词云可视化：四行Python代码轻松上手到精通

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本课概要

从四行代码开始，一步步教你做出高大上的词云图片，可视化生动直观展示出枯燥文字背后的核心概念。进一步实现修改字体、字号、背景颜色、词云形状、勾勒边框、颜色渐变、分类填色、情感分析等高级玩法。

学完本课之后，你可以将四大名著、古典诗词、时事新闻、法律法规、政府报告、小说诗歌等大段文本做成高大上的可视化词云，还可以将你的微信好友个性签名导出，看看你微信好友的“画风”是怎样的。

作者：同济大学子豪兄 2019-5-23

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知乎专栏：人工智能小技巧
简书专栏：人工智能小技巧
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先体验一把——词云图片制作微信小程序

安装本课程所需的所有第三方模块

一行命令安装（推荐，适用于99.999%的情况）

打开命令行，输入下面这行命令，回车执行即可。

pip install numpy matplotlib pillow wordcloud imageio jieba snownlp itchat -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

如果安装过程中报错（0.001%会发生）

如果报错：Microsoft Visual C++ 14.0 is required.

解决方法：

到 http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#wordcloud 页面下载所需的wordcloud模块的.whl文件，再用pip安装下载的文件。

比如，对于64位windows操作系统，python版本为3.6的电脑，就应该下载

wordcloud-1.4.1-cp36-cp36m-win_amd64.whl这个文件

下载后打开命令行，使用cd命令切换到该文件的路径，执行pip install wordcloud-1.4.1-cp36-cp36m-win_amd64.whl命令，即可安装成功。

四行Python代码上手词云制作

1号词云：《葛底斯堡演说》黑色背景词云（4行代码上手）

import wordcloud

w = wordcloud.WordCloud()

w.generate('and that government of the people, by the people, for the people, shall not perish from the earth.')

w.to_file('output1.png')

运行完成之后，在代码所在的文件夹，就会出现output.png图片文件。可以看出，wordcloud自动将and that by the not from等废话词组过滤掉，并且把出现次数最多的people大号显示。

子豪兄带你逐行读代码

# 1号词云：葛底斯堡演说黑色背景词云
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作第三方库wordcloud
import wordcloud

# 创建词云对象，赋值给w，现在w就表示了一个词云对象
w = wordcloud.WordCloud()

# 调用词云对象的generate方法，将文本传入
w.generate('and that government of the people, by the people, for the people, shall not perish from the earth.')

# 将生成的词云保存为output1.png图片文件，保存出到当前文件夹中
w.to_file('output1.png')

wordcloud库为每一个词云生成一个WordCloud对象（注意，此处的W和C是大写）

也就是说，wordcloud.WordCloud()代表一个词云对象，我们将它赋值给w。

现在，这个w就是词云对象啦！我们可以调用这个对象。

我们可以在WordCloud()括号里填入各种参数，控制词云的字体、字号、字的颜色、背景颜色等等。

wordcloud库会非常智能地按空格进行分词及词频统计，出现次数多的词就大。

美化词云

2号词云：面朝大海，春暖花开（配置词云参数）

增加宽、高、字体、背景颜色等参数

# 2号词云：面朝大海，春暖花开
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

import wordcloud

# 构建词云对象w，设置词云图片宽、高、字体、背景颜色等参数
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,height=700,background_color='white',font_path='msyh.ttc')

# 调用词云对象的generate方法，将文本传入
w.generate('从明天起，做一个幸福的人。喂马、劈柴，周游世界。从明天起，关心粮食和蔬菜。我有一所房子，面朝大海，春暖花开')

# 将生成的词云保存为output2-poem.png图片文件，保存到当前文件夹中
w.to_file('output2-poem.png')

如果参数过多，第二行写成长长的一行不好看，可以写成多行，让代码更工整

# 2号词云：面朝大海，春暖花开
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

import wordcloud

# 构建词云对象w，设置词云图片宽、高、字体、背景颜色等参数
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc')

w.generate('从明天起，做一个幸福的人。喂马、劈柴，周游世界。从明天起，关心粮食和蔬菜。我有一所房子，面朝大海，春暖花开')

w.to_file('output2-poem.png')

