D3.js - 绘制图表

D3.js 用于创建静态 SVG 图表。它有助于绘制以下图表 -

条形图
圆形图
饼形图
圆环图
折线图
气泡图等

本章介绍如何在 D3 中绘制图表。让我们详细了解其中的每一个。

条形图

条形图是最常用的图形类型之一，用于显示和比较不同离散类别或组的数量、频率或其他度量（例如平均值）。该图的构造方式是不同条形的高度或长度与它们所代表的类别的大小成正比。

x 轴（水平轴）代表不同的类别，没有刻度。y 轴（垂直轴）有刻度，表示测量单位。条形可以垂直或水平绘制，具体取决于类别的数量以及类别的长度或复杂性。

绘制条形图

让我们使用 D3 在 SVG 中创建一个条形图。对于此示例，我们可以使用条形图的rect 元素和文本元素来显示与条形图相对应的数据值。

要使用 D3 在 SVG 中创建条形图，请按照以下步骤操作。

步骤 1 -在 rect 元素中添加样式- 让我们将以下样式添加到 rect 元素中。

svg rect {
   fill: gray;
}

步骤 2 -在文本元素中添加样式- 添加以下 CSS 类以将样式应用于文本值。将此样式添加到 SVG 文本元素。它的定义如下 -

svg text {
   fill: yellow;
   font: 12px sans-serif;
   text-anchor: end;
}

这里，Fill 用于应用颜色。文本锚用于将文本定位到条的右端。

步骤 3 -定义变量- 让我们在脚本中添加变量。下面对此进行解释。

<script>
   var data = [10, 5, 12, 15];
   var width = 300,
      scaleFactor = 20,
      barHeight = 30;
</script>

这里，

宽度- SVG 的宽度。
Scalefactor - 缩放到屏幕上可见的像素值。
Barheight - 这是水平条的静态高度。

步骤 4 -附加 SVG 元素- 让我们使用以下代码在 D3 中附加 SVG 元素。

var graph = d3.select("body")
   .append("svg")
   .attr("width", width)
   .attr("height", barHeight * data.length);

在这里，我们将首先选择文档主体，创建一个新的 SVG 元素，然后附加它。我们将在这个 SVG 元素内构建条形图。然后，设置SVG的宽度和高度。高度的计算方式为条形高度 * 数据值的数量。

我们将条形高度设为 30，数据数组长度为 4。然后 SVG 高度计算为 barheight* datalength，即 120 px。

步骤 5 -应用转换- 让我们使用以下代码在 bar 中应用转换。

var bar = graph.selectAll("g") 
   .data(data)
   .enter()
   .append("g")
   .attr("transform", function(d, i) {
      return "translate(0," + i * barHeight + ")";
   });

在这里，里面的每个条对应一个元素。因此，我们创建组元素。我们的每个组元素都需要一个一个地放置在另一个之下以构建水平条形图。让我们采用一个转换公式：索引 * 条形高度。

步骤 6 -将矩形元素附加到条形图- 在上一步中，我们附加了组元素。现在使用以下代码将矩形元素添加到栏中。

bar.append("rect")
   .attr("width", function(d) {
      return d * scaleFactor;
   })
   .attr("height", barHeight - 1);

此处，宽度为（数据值 * 比例因子），高度为（条形高度 - 边距）。

步骤 7 -显示数据- 这是最后一步。让我们使用以下代码在每个条形图上显示数据。

bar.append("text")
   .attr("x", function(d) { return (d*scaleFactor); })
   .attr("y", barHeight / 2)
   .attr("dy", ".35em")
   .text(function(d) { return d; });

这里，宽度定义为（数据值*比例因子）。文本元素不支持填充或边距。因此，我们需要给它一个“dy”偏移量。这用于垂直对齐文本。

步骤 8 -工作示例- 完整的代码列表如以下代码块所示。创建网页barcharts.html并添加以下更改。

条形图.html

现场演示

<html>
   <head>
      <script type = "text/javascript" src = "https://d3js.org/d3.v4.min.js"></script>
      <style>
         svg rect {
            fill: gray;
         }
         
         svg text {
            fill: yellow;
            font: 12px sans-serif;
            text-anchor: end;
         }
      </style>
   </head>

