AI Agents · Lezione

Generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni

Generazione di grafici con matplotlib/seaborn e restituzione dei risultati come immagini base64

Lezione 3 di 413 passaggi

Generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni è una lezione AI Agents gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 3 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento AI Agents, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso AI Agents include 4 lezioni in totale.

Perché gli agent generano grafici

I numeri nel testo sono difficili da interpretare. Un grafico che mostra l'andamento delle vendite nell'arco di 12 mesi comunica in pochi secondi ciò che un paragrafo di numeri non può esprimere.

Un agent di analisi dei dati in grado di generare visualizzazioni è molto più utile: produce lo stesso risultato di un analista umano, ovvero numeri e grafici.

Configurazione di Matplotlib in modalità non interattiva

Per impostazione predefinita, matplotlib apre una finestra GUI. In un agent, eseguito lato server senza display, è necessario passare al backend Agg, che esegue il rendering solo su file e non utilizza una GUI.

Impostarlo prima di importare pyplot per evitare errori relativi al display.

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')  # must be set BEFORE importing pyplot
import matplotlib.pyplot as plt
import os

OUTPUT_DIR = '/tmp/agent_charts'
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

# Verify no display is needed
print('Backend:', matplotlib.get_backend())  # Should print: Agg

Generazione di grafici a barre

I grafici a barre consentono di confrontare valori tra categorie. Utilizzarli per classifiche top-N, confronti tra categorie e confronti prima/dopo.

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt
import os

OUTPUT_DIR = '/tmp/agent_charts'
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

def create_bar_chart(labels, values, title, xlabel, ylabel, filename):
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 6))
    bars = ax.bar(labels, values, color='steelblue', edgecolor='white')

    # Add value labels on bars
    for bar, value in zip(bars, values):
        ax.text(
            bar.get_x() + bar.get_width() / 2,
            bar.get_height() + max(values) * 0.01,
            f'{value:,.0f}', ha='center', va='bottom', fontsize=9
        )

    ax.set_title(title, fontsize=14, pad=15)
    ax.set_xlabel(xlabel)
    ax.set_ylabel(ylabel)
    plt.xticks(rotation=45, ha='right')
    plt.tight_layout()

    path = os.path.join(OUTPUT_DIR, filename)
    plt.savefig(path, dpi=150, bbox_inches='tight')
    plt.close()
    return path

Generazione di grafici a linee

I grafici a linee mostrano gli andamenti nel tempo. Utilizzarli per dati di serie temporali: vendite giornaliere, crescita degli utenti nell'arco di più mesi o metriche delle prestazioni negli sprint.

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt
import os

OUTPUT_DIR = '/tmp/agent_charts'
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

def create_line_chart(x_values, y_values, title, xlabel, ylabel, filename, label=None):
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 5))
    ax.plot(x_values, y_values, marker='o', linewidth=2, markersize=5,
            color='darkorange', label=label or ylabel)

    # Highlight min and max points
    max_idx = y_values.index(max(y_values))
    min_idx = y_values.index(min(y_values))
    ax.annotate(f'Max: {max(y_values):,.0f}',
                xy=(x_values[max_idx], y_values[max_idx]),
                xytext=(5, 10), textcoords='offset points', color='green')

    ax.set_title(title, fontsize=14, pad=15)
    ax.set_xlabel(xlabel)
    ax.set_ylabel(ylabel)
    ax.grid(True, alpha=0.3)
    plt.xticks(rotation=45, ha='right')
    plt.tight_layout()

    path = os.path.join(OUTPUT_DIR, filename)
    plt.savefig(path, dpi=150, bbox_inches='tight')
    plt.close()
    return path

Generazione di grafici a dispersione

I grafici a dispersione evidenziano le relazioni tra due variabili numeriche, come la correlazione tra spesa pubblicitaria e ricavi o tra dimensione dell'ordine e tempi di consegna.

