数据可视化

一、数据可视化设计

嵌套模型（Nested Model）

Domain: 目标用户
Abstration: what展示什么，why用户的要求
idiom: how怎么展示

数据集类型 Dataset Types

数据类型 Data Types

Item, link, attribute, position, grid

属性类型 Attribute Types

Data Abstraction

任务模式Task Abstraction

数据结构 Idiom Structure

• Marks (items,links)
• Channels (attributes): change appearance of marks based on attributes

Marks for items:

Marks for links:

Channels: 

 Expressiveness of Channels:

Channel Effectiveness

Accuracy, Discriminability, Separability, popup

Color颜色设计

 

• Color palette：univariate, bivariate 色盘
• Color deficiency：red&green，blue&yellow，white&black
• Color space：RGB，HSV
• Color contrast & naming

数据交互Interaction

 

关系网络

1. node-link

2. Adjacency matrix 邻接矩阵

邻接矩阵和node-link比较：

3. Tree 树 

二、SVG可缩放矢量图形（Scalable Vector Graphics）

svg可以直接嵌套html中

Ⅰ.形状 Shapes

• 矩形
• 圆形
• 椭圆
• 线
• 折线
• 多边形
• 路径

Ⅱ. Text文本

I love SVG

Ⅲ. Stroke 属性

• stroke：定义一条线，文本或元素轮廓颜色
• stroke-width：定义了一条线，文本或元素轮廓厚度
• stroke-linecap：定义不同类型的开放路径的终结 butt,round,square
• stroke-dasharray：用于创建虚线

Ⅳ.其他css属性 

Transform: translate, scale, rotate 2d转换，缩放，旋转

三、d3.js

使用Web标准做数据可视化的JavaScript库。 D3帮助我们使用SVG, Canvas 和 HTML技术让数据生动有趣。 D3将强大的可视化，动态交互和数据驱动的DOM操作方法完美结合，让我们可以充分发挥现代浏览器的功能，自由的设计正确的可视化界面。

svg与canvas

svg是及其形状都是标签形式的，就像提供了很多各种形状，你选择图形给上贴。而且每个形状都支持事件以及属性。
canvas是给你一个画板，给你一个笔，调api绘制来绘制图形。
svg可以很轻松的捕捉鼠标事件，比如鼠标移入到矩形等等。也可以直接操作某个形状的属性。
canvas只能先捕获事件，然后定位，计算是否在某个形状上。绘制大数据量时，性能比较好。

d3和echarts

echart是配置式的，需要按照文档进行配置即可。
d3是需要通过调用api，先处理数据转换。绘制，加入交互。

所以目前推荐在常规交互下的图表使用echarts，定制度较高或者重交互的图表可以使用d3js使用svg绘制。

官方使用文档

D3js: Data-Driven Documents

API文档：d3/API.md at main · d3/d3 · GitHub

代码

• D3 Query

var body = d3.select("body"); //选择文档中的body元素
var p1 = body.select("p");      //选择body中的第一个p元素
var p = body.selectAll("p");    //选择body中的所有p元素
var id = body.select("#id"); //选择body中id元素
var class = body.select(".class");//选择body中class类元素

• D3 Scales 比例尺

var dataset = [1.2, 2.3, 0.9, 1.5, 3.3];

var min = d3.min(dataset);
var max = d3.max(dataset);

var linear = d3.scale.linear()
        .domain([min, max])
        .range([0, 300]);

linear(0.9);    //返回 0
linear(2.3);    //返回 175
linear(3.3);    //返回 300

• D3 Axes 坐标轴

//定义坐标轴
var axis = d3.svg.axis() //坐标轴组件
     .scale(linear)      //指定比例尺
     .orient("bottom")   //指定刻度的方向
     .ticks(7);          //指定刻度的数量

//在 SVG 中添加坐标轴
svg.append("g").call(axis);

• Margin

const margin = {top:60, bottom:60, left:200, right:30};

//append group
const g = svg.append('g').attr('id','maingroup')
    .attr('transform',`translate(${margin.left},${margin.top})`);

• Data Binding (enter,update,remove) 数据绑定

• update()

当对应的元素正好满足时 （ 绑定数据数量 = 对应元素 )，实际上并不存在这样一个函数，只是为了要与之后的 enter 和 exit 一起说明才想象有这样一个函数。但对应元素正好满足时，直接操作即可，后面直接跟 text ，style 等操作即可。

• enter()

当对应的元素不足时 （ 绑定数据数量 > 对应元素 ），当对应的元素不足时，通常要添加元素，使之与绑定数据的数量相等。后面通常先跟 append 操作。

• exit()

当对应的元素过多时 （ 绑定数据数量 < 对应元素 ），当对应的元素过多时，通常要删除元素，使之与绑定数据的数量相等。后面通常要跟 remove 操作。

•  bar chart柱状图

g.selectAll(".bar").data(data).enter()
.append("rect")
.attr("class","bar")
.attr("x",0)
.attr("y", d => yScale(d.name))
.attr("width", d => xScale(d.value))
.attr("height", d=>yScale.bandwidth())
.attr("fill","steelblue");

• Data Loading数据加载
• Color

d3.rgb()
d3.scaleOrdinal()

• transition 动画

•  交互事件

var circle = svg.append("circle");

circle.on("click", function(){
    //在这里添加交互内容
});


var rects = svg.selectAll(".MyRect")
        .data(dataset)
        .enter()
        .append("rect")
        .attr("class","MyRect")   //把类里的 fill 属性清空
        .attr("fill","steelblue")       //填充颜色不要写在CSS里
        .on("mouseover",function(d,i){
            d3.select(this)
                .attr("fill","yellow");
        })
        .on("mouseout",function(d,i){
            d3.select(this)
                .transition()
                .duration(500)
                .attr("fill","steelblue");
        });

//或者用d3-tips
const tip= d3.tip()
    .attr("class","d3-tip")
    .html(function(d){
    return d.value;
})
svg.call(tip);
selection.on("click", function(d){
    tip.show(d);
    tip.hide(d);
});

d3-tip写tooltip： 使用 d3-tip 向 d3 条形图添加工具提示_allway2的博客-CSDN博客_d3 tips

总结通用架子

我们可以看到，d3js做图表比较麻烦，所有的内容基本需要自己调用api绘制，正是这样可控性高，可以很轻松的实现各种图表定制。

d3实现一个交互图表。我们其实都是需要这三步：
第一步，初始化，与数据发生变化无关的相关参数，dom及对象
第二步，绘制函数，将数据进行绑定，绘制出与数据相关的形状及对象。
第三步，加入交互，各种交互事件，定时更新等等。

常见图表的绘制

柱状图，折线，散点图：直接使用比例尺，即可换算位置和大小。
d3-chord：制作玄图
d3.pie：制作饼图，环图，仪表盘
d3-geo：制作地图
d3-force：力导图
d3-hierarchy：树图，树矩形图，包等等
d3.histogram:直方图
交互类：
d3-zoom：实现缩放
d3-drag：实现拖动

案例&模板

D3

问题汇总

• d3.format可用类型，以及SI前缀？

exponent （e），geneal（g），fixed（f），integer（d），round（r），%，SI前缀（s）

• d3.csv等文件读取时是异步操作要注意

References

可视化工具D3教程_Laulliam的博客-CSDN博客_d3