / 生存·ROC / 富集 / 单细胞三部曲等）欢迎按第五节清单认领。

  3. ShixiangWang commented on Oct 17, 2026

    @ShixiangWang
    ShixiangWang
    on Oct 17, 2026
    MemberAuthor

    覆盖矩阵 v2：面向「99% 常见学习/使用场景」的完整清单

    P0 批次（13 篇）只覆盖了基础统计档。对照 data-to-viz 全谱 + 顶刊实际用法 + 学习者高频提问，把目标扩展为 Python ~55 篇 / Julia ~30 篇，按场景分八档（✅=已完成 · 🔜=下一批 · ⏳=后续批）：

    A. 基础统计（入门必修）

    图型 Python Julia 状态
    条形（分组/堆积/百分比） ✅ ✅ P0
    直方图/核密度/ECDF ✅ ✅ P0
    箱线/小提琴（含散点叠加） ✅ / ✅(已有) ✅ / ✅(已有) P0
    散点/气泡/回归带 ✅(已有) ✅(已有) 已有
    折线+置信带 ✅ ✅ P0
    饼图/环形图 🔜 🔜 B2 补（v1 清单遗漏）
    面积/堆叠面积/河流图 🔜 🔜 B2 补（v1 遗漏）
    热图（基础+注释） ✅(已有) 🔜 B2
    误差棒/点图+CI 随各篇嵌入 🔜（errorbar/errorline 专篇） B2

    B. 分布比较进阶

    山脊图 ✅ · 雨云图 ✅ · 蜂群/条带（并入箱线篇）✅ · 显著性横线标注 🔜（v1 遗漏）· 哑铃/棒棒糖 ✅ · 斜率图 🔜 · 雷达图（Py）/ ⏳

    C. 关系与矩阵

    散点矩阵/边缘联合 ✅ · 相关矩阵图（correlogram） 🔜 · 二维密度/hexbin 🔜 · PCA 得分图 🔜（v1 遗漏）· UMAP/t-SNE 嵌入 🔜 · 双轴/参考线（并入折线篇）✅

    D. 集合与层次

    维恩图 🔜（v1 遗漏）· UpSet 🔜 · 树状图/聚类热图 🔜 · 系统发育树 ⏳ · 树图/旭日 ⏳

    E. 流与网络

    弦图/Circos（pyCirclize） 🔜 · 桑基/冲积 ⏳（需 plotly 交互栈，单独立批）· 网络图（networkx）⏳ · PAGA ⏳

    F. 生医专用

    火山 ✅(已有) · MA 图 🔜 · 曼哈顿+QQ 🔜 · oncoprint ⏳ · 富集条形/点图 🔜 · 点图（均值×检出率） 🔜 · 序列 logo ⏳ · GSEA ⏳

    G. 临床与模型评估

    K-M 生存曲线 🔜 · 森林图 🔜 · ROC/PR 🔜 · 校准/混淆矩阵 🔜 · Bland-Altman ⏳ · Nomogram（已有 R 版，Py ⏳）

    H. 出版工程（学习者最高频的「怎么做成顶刊样子」）

    分面系统（FacetGrid/relplot） 🔜 · 多面板组合（GridSpec/subfigures） 🔜 · 出版级样式与导出（SciencePlots/rcParams/DPI/字体） 🔜 · 色彩系统与色盲安全 ⏳ · 标注精通（文本/箭头/括号）🔜（并入显著性篇）· 动画/交互 ⏳

    Julia 侧补充原则

    Julia 生态空白（circos/oncoprint/森林图等无包）不强凑；Julia 批次以 Makie 原生优势 + 基础对等 为界（~30 篇）：增量含 饼/环 ✅🔜、堆叠面积、棒棒糖/哑铃、相关矩阵、误差棒/误差带、雷达、瀑布图、显著性 bracket、边缘分布组合、hexbin/等高线、PCA（LinearAlgebra SVD）、K-M/ROC 手绘、AoG 分面、出版级 GridLayout。