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import os

OUTPUT_DIR = '/tmp/agent_charts'
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

def create_scatter_chart(x_values, y_values, title, xlabel, ylabel, filename, add_trendline=True):
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6))
    ax.scatter(x_values, y_values, alpha=0.6, color='royalblue', edgecolors='white', s=60)

    if add_trendline and len(x_values) > 2:
        z = np.polyfit(x_values, y_values, 1)
        p = np.poly1d(z)
        x_line = sorted(x_values)
        ax.plot(x_line, p(x_line), 'r--', alpha=0.7, label='Trend')
        ax.legend()

    # Compute and show correlation
    corr = np.corrcoef(x_values, y_values)[0, 1]
    ax.text(0.05, 0.95, f'r = {corr:.2f}', transform=ax.transAxes,
            fontsize=10, verticalalignment='top')

    ax.set_title(title, fontsize=14, pad=15)
    ax.set_xlabel(xlabel)
    ax.set_ylabel(ylabel)
    plt.tight_layout()

    path = os.path.join(OUTPUT_DIR, filename)
    plt.savefig(path, dpi=150, bbox_inches='tight')
    plt.close()
    return path

Generazione di istogrammi

Gli istogrammi mostrano la distribuzione di una singola variabile numerica, ad esempio come sono distribuiti i valori degli ordini, l'età dei clienti o i tempi di risposta.

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import os

OUTPUT_DIR = '/tmp/agent_charts'
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

def create_histogram(values, title, xlabel, filename, bins=20):
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 5))
    n, bin_edges, patches = ax.hist(values, bins=bins, color='mediumseagreen',
                                     edgecolor='white', alpha=0.8)

    # Add mean and median lines
    mean_val = np.mean(values)
    median_val = np.median(values)
    ax.axvline(mean_val, color='red', linestyle='--', label=f'Mean: {mean_val:.1f}')
    ax.axvline(median_val, color='blue', linestyle='--', label=f'Median: {median_val:.1f}')

    ax.set_title(title, fontsize=14, pad=15)
    ax.set_xlabel(xlabel)
    ax.set_ylabel('Frequency')
    ax.legend()
    plt.tight_layout()

    path = os.path.join(OUTPUT_DIR, filename)
    plt.savefig(path, dpi=150, bbox_inches='tight')
    plt.close()
    return path

Codifica base64 per la risposta dell'agent

Dopo aver salvato il grafico come file PNG, codificarlo in base64 in modo da poterlo restituire come stringa serializzabile in JSON nel risultato dello strumento. Il chiamante potrà quindi eseguirne il rendering o visualizzarlo.

import base64

def file_to_base64(filepath):
    with open(filepath, 'rb') as f:
        return base64.b64encode(f.read()).decode('utf-8')

def create_chart_result(chart_path, chart_type, caption):
    b64 = file_to_base64(chart_path)
    return {
        'type': 'image',
        'chart_type': chart_type,
        'format': 'png',
        'base64': b64,
        'caption': caption,
        'file_path': chart_path
    }

# Usage after creating a chart
path = create_bar_chart(['Q1', 'Q2', 'Q3', 'Q4'], [12000, 15000, 18000, 22000],
                        'Quarterly Revenue', 'Quarter', 'Revenue ($)', 'revenue.png')
result = create_chart_result(path, 'bar', 'Quarterly revenue showing consistent growth')
print(f'Chart encoded: {len(result["base64"])} chars')

Generazione delle didascalie

Un grafico senza didascalia costringe il lettore a interpretarlo autonomamente. Chiedere al LLM di generare una didascalia di una frase che descriva l'informazione principale visibile nel grafico.

def generate_chart_caption(chart_type, data_summary, question):
    prompt = f'''A {chart_type} chart was generated to answer: "{question}"

Data summary:
{data_summary}

Write a single clear sentence describing the most important insight shown in the chart.
Focus on the key finding, not on describing what type of chart it is.

Caption:'''
    caption = llm_call(prompt).strip()
    # Ensure it ends with a period
    if caption and not caption.endswith('.'):
        caption += '.'
    return caption

# Example
caption = generate_chart_caption(
    chart_type='bar',
    data_summary='Q1: $12k, Q2: $15k, Q3: $18k, Q4: $22k (83% total growth)',
    question='How did quarterly revenue trend this year?'
)
print(caption)
# -> "Revenue grew consistently each quarter, with Q4 nearly doubling Q1 figures."

Selezione automatica del tipo di grafico

Domande diverse richiedono tipi di grafico diversi. Anziché codificare rigidamente quale grafico utilizzare, lasciare che sia il LLM a decidere in base alle caratteristiche dei dati e al tipo di domanda.

import json

CHART_TYPE_PROMPT = '''Choose the best chart type to answer this question.