   <body>
      <script>
         var data = [10, 5, 12, 15];
         
         var width = 300 
            scaleFactor = 20, 
            barHeight = 30;
         
         var graph = d3.select("body")
            .append("svg")
            .attr("width", width)
            .attr("height", barHeight * data.length);
         
         var bar = graph.selectAll("g")
            .data(data)
            .enter()
            .append("g")
            .attr("transform", function(d, i) {
               return "translate(0," + i * barHeight + ")";
            });
         bar.append("rect").attr("width", function(d) {
            return d * scaleFactor;
         })
         
         .attr("height", barHeight - 1);
         
         bar.append("text")
            .attr("x", function(d) { return (d*scaleFactor); })
            .attr("y", barHeight / 2)
            .attr("dy", ".35em")
            .text(function(d) { return d; });
      </script>
   </body>
</html>

现在请求您的浏览器，您将看到以下响应。

圆形图

圆形图是一种圆形统计图形，它被分成多个切片以说明数字比例。

绘制圆形图

让我们使用 D3 在 SVG 中创建一个圆形图表。为此，我们必须遵循以下步骤 -

步骤 1 -定义变量- 让我们在脚本中添加变量。它显示在下面的代码块中。

<script>
   var width = 400;
   var height = 400;
   var data = [10, 20, 30];
   var colors = ['green', 'purple', 'yellow'];
</script>

这里，

宽度- SVG 的宽度。
高度- SVG 的高度。
数据- 数据元素数组。
颜色- 将颜色应用于圆形元素。

步骤 2 -附加 SVG 元素- 让我们使用以下代码在 D3 中附加 SVG 元素。

var svg = d3.select("body")
   .append("svg")
   .attr("width", width)
   .attr("height", height);

步骤 3 -应用变换- 让我们使用以下代码在 SVG 中应用变换。

var g = svg.selectAll("g")
   .data(data)
   .enter()
   .append("g")
   .attr("transform", function(d, i) {
      return "translate(0,0)";
   })

这里，

var g = svg.selectAll(“g”) - 创建组元素来保存圆圈。

.data(data) - 将我们的数据数组绑定到组元素。

.enter() - 为我们的组元素创建占位符。

.append(“g”) - 将组元素附加到我们的页面。

.attr("transform", function(d, i) {
   return "translate(0,0)";
})

在这里，翻译用于相对于原点定位元素。

步骤 4 -附加圆形元素- 现在，使用以下代码将圆形元素附加到组中。

g.append("circle")

现在，使用以下代码将属性添加到组中。

.attr("cx", function(d, i) {
   return i*75 + 50;
})

在这里，我们使用每个圆中心的 x 坐标。我们将圆的索引乘以 75，并在圆之间添加 50 的填充。

接下来，我们设置每个圆中心的 y 坐标。这用于统一所有圆，其定义如下。

.attr("cy", function(d, i) {
   return 75;
})

接下来，设置每个圆的半径。它的定义如下，

.attr("r", function(d) {
   return d*1.5;
})

这里，半径乘以数据值以及常数“1.5”以增加圆的大小。最后，使用以下代码为每个圆圈填充颜色。

.attr("fill", function(d, i){
   return colors[i];
})

步骤 5 -显示数据- 这是最后一步。让我们使用以下代码显示每个圆上的数据。

g.append("text")
   .attr("x", function(d, i) {
      return i * 75 + 25;
   })
   .attr("y", 80)
   .attr("stroke", "teal")
   .attr("font-size", "10px")
   .attr("font-family", "sans-serif")
   .text(function(d) {
      return d;
   });

