D3視覺化：（2）Bar Chart with D3js

拖更了好久，最近畢業的手續辦的差不多了，應該可以回來了...

系列傳送門：

1. D3視覺化：（1）初次見面，SVG與D3的魅力
2. D3視覺化：（2）Bar Chart with D3js
3. 更新中...

知識點：

• d3資料繫結
• 柱狀圖畫法
• 座標軸
• 比例尺

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資料讀入

資料視覺化的第一步還是資料讀取，在d3中可以使用d3.csv非常方便的讀取資料，它會返回一個Promise物件。

csv檔案是以逗號,分隔的資料內容，本地使用的csv資料如下,檔名為data.csv：

country,population
China,1415046
India,1354052
United States,326767
Indonesia,266795
Brazil,210868
Pakistan,200814
Nigeria,195875
Bangladesh,166368
Russia,143965
Mexico,130759
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首先將資料讀入，程式碼如下：

const data = d3.csv('data.csv').then(data => {
    console.log(data))
})
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可以看到，控制檯輸出了一個陣列，陣列中的每條資料均是一個物件，型別為{country:xx, population:xx}

當然，人數自然應該是Number型別的，同時，為了將人數轉換為單位個，將所有資料都擴大一千倍，即：

const data = d3.csv('data.csv').then(data => {
    data.forEach(element => {
        element.population = +element.population * 1000
    });  //處理完資料，就可以開始畫圖了
    render(data)
})
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畫柱狀圖

HTML檔案與上一節相同，都是僅包含了一個<svg></svg>標籤，首先選擇svg:

const svg = d3.select('svg');
const height = +svg.attr('height');
const width = +svg.attr('width');

const render = data => {

} //根據已有資料，畫圖渲染的函式
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資料繫結

將資料繫結到DOM上，是D3最大的特色。d3.select與d3.selectAll返回選擇集，但其本身是沒有資料的，通過data()函式，可以將資料與之繫結。相關函式有兩個：

• selection.datum([value]) 選擇集上的每個元素都繫結相同的元素value
• selection.data(values[,key]) 選擇集上每一個元素分別繫結陣列values的每一項，key是一個鍵函式，用於指定繫結陣列時的規則。

datum用比較少，這裡主要用到的是data()，將已處理好的資料繫結在dom上。

update、enter和exit

在進行資料繫結的時候，不一定資料和元素個數就是相同的，這個時候就需要一個動態的處理，這就需要用到updata、enter、和exit了。

• update() 當對應的元素正好滿足時 （ 繫結資料數量 = 對應元素 ） 實際上並不存在這樣一個函式，只是為了要與之後的 enter 和 exit 一起說明才想象有這樣一個函式。但對應元素正好滿足時，直接操作即可，後面直接跟 text ，style 等操作即可。
• enter() 當對應的元素不足時 （ 繫結資料數量 > 對應元素 ） 當對應的元素不足時，通常要新增元素，使之與繫結資料的數量相等。後面通常先跟 append 操作。
• exit() 當對應的元素過多時 （ 繫結資料數量 < 對應元素 ） 當對應的元素過多時，通常要刪除元素，使之與繫結資料的數量相等。後面通常要跟 remove 操作。

本專案主要用到了enter，因為頁面中只有svg標籤，我們需要做的是根據資料內容，在svg中畫<rect>來表示柱狀圖。 理解 Update、Enter、Exit

render函式

有了以上的概念，就可以開始畫圖了

const render = data => {
    svg.selectAll('rect').data(data)  //選擇`rect`並繫結資料data，但這個時候沒有元素，因此使用enter
        .enter().append('rect')
        .attr('width',width)
        .attr('height','30px')
}
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這樣更新檢視，就可以看到已經有影象出來了。但是隻能看到一個黑色的長方形。因為目前圖形並不能反映任何資料，只是單純的固定'width'的長方形。為此，需要用上資料，但是因為資料可能很大或者很小，為了讓其能夠正好顯示的檢視中，需要使用到比例尺。

比例尺

D3中有很多比例尺，本例中主要使用到了線性比例尺(scaleLinear)和序數比例尺(scaleBand)