常用参数

width 词云图片宽度，默认400像素
height 词云图片高度默认200像素
background_color 词云图片的背景颜色，默认为黑色

background_color='white'
font_step 字号增大的步进间隔默认1号

font_path 指定字体路径默认None，对于中文可用font_path='msyh.ttc'
mini_font_size 最小字号默认4号
max_font_size 最大字号根据高度自动调节
max_words 最大词数默认200
stop_words 不显示的单词 stop_words={"python","java"}
Scale 默认值1。值越大，图像密度越大越清晰
prefer_horizontal：默认值0.90，浮点数类型。表示在水平如果不合适，就旋转为垂直方向，水平放置的词数占0.9？
relative_scaling：默认值0.5，浮点型。设定按词频倒序排列，上一个词相对下一位词的大小倍数。有如下取值：“0”表示大小标准只参考频率排名，“1”如果词频是2倍，大小也是2倍
mask 指定词云形状图片，默认为矩形

通过以下代码读入外部词云形状图片（需要先pip install imageio安装imageio）

import imageio
mk = imageio.imread("picture.png")
w = wordcloud.WordCloud(mask=mk)

也就是说，我们可以这样来构建词云对象w，其中的参数均为常用参数的默认值，供我们自定义：

w = wordcloud.WordCloud(      
    width=400,
    height=200,
    background_color='black',
    font_path=None, 
    font_step=1,
    min_font_size=4,
    max_font_size=None,
    max_words=200,
    stopwords={},
    scale=1,
    prefer_horizontal=0.9,
    relative_scaling=0.5,
    mask=None)

从外部txt文件读入文本

3号词云：乡村振兴战略中央文件（句子云）

# 3号词云：乡村振兴战略中央文件
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

import wordcloud

# 从外部.txt文件中读取大段文本，存入变量txt中
f = open('关于实施乡村振兴战略的意见.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()

# 构建词云对象w，设置词云图片宽、高、字体、背景颜色等参数
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc')

# 将txt变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(txt)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output3-sentence.png')

中文分词

中文分词-第三方模块`jieba`

安装中文分词库jieba：在命令行中输入pip install jieba

打开python的交互式shell界面，也就是有三个大于号>>>的这个界面，依次输入以下命令。

>>> import jieba
>>> textlist = jieba.lcut('同济大学的前身是1907年德国医生埃里希·宝隆在上海创办的德文医学堂')
>>> textlist
['同济大学', '的', '前身', '是', '1907', '年', '德国', '医生', '埃里希', '·', '宝隆', '在', '上海', '创办', '的', '德文', '医学', '堂']
>>> string = " ".join(textlist)
>>> string
'同济大学 的 前身 是 1907 年 德国 医生 埃里希 · 宝隆 在 上海 创办 的 德文 医学 堂'

以上代码将一句完整的中文字符串转换成了以空格分隔的词组成的字符串，而后者是绘制词云时generate()方法要求传入的参数。

4号词云：同济大学介绍词云（中文分词）

# 4号词云：同济大学介绍词云
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud和中文分词库jieba
import jieba
import wordcloud
# 构建并配置词云对象w
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc')

# 调用jieba的lcut()方法对原始文本进行中文分词，得到string
txt = '同济大学（Tongji University），简称“同济”，是中华人民共和国教育部直属，由教育部、国家海洋局和上海市共建的全国重点大学，历史悠久、声誉卓著，是国家“双一流”、“211工程”、“985工程”重点建设高校，也是收生标准最严格的中国大学之一'
txtlist = jieba.lcut(txt)
string = " ".join(txtlist)

# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output4-tongji.png')

5号词云：乡村振兴战略中央文件（词云）

# 5号词云：乡村振兴战略中央文件（词云）
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud和中文分词库jieba
import jieba
import wordcloud

# 构建并配置词云对象w
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc')

# 对来自外部文件的文本进行中文分词，得到string
f = open('关于实施乡村振兴战略的意见.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()
txtlist = jieba.lcut(txt)
string = " ".join(txtlist)

# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output5-village.png')

高级词云：绘制指定形状的词云

通过以下代码读入外部词云形状图片（需要先pip install imageio安装imageio）

import imageio
mk = imageio.imread("picture.png")
w = wordcloud.WordCloud(mask=mk)

6号词云：乡村振兴战略中央文件（五角星形状）

# 6号词云：乡村振兴战略中央文件（五角星形状）
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud和中文分词库jieba
import jieba
import wordcloud

