D3可视化库的使用指南

大数据技术原理与应用

D3 的全称是(Data-Driven Documents),顾名思义可以知道是一个被数据驱动的文档。听名字有点抽象,说简单一点,其实就是一个 JavaScript 的函数库,使用它主要是用来做数据可视化的。本教程主要介绍D3一些最基本的使用方法,以及生成一些比较简单的图表。学习 D3 最好的地方是:http://d3js.org/

D3可视化库的安装

D3 是一个 JavaScript 函数库,并不需要通常所说的“安装”。它只有一个文件,在 HTML 中引用即可。有两种方法:

  1. 下载 D3.js 的文件
    解压后,在 HTML 文件中包含相关的 js 文件即可。

  2. 还可以直接包含网络的链接,这种方法较简单:

<script src="http://d3js.org/d3.v3.min.js" charset="utf-8"></script>

但使用的时候要保持网络连接有效,不能在断网的情况下使用。

预备知识

学习D3可视化库需要的一些基础知识如下:

  • HTML:超文本标记语言,用于设定网页的内容
  • CSS:层叠样式表,用于设定网页的样式
  • JavaScript:一种直译式脚本语言,用于设定网页的行为
  • DOM:文档对象模型,用于修改文档的内容和结构
  • SVG:可缩放矢量图形,用于绘制可视化的图形

基本操作

1、添加元素

d3.select("body").append("p").text("New paragraph!");

为选择body标签,为之添加一个p标签,并设置它的内容为New paragraph!

源代码:

<html>  
    <head>  
        <meta charset="utf-8">  
       <title>D3测试</title>  
       <script type="text/javascript" src="http://d3js.org/d3.v3.min.js"> </script>  
    </head>  
    <body>  
    <script type="text/javascript">  
           d3.select("body").append("p").text("New paragraph!");        
    </script>  
    </body>  
</html>  

效果:

效果图效果图

2、数据绑定

D3可以处理哪些类型的数据?

它会接受几乎任何数字数组,字符串,或对象(本身包含其他数组或键/值对)。它可以处理JSON和GeoJSON

源代码

<!DOCTYPE html>  
<html>  
  <head>  
    <title>testD3-1.html</title>  
    <script type="text/javascript" src="http://d3js.org/d3.v3.min.js"></script> 
  </head>  

  <body>  
    This is my HTML page. <br>  
  </body>  
  <script type="text/javascript">  
  var dataset = [ 5, 10, 15, 20, 25 ];  

  d3.select("body").selectAll("p")  
    .data(dataset)  
    .enter()  
    .append("p")  
    .text("New paragraph!");  
  </script>  
</html>  

语法说明:

  • d3.select("body")
    查找DOM中的body。

  • selectAll("p")
    选择DOM中的所有段落。由于没有存在,这将返回一个空的选择。这个选择为空,代表段落很快就会存在。

  • data(dataset)
    计数和分析我们的数据值。有五个值,之后我们的数据集执行了5次,每个值一次。

  • enter()
    绑定数据和DOM元素。这个方法将数据传递到DOM中。如果数据值比相应的DOM元素多,就用enter()创建一个新元素的占位符。

  • append("p")
    通过enter()创建的占位符 在DOM中插入一个p元素。

  • text("New paragraph!")
    为新创建的p标签插入一个文本值。

效果:

效果图效果图

3、用层画条形图

(1)、为同类层添加样式

div.bar {
    display: inline-block;
    width: 20px;
    height: 75px;   /* We'll override this later */
    background-color: teal;
}

(2)、声明要为某类层设置属性

.attr("class", "bar")

(3)、为每个特定的层设置属性

.style("height", function(d) {
    var barHeight = d * 5;  //Scale up by factor of 5
    return barHeight + "px";
});

(4)、设置层之间的间隔

margin-right: 2px;

源代码:

<!DOCTYPE html>  
<html>  
  <head>  
        <meta charset="utf-8">  
        <title>testD3-3-drawingDivBar</title>  
        <script type="text/javascript" src="http://d3js.org/d3.v3.min.js"> </script>  
    <style type="text/css">  

            div.bar {  
                display: inline-block;  
                width: 20px;  
                height: 75px;   /* Gets overriden by D3-assigned height below */  
                margin-right: 2px;  
                background-color: teal;  
            }  

