數據可視化技術

張樂，男，1975年9月出生，教授，大連理工大學博士後，清華大學國內訪問學者。現任沈陽大學信息工程學院副院長，遼寧省高校優秀人才，沈陽大學優秀中青年骨幹教師。目前主要從事控制理論與控制工程、系統工程等學科領域的科研和教學工作，主編出版教材1部，校級精品課（計算機原理及應用）負責人。獲省自然學術成果獎3項，主持完成校級教改立項2項。

目 錄

 

第1章　數據可視化概論 1

1.1　數據可視化發展歷史 1

1.1.1　數據可視化在中國的發展史  1

1.1.2　數據可視化世界發展簡史 4

1.2　數據可視化的作用與優勢 9

1.2.1　數據可視化的優勢 10

1.2.2　數據可視化的作用 11

1.3　數據可視化的未來趨勢 11

1.3.1　數據可視化面臨的挑戰 11

1.3.2　數據可視化的發展趨勢 12

1.4　可視分析學 12

1.4.1　可視分析學概述 13

1.4.2　可視分析學的應用 13

1.5　數據可視化類型 15

本章小結 20

第2章　數據可視化技術基礎 21

2.1　數據對象與屬性類型 21

2.1.1　數據對象 21

2.1.2　屬性定義 22

2.1.3　屬性類型 23

2.2　基本數據統計方法 25

2.2.1　集中趨勢的度量 25

2.2.2　離散趨勢的度量 28

2.2.3　數據相似性的度量 30

2.3　數據可視化圖像及視覺基礎 32

2.3.1　視覺基礎 32

2.3.2　圖像色彩 33

2.3.3　視覺通道及類型 34

本章小結 36

第3章　數據可視化方法 37

3.1　數據可視化流程 37

3.1.1　數據可視化的流程 37

3.1.2　數據收集和準備 38

3.1.3　數據清洗 39

3.1.4　數據處理 40

3.1.5　數據分析 42

3.1.6　數據可視化及工具選擇 43

3.2　可視化映射方法 44

3.2.1　可視化圖形標記方法 44

3.2.2　可視化圖像編碼方法 45

3.3　數據可視化設計軟件 47

3.3.1　Tableau 47

3.3.2　QlikView  49

3.3.3　Power BI 50

3.3.4　D3.js 52

3.3.5　ggplot2 53

3.3.6　Matplotlib 55

本章小結 56

第4章　可視化工具D3基礎 57

4.1　技術基礎 57

4.1.1　HTML基礎 57

4.1.2　JavaScript 66

4.1.3　XML 72

4.2　D3開發基礎 73

4.2.1　D3入門 73

4.2.2　D3的數據集選擇 74

4.2.3　數據綁定 76

4.2.4　元素的基本操作 77

4.2.5　加載外部數據 79

本章小結 80

第5章　基本圖形繪制 81

5.1　SVG基礎知識 81

5.1.1　圖片存儲方式 81

5.1.2　SVG的概念及優勢 83

5.1.3　SVG的添加方式 84

5.2　色彩基礎 85

5.3　SVG基礎圖形設計 88

5.3.1　SVG的XML元素 88

5.3.2　濾鏡和漸變 100

5.4　Canvas圖形繪制操作 107

5.4.1　Canvas元素的定義語法 107

5.4.2　繪制直線 108

5.4.3　繪制矩形 110

5.4.4　圓弧生成器 111

5.4.5　色彩效果 113

5.4.6　添加圖片效果 116

5.4.7　符號生成器 117

5.4.8　圖形疊加效果 117

5.5　綜合圖形繪制實例 119

5.5.1　實例一 119

5.5.2　實例二 120

本章小結 122

第6章　比例尺及坐標軸 123

6.1　比例尺 123

6.1.1　序數比例尺 123

6.1.2　時間比例尺 126

6.1.3　顏色比例尺 126

6.1.4　線性比例尺 128

6.1.5　面積比例尺 132

6.1.6　其他比例尺 132

6.2　坐標軸 133

6.2.1　 添加坐標軸 133

6.2.2　繪制坐標軸 134

6.3　繪制有坐標軸的折線圖 140

6.4　繪制有坐標軸的柱狀圖 143

6.5　繪制有坐標軸的散點圖 145

本章小結 148

第7章　圖像動態效果的實現 149

7.1　SVG圖像動態效果的實現 149

7.1.1　SVG的動畫效果 150

7.1.2　符號生成器 154

7.2　D3動態效果的實現 156

7.2.1　D3動態效果 156

7.2.2　D3實現動態的方法 156

7.2.3　實現簡單的動態效果 157

7.3　交互可視化效果的實現 160

7.3.1　交互的定義 160

7.3.2　添加交互的方法 161

7.4　數據可視化動態效果應用 166

本章小結 178

第8章　可視化布局設計 179

8.1　力導圖 180

8.1.1　力導圖的概念和屬性 180

8.1.2　力導圖的布局步驟 181

8.1.3　力導圖的實例 184

8.2　餅狀圖 186

8.2.1　餅狀圖的屬性 186

8.2.2　餅狀圖的布局步驟 186

8.2.3　餅狀圖的實例 188

8.3　弦圖 189

8.3.1　弦圖的原理和屬性 190

8.3.2　弦圖的布局步驟 191

8.3.3　弦圖的實例 193

8.4　樹狀圖 197

8.4.1　樹狀圖布局的屬性 197

8.4.2　樹狀圖的布局步驟 198

8.4.3　樹狀圖的實例 200

8.5　集群圖 203

8.5.1　集群圖的原理和屬性 203

8.5.2　集群圖的布局步驟 204

8.5.3　集群圖的實例 206

8.6　捆圖 208

8.6.1　捆圖布局的屬性 208

8.6.2　捆圖的布局步驟 208

8.6.3　捆圖的實例 211

8.7　打包圖 213

8.7.1　打包圖布局的屬性 213

8.7.2　打包圖的布局步驟 214

8.7.3　打包圖的實例 216

8.8　直方圖 218

8.8.1　直方圖的數學知識和屬性 218

8.8.2　直方圖的布局步驟 220

8.8.3　直方圖的實例 221

8.9　分區圖 225

8.9.1　分區圖布局的屬性 225

8.9.2　分區圖的布局步驟 225

8.9.3　分區圖的實例 227

8.10　堆棧圖 229

8.10.1　堆棧圖布局的屬性 229

8.10.2　堆棧圖的布局步驟 229

8.10.3　堆棧圖的實例 231

8.11　矩陣樹圖 233

8.11.1　矩陣樹圖布局的屬性 233

8.11.2　矩陣樹圖的布局步驟 234

8.11.3　矩陣樹圖的實例 236

本章小結 239

參考文獻 241