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("wujiaoxing.png")
w = wordcloud.WordCloud(mask=mk)

# 构建并配置词云对象w，注意要加scale参数，提高清晰度
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc',
                        mask=mk,
                        scale=15)

# 对来自外部文件的文本进行中文分词，得到string
f = open('关于实施乡村振兴战略的意见.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()
txtlist = jieba.lcut(txt)
string = " ".join(txtlist)

# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output6-village.png')

7号词云：新时代中国特色社会主义（中国地图形状）

# 7号词云：新时代中国特色社会主义（中国地图形状）
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud和中文分词库jieba
import jieba
import wordcloud

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("chinamap.png")
w = wordcloud.WordCloud(mask=mk)

# 构建并配置词云对象w，注意要加scale参数，提高清晰度
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc',
                        mask=mk,
                        scale=15)

# 对来自外部文件的文本进行中文分词，得到string
f = open('新时代中国特色社会主义.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()
txtlist = jieba.lcut(txt)
string = " ".join(txtlist)

# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output-chinamap.png')

加scale参数为15的效果

不加scale参数的效果，稍显模糊

8号词云：《三国演义》词云（stopwords参数去除词）

# 8号词云：《三国演义》词云（stopwords参数去除“曹操”和“孔明”两个词）
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud和中文分词库jieba
import jieba
import wordcloud

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("chinamap.png")

# 构建并配置词云对象w，注意要加stopwords集合参数，将不想展示在词云中的词放在stopwords集合里，这里去掉“曹操”和“孔明”两个词
w = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc',
                        mask=mk,
                        scale=15,
                        stopwords={'曹操','孔明'})

# 对来自外部文件的文本进行中文分词，得到string
f = open('threekingdoms.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()
txtlist = jieba.lcut(txt)
string = " ".join(txtlist)

# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output21-threekingdoms.png')

9号词云：《哈姆雷特》（勾勒轮廓线）

# 9号词云：哈姆雷特（勾勒轮廓线）
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud
import wordcloud

# 将外部文件包含的文本保存在string变量中
string = open('hamlet.txt').read()

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("alice.png")

# 构建词云对象w，注意增加参数contour_width和contour_color设置轮廓宽度和颜色
w = wordcloud.WordCloud(background_color="white",
                        mask=mk,
                        contour_width=1,
                        contour_color='steelblue')

# # 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output9-contour.png')

10号词云：《爱丽丝漫游仙境》词云（按模板填色）

# 10号词云：《爱丽丝漫游仙境》词云（按模板填色）
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入绘图库matplotlib和词云制作库wordcloud
import matplotlib.pyplot as plt
from wordcloud import WordCloud,ImageColorGenerator

# 将外部文件包含的文本保存在text变量中
text = open('alice.txt').read()

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片queen2.jfif，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("alice_color.png")

# 构建词云对象w
wc = WordCloud(background_color="white",
               mask=mk,)
# 将text字符串变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
wc.generate(text)

# 调用wordcloud库中的ImageColorGenerator()函数，提取模板图片各部分的颜色
image_colors = ImageColorGenerator(mk)

# 显示原生词云图、按模板图片颜色的词云图和模板图片，按左、中、右显示
fig, axes = plt.subplots(1, 3)
# 最左边的图片显示原生词云图
axes[0].imshow(wc)
# 中间的图片显示按模板图片颜色生成的词云图，采用双线性插值的方法显示颜色
axes[1].imshow(wc.recolor(color_func=image_colors), interpolation="bilinear")
# 右边的图片显示模板图片
axes[2].imshow(mk, cmap=plt.cm.gray)
for ax in axes:
    ax.set_axis_off()
plt.show()

# 给词云对象按模板图片的颜色重新上色
wc_color = wc.recolor(color_func=image_colors)
# 将词云图片导出到当前文件夹
wc_color.to_file('output10-alice.png')

进阶词云：尽享数据驱动与开源社区

11号词云：绘制你的微信好友个性签名词云

# 11号词云：绘制你的微信好友个性签名词云
# B站专栏：同济子豪兄 2019-05-23

# 导入微信库ichat，中文分词库jieba
import itchat
import jieba

# 先登录微信，跳出登陆二维码
itchat.login()
tList = []
# 获取好友列表
friends = itchat.get_friends(update=True)

# 构建所有好友个性签名组成的大列表tList
for i in friends:
    # 获取个性签名
    signature = i["Signature"]
    if 'emoji' in signature:
        pass
    else:
        tList.append(signature)
text = " ".join(tList)