        </style>  
    </head>  
    <body>  
        <script type="text/javascript">  

            var dataset = [ 5, 10, 15, 20, 25 ];  

            d3.select("body").selectAll("div")  
                .data(dataset)  
                .enter()  
                .append("div")  
                .attr("class", "bar")  
                .style("height", function(d) {  
                    var barHeight = d * 5;  
                    return barHeight + "px";  
                });  

        </script>  
    </body>  
</html>  

效果

效果图效果图

4、SVG概要

(1)、简单形状

SVG标签包含一些视觉元素,包括矩形,圆形,椭圆形,线条,文字和路径等。
基于像素的坐标系统,其中浏览器的左上角是原点(0,0)。x,y的正方向分别是右和下。
矩形。使用x和y的指定左上角的坐标,width和height指定的尺寸。绘制SVG的矩形可以这样写:

<rect x="0" y="0" width="500" height="50"/>  

圆。使用cx和cy,指定指定半径的中心的坐标,和ŗ表示半径。例如:

<circle cx="250" cy="25" r="25"/>  

椭圆。使用cx和cy,指定指定半径的中心的坐标,rx和ry分别指定x方向和y方向上圆的半径,例如:

<ellipse cx="250" cy="25" rx="100" ry="25"/>  

线。使用x1和Y1到指定线的一端的坐标,x2和y2指定的另一端的坐标。stroke指定描边使得线是可见的。例如:

<line x1="0" y1="0" x2="500" y2="50" stroke="black"/>

文本。使用 x和y指定文本的位置。例如:

1.  <text x="250" y="25">Easy-peasy</text>  

可以给文本设置样式。例如:

<text x="250" y="155" font-family="sans-serif" font-size="25" fill="gray">Easy-peasy</text>

(2)、SVG的默认样式

SVG的默认样式没有中风是黑色填充。如果你想别的,你就必须将样式应用到你的元素。常见的SVG性质:
1. 填充(fill) -颜色值。正如用CSS,颜色可以被指定为
* 命名的颜色- green
* 十六进制值- #3388aa或38A
* RGB值- RGB(10,150,20)
* RGB与Alpha透明度- RGBA(10,150,20,0.5)
2. 描边(stroke) -颜色值。
3. 描边宽度(stroke-width) -数字(通常以像素为单位)。
4. 不透明度(opacity) - 0.0(完全透明)和1.0(完全不透明)之间的数值。
5. 有了文字,也可以使用CSS样式,如:
* 字体家庭(font-family)
* 字体大小(font-size)

源代码

<!DOCTYPE html>  
<html>  
  <head>  
    <meta charset="utf-8">  
    <title>testD3-6-SVG.html</title>  
    <script type="text/javascript" src="http://d3js.org/d3.v3.min.js"></script>  
    <style type="text/css">  
        .pumpkin {  
            fill: yellow;  
           stroke: orange;  
               stroke-width: 5;  
       }  
   </style>  
   </head>  
   <body>  
   <script type="text/javascript"></script>  
   <svg width=500 height=960>  
       <rect x="0" y="0" width="500" height="50"/>  
       <ellipse cx="250" cy="225" rx="100" ry="25"/>  
       <line x1="0" y1="120" x2="500" y2="50" stroke="black"/>  
       <text x="250" y="155" font-family="sans-serif"   
               font-size="25" fill="gray">Easy-peasy</text>  
       <circle cx="25" cy="80" r="20"  
               fill="rgba(128, 0, 128, 0.75)"   
               stroke="rgba(0, 255, 0, 0.25)"   
               stroke-width="100"/>  
       <circle cx="75" cy="80" r="20"  
               fill="rgba(0, 255, 0, 0.75)"  
               stroke="rgba(0, 0, 255, 0.25)" stroke-width="10"/>  
       <circle cx="125" cy="80" r="20"  
               fill="rgba(255, 255, 0, 0.75)"  
               stroke="rgba(255, 0, 0, 0.25)" stroke-width="10"/>  
       <rect x="0" y="300" width="30" height="30" fill="purple"/>  
       <rect x="20" y="305" width="30" height="30" fill="blue"/>  
       <rect x="40" y="310" width="30" height="30" fill="green"/>  
       <rect x="60" y="315" width="30" height="30" fill="yellow"/>  
       <rect x="80" y="320" width="30" height="30" fill="red"/>  
       <circle cx="25" cy="425" r="22" class="pumpkin"/>  
       <circle cx="25" cy="525" r="20" fill="rgba(128, 0, 128, 1.0)"/>  
       <circle cx="50" cy="525" r="20" fill="rgba(0, 0, 255, 0.75)"/>  
       <circle cx="75" cy="525" r="20" fill="rgba(0, 255, 0, 0.5)"/>  
       <circle cx="100" cy="525" r="20" fill="rgba(255, 255, 0, 0.25)"/>  
       <circle cx="125" cy="525" r="20" fill="rgba(255, 0, 0, 0.1)"/>  
       <circle cx="25" cy="625" r="20" fill="purple"   
               stroke="green" stroke-width="10"  
               opacity="0.9"/>  
       <circle cx="65" cy="625" r="20" fill="green"  
               stroke="blue" stroke-width="10"  
               opacity="0.5"/>  
       <circle cx="105" cy="625" r="20" fill="yellow"  
               stroke="red" stroke-width="10"  
               opacity="0.1"/>  
   </svg>  
   </body>  
</html>  