Question: {question}
Data has columns: {columns}
Data sample: {sample}

Available chart types:
- bar: comparing values across categories
- line: trends over time
- scatter: relationship between two numeric variables
- histogram: distribution of one numeric variable
- pie: composition/proportions (use sparingly)

Return JSON: {{"chart_type": "bar", "x": "category_column", "y": "value_column",
              "title": "Chart title", "xlabel": "X label", "ylabel": "Y label"}}'''

def select_chart_type(question, df):
    sample = df.head(3).to_dict(orient='records')
    response = llm_call(CHART_TYPE_PROMPT.format(
        question=question,
        columns=list(df.columns),
        sample=json.dumps(sample, default=str)
    ))
    return json.loads(response)

Strumento unificato per la generazione di grafici

Riunire tutti i tipi di grafico in un unico strumento che gli agent possono chiamare. Se non viene specificato, lo strumento seleziona automaticamente il tipo di grafico, lo crea, lo codifica e genera una didascalia.

import pandas as pd

def generate_chart(df_name, question, chart_type=None, filename=None):
    df = dataframes.get(df_name)
    if df is None:
        return {'error': f'{df_name!r} not found'}

    # Auto-select chart type if not specified
    if not chart_type:
        spec = select_chart_type(question, df)
    else:
        spec = {'chart_type': chart_type}

    ct = spec.get('chart_type', 'bar')
    x_col = spec.get('x', df.columns[0])
    y_col = spec.get('y', df.select_dtypes(include='number').columns[0])
    title = spec.get('title', question[:60])
    fname = filename or f'chart_{ct}.png'

    x_vals = df[x_col].tolist()
    y_vals = df[y_col].tolist()

    if ct == 'bar':
        path = create_bar_chart(x_vals, y_vals, title, x_col, y_col, fname)
    elif ct == 'line':
        path = create_line_chart(x_vals, y_vals, title, x_col, y_col, fname)
    elif ct == 'histogram':
        path = create_histogram(y_vals, title, y_col, fname)
    else:
        path = create_scatter_chart(x_vals, y_vals, title, x_col, y_col, fname)

    caption = generate_chart_caption(ct, f'{x_col} vs {y_col}', question)
    return create_chart_result(path, ct, caption)

Grafici con più serie e raggruppati

Quando si confrontano più gruppi (ad esempio i ricavi per area geografica nel tempo), utilizzare grafici raggruppati o con più serie. Matplotlib supporta più linee nello stesso grafico e grafici a barre raggruppate con offset.

import matplotlib
matplotlib.use('Agg')
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import os

OUTPUT_DIR = '/tmp/agent_charts'
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

def create_grouped_bar_chart(categories, series_data, title, xlabel, ylabel, filename):
    n_groups = len(categories)
    n_series = len(series_data)
    bar_width = 0.8 / n_series
    x = np.arange(n_groups)

    fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6))
    colors = ['steelblue', 'darkorange', 'forestgreen', 'crimson']

    for i, (label, values) in enumerate(series_data.items()):
        offset = (i - (n_series - 1) / 2) * bar_width
        ax.bar(x + offset, values, bar_width, label=label,
               color=colors[i % len(colors)], alpha=0.85)

    ax.set_xticks(x)
    ax.set_xticklabels(categories, rotation=30, ha='right')
    ax.set_title(title, fontsize=14, pad=15)
    ax.set_xlabel(xlabel)
    ax.set_ylabel(ylabel)
    ax.legend()
    plt.tight_layout()

    path = os.path.join(OUTPUT_DIR, filename)
    plt.savefig(path, dpi=150, bbox_inches='tight')
    plt.close()
    return path

Verifica delle conoscenze

Perché il backend Agg di matplotlib deve essere impostato prima di importare pyplot in un agent lato server?

Rispondi nella lezione interattiva

Riepilogo: generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni

Gli agent dei dati generano grafici impostando il backend Agg di matplotlib (senza GUI), creando grafici con plt.savefig(), usando la codifica base64 per il trasporto JSON e generando didascalie scritte dal LLM che evidenziano le informazioni principali.

Quattro tipi di grafico essenziali: barre (confronti tra categorie), linee (serie temporali), dispersione (correlazioni con retta di tendenza), istogrammi (distribuzioni). La selezione automatica del tipo di grafico consente al LLM di scegliere la visualizzazione più adatta in base alle caratteristiche dei dati e alla domanda dell'utente.

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Domande Frequenti

La lezione «Generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso AI Agents, passa a CoddyKit PRO. Il corso AI Agents include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni»?

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Quanto tempo richiede la lezione «Generazione automatizzata di grafici e visualizzazioni»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

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