# 对个性签名进行中文分词
wordlist_jieba = jieba.lcut(text, cut_all=True)
wl_space_split = " ".join(wordlist_jieba)

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("chinamap.png")

# 导入词云制作库wordcloud
import wordcloud

# 构建并配置词云对象w，注意要加scale参数，提高清晰度
my_wordcloud = wordcloud.WordCloud(background_color='white',
                                   width=1000,
                                   height=700,
                                   font_path='msyh.ttc',
                                   max_words=2000,
                                   mask=mk,
                                   scale=20)
my_wordcloud.generate(wl_space_split)

nickname = friends[0]['NickName']
filename = "output11-{}的微信好友个性签名词云图.png".format(nickname)
my_wordcloud.to_file(filename)

# 显示词云图片
import matplotlib.pyplot as plt
plt.imshow(my_wordcloud)
plt.axis("off")
plt.show()
print('程序结束')

文字情感分析与文本挖掘

Python中文语言处理第三方库snownlp小试牛刀

安装中文文本分析库snownlp：在命令行中输入pip install snownlp。

打开python的交互式shell界面，也就是有三个大于号>>>的这个界面，依次输入以下命令。

>>> import snownlp
>>> word = snownlp.SnowNLP("中华民族伟大复兴")
>>> feeling = word.sentiments
>>> feeling
0.9935086411278989
>>> word = snownlp.SnowNLP("快递慢到死，客服态度不好，退款！")
>>> feeling = word.sentiments
>>> feeling
0.00012171645785852281

snownlp的语料库是淘宝等电商网站的评论，所以对购物类的文本情感分析准确度很高。

12号词云：《三体Ⅱ黑暗森林》情感分析词云

# 12号词云：《三体Ⅱ黑暗森林》情感分析词云
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入词云制作库wordcloud和中文分词库jieba
import jieba
import wordcloud

# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("chinamap.png")

# 构建并配置两个词云对象w1和w2，分别存放积极词和消极词
w1 = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc',
                        mask=mk,
                        scale=15)
w2 = wordcloud.WordCloud(width=1000,
                        height=700,
                        background_color='white',
                        font_path='msyh.ttc',
                        mask=mk,
                        scale=15)

# 对来自外部文件的文本进行中文分词，得到积极词汇和消极词汇的两个列表
f = open('三体黑暗森林.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()
txtlist = jieba.lcut(txt)
positivelist = []
negativelist = []

# 下面对文本中的每个词进行情感分析，情感>0.96判为积极词，情感<0.06判为消极词
print('开始进行情感分析，请稍等，三国演义全文那么长的文本需要三分钟左右')
# 导入自然语言处理第三方库snownlp
import snownlp
for each in txtlist:
    each_word = snownlp.SnowNLP(each)
    feeling = each_word.sentiments
    if feeling > 0.96:
        positivelist.append(each)
    elif feeling < 0.06:
        negativelist.append(each)
    else:
        pass
# 将积极和消极的两个列表各自合并成积极字符串和消极字符串，字符串中的词用空格分隔
positive_string = " ".join(positivelist)
negative_string = " ".join(negativelist)


# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w1.generate(positive_string)
w2.generate(negative_string)

# 将积极、消极的两个词云图片导出到当前文件夹
w1.to_file('output12-positive.png')
w2.to_file('output12-negative.png')
print('词云生成完成')

13号词云：《三国演义》人物分色词云

# 13号词云：三国人物分色词云
# B站专栏：同济子豪兄 2019-5-23

# 导入wordcloud库，并定义两个函数
from wordcloud import (WordCloud, get_single_color_func)

class SimpleGroupedColorFunc(object):
    """Create a color function object which assigns EXACT colors
       to certain words based on the color to words mapping

       Parameters
       ----------
       color_to_words : dict(str -> list(str))
         A dictionary that maps a color to the list of words.

       default_color : str
         Color that will be assigned to a word that's not a member
         of any value from color_to_words.
    """

    def __init__(self, color_to_words, default_color):
        self.word_to_color = {word: color
                              for (color, words) in color_to_words.items()
                              for word in words}

        self.default_color = default_color

    def __call__(self, word, **kwargs):
        return self.word_to_color.get(word, self.default_color)


class GroupedColorFunc(object):
    """Create a color function object which assigns DIFFERENT SHADES of
       specified colors to certain words based on the color to words mapping.