效果

效果图效果图

5、散点图

(1)、一般的散点绘制
用二维数组表示每个点的坐标

//Width and height  
var w = 500;  
var h = 100;  

var dataset = [  
   [5, 20], [480, 90], [250, 50], [100, 33], [330, 95],  
   [410, 12], [475, 44], [25, 67], [85, 21], [220, 88]  
   ];  

//Create SVG element  
var svg = d3.select("body")  
    .append("svg")  
    .attr("width", w)  
    .attr("height", h);  

    svg.selectAll("circle")  
    .data(dataset)  
    .enter()  
    .append("circle")  
    .attr("cx", function(d) {  
        return d[0];  
    })  
    .attr("cy", function(d) {  
        return d[1];  
    })  
    .attr("r", 5);  

(2)、点的大小
控制半径

.attr("r", function(d) {  
  return Math.sqrt(h - d[1]);  
});  

(3)、点的文本
注意文本的位置与圆中心的位置

svg.selectAll("text")  
    .data(dataset)  
    .enter()  
    .append("text")  
    .text(function(d) {  
        return d[0] + "," + d[1];  
    })  
    .attr("x", function(d) {  
        return d[0];  
   })  
   .attr("y", function(d) {  
       return d[1];  
   })  
   .attr("font-family", "sans-serif")  
   .attr("font-size", "11px")  
   .attr("fill", "red");  

源代码:

<!DOCTYPE html>  
<html>  
  <head>  
        <meta charset="utf-8">  
        <title>testD3-9-drawScatterLot.html</title>  
        <script type="text/javascript" src="http://d3js.org/d3.v3.min.js"></script>  
    <style type="text/css">  
        </style>  
    </head>  
   <body>  
       <script type="text/javascript">  
           //Width and height  
           var w = 600;  
           var h = 100;  

           var dataset = [  
                           [5, 20], [480, 90], [250, 50], [100, 33], [330, 95],  
                           [410, 12], [475, 44], [25, 67], [85, 21], [220, 88]  
                         ];  

           //Create SVG element  
           var svg = d3.select("body")  
                       .append("svg")  
                       .attr("width", w)  
                       .attr("height", h);  

           svg.selectAll("circle")  
              .data(dataset)  
              .enter()  
              .append("circle")  
              .attr("cx", function(d) {  
                   return d[0];  
              })  
              .attr("cy", function(d) {  
                   return d[1];  
              })  
              .attr("r", function(d) {  
                   return Math.sqrt(h - d[1]);  
              });  

           svg.selectAll("text")  
              .data(dataset)  
              .enter()  
              .append("text")  
              .text(function(d) {  
                   return d[0] + "," + d[1];  
              })  
              .attr("x", function(d) {  
                   return d[0];  
              })  
              .attr("y", function(d) {  
                   return d[1];  
              })  
              .attr("font-family", "sans-serif")  
              .attr("font-size", "11px")  
              .attr("fill", "red");  
       </script>  

   </body>  
</html>  

效果:

效果图效果图