線性比例尺可以將domain的內容線性對映到range的一個範圍內，這樣，就可以保證無論初始數值多大或多小，都能夠很好的適應畫當前檢視。 對映關係：

序數比例尺不是一個連續的比例尺，domain()中使用一個陣列，range()是一個連續域。 對映關係：

因此，加上兩個方向的比例尺，讓柱狀圖的雛形開始慢慢出現吧：

const render = data => {
    const xScale = d3.scaleLinear()
        .domain([0,d3.max(data, d => d.population)])
        .range([0,width]) //最大值將檢視空間充滿
    const yScale = d3.scaleBand()
        .domain(data.map(d => d.country))
        .range([0,height])

    svg.selectAll('rect').data(data)  //選擇`rect`並繫結資料data，但這個時候沒有元素，因此使用enter
        .enter().append('rect')
        .attr('y',d => yScale(d.country))
        .attr('width',d => xScale(d.population)) //寬度根據資料
        .attr('height',yScale.bandwidth()) //高度由比例尺自動生成
}
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這樣子，就有一個雛形了，效果如下：

程式碼優化

首先，重新審視下程式碼，發現其中d => d.population以及d => d.country在比例尺設定以及使用時出現了多次，如果需要修改，又是程式碼中多處的重複修改。為此，對其進行一個處理，如下：

const render = data => {
    const xValue = d => d.population; //優化
    const yValue = d => d.country;  //優化

    const xScale = d3.scaleLinear()
        .domain([0,d3.max(data,xValue)]) //優化
        .range([0,width]) 
    const yScale = d3.scaleBand()
        .domain(data.map(yValue))  //優化
        .range([0,height])

    svg.selectAll('rect').data(data) 
        .enter().append('rect')
        .attr('y',d => yScale(yValue(d)))   //優化
        .attr('width',d => xScale(xValue(d))) //優化
        .attr('height',yScale.bandwidth()) 
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座標軸

使用margin來優化佈局

下圖所示是margin的佈局示意圖，因為直接按照svg的height和width撐滿畫布將導致沒有多餘的位置放置座標軸等，所以這裡使用一個margin來對佈局重新規劃。

程式碼如下：

const margin = {left:50,top:10,right:20,bottom:30};
const innerHeight = height - margin.top - margin.bottom;
const innerWidth = width - margin.left - margin.right;
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其中innerHeight和innerWidth是柱狀圖的實際佔有高度，因此，柱狀圖的程式碼可以修改為：

    const xScale = d3.scaleLinear()
        .domain([0, d3.max(data,xValue)])
        .range([0, innerWidth]) //將 width 改為 innerWidth
    const yScale = d3.scaleBand()
        .domain(data.map(yValue))
        .range([0, innerHeight]) //將height 改為 innerHeight
    const g = svg.append('g')
        .attr('transform', `translate(${margin.left},${margin.top})`) //加入新元素g,整體移動maring.left和margin.top
    g.selectAll('rect').data(data)  
        .enter().append('rect')
        .attr('y',d => yScale(yValue(d)))
        .attr('width', d => xScale(xValue(d)))
        .attr('height',yScale.bandwidth())
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增加座標軸

座標軸的繪製，是d3通過<svg>中的<path> <text> <line>實現的，用到的函式如axisLeft axisBottom等，繪製一般分為一下幾個步驟：

• 建立座標軸 var axisX = d3.axisLeft(xScale)根據比例尺建立座標軸
• 建立新的<g>組 var gAxis = svg.append('g')
• 插入座標軸 axisX(gAxis) 或者 在上一步直接svg.append('g').call(axisX)

因此，本例中座標軸新增可以這樣：

    g.append('g').call(d3.axisLeft(yScale)); //左邊顯示country
    g.append('g').call(d3.axisBottom(xScale))
        .attr('transform',`translate(0,${innerHeight})`) //雖然是bottom，但是預設位置並不在下，需要移動至下方
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增加間隙

現在柱狀圖還是很醜的狀態，應該增加一點間隙，讓它看起來更加美觀，這就非常簡單了，在yScale上使用padding屬性。

    const yScale = d3.scaleBand()
        .domain(data.map(yValue))
        .range([0, innerHeight])
        .padding(0.15)   //增加了這個屬性
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修改樣式

為了讓柱狀圖看起來更美觀，增加一些css樣式，樣式如下：

body html{
            margin:0;
            overflow: hidden;
        }
        rect {
            fill:steelblue;
        }
        text {
            font-size: 1.1em;
        }
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最終效果

注意

由於chrome的安全原因限制，在本地使用d3.csv讀取本地檔案時是會遇到問題的，並不支援file//: 讀取內容。 因此，程式碼在github中是可以正常運轉，但是本地可能無法正常運作， 可以開一個本地伺服器，將程式碼放置上。

完整程式碼

完整程式碼詳見：d3系列教程原始碼