    批次节奏

    • B2（本批，执行中）：A 档遗漏 + C/D 档高频（饼图、面积、维恩、UpSet、PCA、correlogram、二维密度、显著性标注 + Julia 对应）→ 约 8+5 篇
    • B3：F/G 档生医与诊断（MA、曼哈顿、富集、点图、K-M、森林、ROC、复杂热图、嵌入）→ 约 9+4 篇
    • B4：H 档出版工程 + 交互/地图/网络 → 约 6+3 篇
    • 完成后合计 Python ~30-32 / Julia ~20 篇语言专区 + 既有专题目录（Omics/Clinics 补充 Py/Julia 变体按需），基本达成 99% 学习场景覆盖；剩余长尾（GSEA、phylo、地图类）按需求追加。
  4. ShixiangWang
    added a commit that references this issue on Oct 17, 2026

    feat(languages): add B2 coverage batch — 13 more bilingual tutorials

    b4e621d

  5. ShixiangWang commented on Oct 17, 2026

    @ShixiangWang
    ShixiangWang
    on Oct 17, 2026
    MemberAuthor

    B2 + B3 批次已产出并推送（同 PR #395），覆盖矩阵推进至 Python 29 / Julia 17 篇

    • B2（13 篇）：饼/环、面积/河流、维恩、UpSet、PCA、相关矩阵、二维密度、显著性标注（Py 8）+ 饼/环、面积/河流、棒棒糖/哑铃、相关矩阵、雷达（Julia 5）
    • B3（13 篇）：MA、曼哈顿+QQ、生存（lifelines）、森林、ROC/PR、混淆矩阵、富集、复杂热图（PyComplexHeatmap）、Circos/弦图（pyCirclize）（Py 9）+ 生存、ROC/PR、森林、曼哈顿（Julia 4，生态无包，全部手写实现）

    质量复核（逐篇执行）：每篇以未修改状态本地渲染零错；13 张新 demo 逐一目检；科学性复核修正了 3 处设计问题（生存模拟随访不足致中位不可估、MA 显著性模型过松、森林图表头位置）；en/zh 可执行代码一致性审计 46 对零漂移；sync-gallery 双表同步通过。

    剩余：B4 出版工程（分面/GridSpec/SciencePlots/导出/色彩）+ 交互与地图类（需独立验证 plotly 渲染管线）。

  6. ShixiangWang commented on Oct 17, 2026

    @ShixiangWang
    ShixiangWang
    on Oct 17, 2026
    MemberAuthor

    B4 出版工程批次完成（PR #395），系列矩阵基本达成 ✅

    • Python 3 篇：分面系统（relplot/catplot/FacetGrid）、多面板组合（GridSpec 边缘分布 + 字母标签 subfigures）、出版级样式与导出（house rcParams / SciencePlots science+nature / 300 dpi·SVG·字体不转曲）
    • Julia 3 篇：分面（AlgebraOfGraphics，已入 Julia/Project.toml）、多面板组合（GridLayout + linkxaxes + TopLeft 面板字母）、注释热图（GridLayout 条带 + 共享 Colorbar——Julia 版 ComplexHeatmap 答案）

    最终覆盖：语言专区 Python 32 篇 / Julia 20 篇（52 对教程，PR #395 共 141 文件 +11,210 行），CI 双渲染作业全绿（全站 1h05m + 预览 49m）。复核记录：逐篇未修改渲染、demo 目检、科学性修正、en/zh 代码零漂移审计、pandas 3 环境对齐重扫。

    明确不做/缓做（边界）：交互类（plotly/bokeh 桑基、地图）需先验证 quarto 交互渲染管线；Julia 体渲染需 GPU 后端，CI 无 GPU；GSEA/系统发育/空间组学留待需求驱动。后续新增按 #389 八档矩阵认领。

  7. ShixiangWang
    closed this as completedin #395on Oct 17, 2026

  8. ShixiangWang commented on Oct 17, 2026

    @ShixiangWang
    ShixiangWang
    on Oct 17, 2026
    MemberAuthor

    终版盘点：八档覆盖矩阵完成 ✅（系列收官）

    本 issue 从 #303 的顶刊图社覆盖分析出发，经 Python/Julia 生态系统调研，最终落地为 Python 40 篇 / Julia 20 篇的语言专区教程体系（60 对 en/zh，全部经未修改渲染验证 + demo 目检 + en/zh 代码零漂移审计），已全部合并上线。

    交付轨迹

    连带基础设施修复（过程中发现并修复）

    边界（明确缓议）

    • bokeh 与大地图动画类按需求另议
    • Julia 体渲染需 GPU 后端（CI 无 GPU）；GSEA 全流程工具、系统发育、空间组学按需求驱动

    后续新选题建议开独立 issue 并在认领时互相知会。感谢各位协作者！

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