步骤 6 -工作示例- 完整的代码列表如以下代码块所示。创建一个网页Circlecharts.html并在其中添加以下更改。

圆图.html

现场演示

<html>
   <head>
      <script type = "text/javascript" src = "https://d3js.org/d3.v4.min.js"></script>
   </head>

   <body>
      <script>
         var width = 400;
         
         var height = 400;
         
         var data = [10, 20, 30];
         
         var colors = ['green', 'purple', 'yellow'];
         
         var svg = d3
            .select("body")
            .append("svg")
            .attr("width", width)
            .attr("height", height);
         
         var g = svg.selectAll("g")
            .data(data)
            .enter()
            .append("g")
            .attr("transform", function(d, i) {
               return "translate(0,0)";
            })
         
         g.append("circle").attr("cx", function(d, i) {
            return i*75 + 50;
         })
         
         .attr("cy", function(d, i) {
            return 75;
         })
  
         .attr("r", function(d) {
            return d*1.5;
         })
         
         .attr("fill", function(d, i){
            return colors[i];
         })
         
         g.append("text").attr("x", function(d, i) {
            return i * 75 + 25;
         })
         
         .attr("y", 80)
         .attr("stroke", "teal")
         .attr("font-size", "10px")
         .attr("font-family", "sans-serif").text(function(d) {
            return d;
         });
      </script>
   </body>
</html>

现在，请求您的浏览器，以下将是响应。

饼形图

饼图是一种圆形统计图。它被分成切片以显示数字比例。让我们了解如何在 D3 中创建饼图。

绘制饼图

在开始绘制饼图之前，我们需要了解以下两种方法 -

d3.arc() 方法和
d3.pie() 方法。

让我们详细了解这两种方法。

d3.arc() 方法- d3.arc() 方法生成弧。您需要设置圆弧的内半径和外半径。如果内半径为 0，则结果将是饼图，否则结果将是圆环图，这将在下一节中讨论。

d3.pie()方法- d3.pie()方法用于生成饼图。它从数据集中获取数据并计算饼图每个楔形的起始角度和结束角度。

让我们按照以下步骤绘制饼图。

步骤 1 -应用样式- 让我们将以下样式应用到弧元素。

.arc text {
   font: 12px arial;
   text-anchor: middle;
}

.arc path {
   stroke: #fff;
}

.title {
   fill: green;
   font-weight: italic;
}

在这里，填充用于应用颜色。文本锚点用于将文本定位到圆弧的中心。

步骤 2 -定义变量- 在脚本中定义变量，如下所示。

<script>
   var svg = d3.select("svg"),
      width = svg.attr("width"),
      height = svg.attr("height"),
      radius = Math.min(width, height) / 2;
</script>

这里，

宽度- SVG 的宽度。
高度- SVG 的高度。
半径- 可以使用 Math.min(width, height) / 2 函数计算；

步骤 3 -应用变换- 使用以下代码在 SVG 中应用以下变换。

var g = svg.append("g")
   .attr("transform", "translate(" + width / 2 + "," + height / 2 + ")");

现在使用d3.scaleOrdinal函数添加颜色，如下所示。

var color = d3.scaleOrdinal(['gray', 'green', 'brown', 'orange']);

步骤 4 -生成饼图- 现在，使用下面给出的函数生成饼图。

var pie = d3.pie()
   .value(function(d) { return d.percent; });

在这里，您可以绘制百分比值。需要一个匿名函数来返回d.percent并将其设置为饼图值。

步骤 5 -定义饼楔的弧- 生成饼图后，现在使用下面给出的函数为每个饼楔定义弧。

var arc = d3.arc()
   .outerRadius(radius)
   .innerRadius(0);

在这里，该弧将被设置为路径元素。计算出的半径设置为outerradius，而innerradius设置为0。

步骤 6 -在楔形中添加标签- 通过提供半径在饼形楔形中添加标签。它的定义如下。

var label = d3
   .arc()
   .outerRadius(radius)
   .innerRadius(radius - 80);

步骤 7 -读取数据- 这是重要的一步。我们可以使用下面给出的函数读取数据。

d3.csv("populations.csv", function(error, data) {
   if (error) {
      throw error;
   }
});