       Uses wordcloud.get_single_color_func

       Parameters
       ----------
       color_to_words : dict(str -> list(str))
         A dictionary that maps a color to the list of words.

       default_color : str
         Color that will be assigned to a word that's not a member
         of any value from color_to_words.
    """

    def __init__(self, color_to_words, default_color):
        self.color_func_to_words = [
            (get_single_color_func(color), set(words))
            for (color, words) in color_to_words.items()]

        self.default_color_func = get_single_color_func(default_color)

    def get_color_func(self, word):
        """Returns a single_color_func associated with the word"""
        try:
            color_func = next(
                color_func for (color_func, words) in self.color_func_to_words
                if word in words)
        except StopIteration:
            color_func = self.default_color_func

        return color_func

    def __call__(self, word, **kwargs):
        return self.get_color_func(word)(word, **kwargs)
    
# 导入imageio库中的imread函数，并用这个函数读取本地图片，作为词云形状图片
import imageio
mk = imageio.imread("chinamap.png")

w = WordCloud(width=1000,
              height=700,
              background_color='white',
              font_path='msyh.ttc',
              mask=mk,
              scale=15,
              max_font_size=60,
              max_words=20000,
              font_step=1)

import jieba
# 对来自外部文件的文本进行中文分词，得到string
f = open('threekingdoms.txt',encoding='utf-8')
txt = f.read()
txtlist = jieba.lcut(txt)
string = " ".join(txtlist)

# 将string变量传入w的generate()方法，给词云输入文字
w.generate(string)

# 创建字典，按人物所在的不同阵营安排不同颜色，绿色是蜀国，橙色是魏国，紫色是东吴，粉色是诸侯群雄
color_to_words = {
    'green': ['刘备','刘玄德','孔明','诸葛孔明', '玄德', '关公', '玄德曰','孔明曰',
              '张飞', '赵云','后主', '黄忠', '马超', '姜维', '魏延', '孟获',
              '关兴','诸葛亮','云长','孟达','庞统','廖化','马岱'],
    'orange': ['曹操', '司马懿', '夏侯', '荀彧', '郭嘉','邓艾','许褚',
            '徐晃','许诸','曹仁','司马昭','庞德','于禁','夏侯渊','曹真','钟会'],
    'purple':['孙权','周瑜','东吴','孙策','吕蒙','陆逊','鲁肃','黄盖','太史慈'],
    'pink':['董卓','袁术','袁绍','吕布','刘璋','刘表','貂蝉']
}

# 其它词语的颜色
default_color = 'black'

# 构建新的颜色规则
grouped_color_func = GroupedColorFunc(color_to_words, default_color)

# 按照新的颜色规则重新绘制词云颜色
w.recolor(color_func=grouped_color_func)

# 将词云图片导出到当前文件夹
w.to_file('output13-threekingdoms.png')

课后闲话

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词云绘制的原理

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文本及图片素材

《哈姆雷特（英文版）》全文:https://python123.io/resources/pye/hamlet.txt
《三国演义》全文:https://python123.io/resources/pye/threekingdoms.txt
《新时代中国特色社会主义》全文:https://python123.io/resources/pye/%E6%96%B0%E6%97%B6%E4%BB%A3%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E7%89%B9%E8%89%B2%E7%A4%BE%E4%BC%9A%E4%B8%BB%E4%B9%89.txt
《关于实施乡村振兴战略的意见》全文:https://python123.io/resources/pye/%E5%85%B3%E4%BA%8E%E5%AE%9E%E6%96%BD%E4%B9%A1%E6%9D%91%E6%8C%AF%E5%85%B4%E6%88%98%E7%95%A5%E7%9A%84%E6%84%8F%E8%A7%81.txt

参考资料与扩展阅读

翻译：WorldCloud()官方使用说明 & matplotlib.pyplot.imshow()官方使用说明

Python语言程序设计MOOC 北京理工大学嵩天