此处，populations.csv包含数据文件。d3.csv函数从数据集中读取数据。如果数据不存在，则会抛出错误。我们可以将此文件包含在您的 D3 路径中。

步骤 8 -加载数据- 下一步是使用以下代码加载数据。

var arc = g.selectAll(".arc")
   .data(pie(data))
   .enter()
   .append("g")
   .attr("class", "arc");

在这里，我们可以将数据分配给数据集中每个数据值的组元素。

步骤 9 -附加路径- 现在，附加路径并将类“arc”分配给组，如下所示。

arcs.append("path")
   .attr("d", arc)
   .attr("fill", function(d) { return color(d.data.states); });

这里，fill 用于应用数据颜色。它取自d3.scaleOrdinal函数。

步骤 10 -附加文本- 使用以下代码在标签中显示文本。

arc.append("text")
   .attr("transform", function(d) { 
      return "translate(" + label.centroid(d) + ")"; 
   })
.text(function(d) { return d.data.states; });

这里，SVG 文本元素用于显示标签中的文本。我们之前使用d3.arc()创建的标签弧返回一个质心点，它是标签的位置。最后，我们使用d.data.browser提供数据。

步骤 11 -附加组元素- 附加组元素属性并添加类标题来为文本着色并使其斜体，这在步骤 1 中指定并在下面定义。

svg.append("g")
   .attr("transform", "translate(" + (width / 2 - 120) + "," + 20 + ")")
   .append("text")
   .text("Top population states in india")
   .attr("class", "title")

步骤 12 -工作示例- 为了绘制饼图，我们可以获取印度人口的数据集。该数据集显示了虚拟网站中的人口，其定义如下。

人口.csv

states,percent
UP,80.00
Maharastra,70.00
Bihar,65.0
MP,60.00
Gujarat,50.0
WB,49.0
TN,35.0

让我们为上述数据集创建一个饼图可视化。创建一个网页“piechart.html”并在其中添加以下代码。

<!DOCTYPE html>
<html>
   <head>
      <style>
         .arc text {
            font: 12px arial;
            text-anchor: middle;
         }
         
         .arc path {
            stroke: #fff;
         }
        
        .title {
            fill: green;
            font-weight: italic;
         }
      </style>
      
      <script type = "text/javascript" src = "https://d3js.org/d3.v4.min.js"></script>
   </head>

   <body>
      <svg width = "400" height = "400"></svg>
      <script>
         var svg = d3.select("svg"),
            width = svg.attr("width"),
            height = svg.attr("height"),
            radius = Math.min(width, height) / 2;
        
         var g = svg.append("g")
            .attr("transform", "translate(" + width / 2 + "," + height / 2 + ")");

         var color = d3.scaleOrdinal([
            'gray', 'green', 'brown', 'orange', 'yellow', 'red', 'purple'
         ]);
         
         var pie = d3.pie().value(function(d) { 
            return d.percent; 
         });
         
         var path = d3.arc()
            .outerRadius(radius - 10).innerRadius(0);
        
         var label = d3.arc()
            .outerRadius(radius).innerRadius(radius - 80);
         
         d3.csv("populations.csv", function(error, data) {
            if (error) {
               throw error;
            }
            
            var arc = g.selectAll(".arc")
               .data(pie(data))
               .enter()
               .append("g")
               .attr("class", "arc");
            
            arc.append("path")
               .attr("d", path)
               .attr("fill", function(d) { return color(d.data.states); });
        
            console.log(arc)
        
            arc.append("text").attr("transform", function(d) { 
               return "translate(" + label.centroid(d) + ")"; 
            })
            
            .text(function(d) { return d.data.states; });
         });
         
         svg.append("g")
            .attr("transform", "translate(" + (width / 2 - 120) + "," + 20 + ")")
            .append("text").text("Top population states in india")
            .attr("class", "title")
      </script>
   </body>
</html>