D3.js
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| 开发者 | Mike Bostock、Jeffrey Heer、Vadim Ogievetsky与社群 |
|---|---|
| 首次发布 | 2011年2月18日 |
| 当前版本 |
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| 源代码库 | |
| 编程语言 | JavaScript |
| 类型 | 数据可视化、JavaScript函数库 |
| 许可协议 | BSD许可证 |
| 网站 | d3js |
D3.js（D3或Data-Driven Documents）是一个使用动态图形进行资料可视化的JavaScript程序库。与W3C标准兼容，并且利用广泛实现的SVG、JavaScript和CSS标准，改良自早期的Protovis程序库。与其他的程序库相比，D3对视图结果有很大的可控性。D3是2011年面世的，同年的8月发布了2.0.0版。到2021年9月，D3已被更新到了7.0.3版[2]。
D3.js已被数十万个网站使用[3]，最常被运用在在线新闻网站呈现交互式图形、呈现数据资料的图表和呈现含有地理信息的资料。另外SVG的输出功能也使得D3.js能用于印刷出版物的绘制上。
历史
[编辑]在D3.js开发之前已经有出现过许多尝试做资料可视化的包，例如Prefuse，Flare和Protovis程序库，他们都可以视为D3.js的前身。然而Prefuse和Flare皆有缺点，皆不能只透过浏览器完成渲染，皆须要透过额外插件来完成。
例如2005年发布的Prefuse是一个资料可视化程序库，但是它需要透过网页的Java插件才能于浏览器中呈现；而Flare是2007年发布的另一个资料可视化工具包，由于其是使用ActionScript编程语言开发，因此也需要额外插件，即Flash插件才能完成渲染。
2009年，斯坦福大学的史丹佛可视化团队（Stanford Visualization Group）的杰佛瑞·赫尔、迈克·保斯托和瓦迪姆·欧格菲兹齐利用开发Prefuse和Flare的经验开始用Javscript开发了可从给定资料产生SVG图形的Protovis程序库。而Protovis程序库在业界和学界皆有一定的知名度[4]。
2011年，史丹佛可视化团队停止开发Protovis，并开始开发新的资料可视化程序库，借由之前开发Protovis的经验，开发出了D3.js程序库，在注重于Web标准的同时提供了更丰富的平台也有了更好的性能[5]。
技术原理
[编辑]D3.js透过预先建立好迁入于网页中的JavaScript函数来选择网页元素、建立SVG元素、调整CSS来呈现资料，并且也可以设置动画、动态改变对象状态或加入工具提示来完成用户交互功能。使用简单的D3.js函数就能够将大型的数据数据结构与SVG对象进行绑定，并且能生成格式化文本和各种图表。其数据数据结构的格式可以是JSON、CSV（以逗号分隔的资料）或GeoJSON，也可以透过自己写JavaScript函数来读取其他或自定义格式的资料，例如Shapefile[6]。
对象选择
[编辑]D3.js所使用的对象选择方式是透过使用CSS样式选择器来选择一个或多个或一组文档对象模型对象，然后透过类似jQuery的方式控制所选的对象[7]。例如，选择所有的<p>...</p>网页元素，将之改成方形类别、移动位置、并更换颜色为淡紫色在D3.js中只要使用简单的代码即可完成：
d3.selectAll("p") // 選擇所有 <p> 網頁元素
.style("color", "lavender") // 將顏色 "color" 樣式改成 "lavender" 淡紫色 (薰衣草色)
.attr("class", "squares") // 將 "class" 改成 "squares"
.attr("x", 50); // 將屬性值 "x" (水平位置) 改為 50px
动态改变对象状态
[编辑]透过D3.js定义的对象成员函数function transition (name)则可以在一定时间内平滑地改变对象的属性或样式的值，例如可以在500毫秒内逐渐将所有的<p>...</p>网页元素渐变为粉红色：
d3.selectAll("p") // 選擇所有 <p> 網頁元素
.transition("trans_1") // 定義一個transition，命名為"trans_1"
.delay(0) // 觸發後延遲0毫秒後開始動畫
.duration(500) // 漸變時間500毫秒
.ease(d3.easeLinear) // 使用線性漸變，並且....
.style("color", "pink"); // ...並且最終變為粉紅色
资料绑定
[编辑]
D3.js有提供一高级应用例如设置与对象相关系，或者将加载的资料直接绘成对象。在D3.js中，可以将资料与对象绑定，如此一来，当资料读入之后根据资料产生对应具有相关的属性（形状、颜色或数值等）和行为（动画或事件等）的SVG对象[8][9][10]。
// 資料
var countriesData = [
{ name:"Ireland", income:53000, life: 78, pop:6378, color: "black"},
{ name:"Norway", income:73000, life: 87, pop:5084, color: "blue" },
{ name:"Tanzania", income:27000, life: 50, pop:3407, color: "grey" }
];
// 建立svg網頁物件
var svg = d3.select("#hook").append("svg")
.attr("width", 120)
.attr("height", 120)
.style("background-color", "#D0D0D0");
// 從資料建立關聯的svg網頁元素
svg.selectAll("circle") // 建立還不存在的圓形樣板
.data(countriesData) // 綁定資料
.enter() // 對每個資料......
.append("circle") // 綁定資料列中的......資料到圓形
.attr("id", function(d) { return d.name }) // 圓形的id為國家名
.attr("cx", function(d) { return d.income / 1000 }) // 圓形的x坐標位置為收入
.attr("cy", function(d) { return d.life }) // 圓形的y坐標位置為預期收入
.attr("r", function(d) { return d.pop / 1000 *2 }) // 圓形的半徑為國家人口數
.attr("fill", function(d) { return d.color }); // 給表示不同國家的圓形不同顏色
资料读取
[编辑]
D3.js除了有提供将加载的资料直接绘成对象的功能之外，也支持从文件读取资料并直接生成SVG图像。此应用使得D3.js可以用简单的代码完成与地理信息相关的资料可视化，而新版本的D3.js也改善了地理座标的转换系统[11]，因此能准确地呈现包含地理信息的图表，例如“japan.json”中存了日本的GeoJSON地理信息，则D3.js可以直接并加载并显示日本地图：
d3.json("japan.json", function(topodata) {//載入JSON檔案
var features = topojson.feature(//從GeoJSON中取出日本地形
topodata,
topodata.objects["japan"]
).features;
var path = d3.geo.path().projection(
d3.geo.mercator()
.center([138,37]) //指定為日本經緯度位置
.scale(6000) //放大至符合圖形大小
);
d3.select("svg")
.selectAll("path") // 建立還不存在的路徑物件樣板
.data(features) // 綁定日本地形資料
.enter() // 對所有的物件.....
.append("path") // 插入路徑物件
.attr("d",path); // 路徑物件的路徑依照日本經緯度位置填入地形資料
});
然而许多政府机关提供的文件皆为Shapefile，而由于D3.js也可以透过自己写JavaScript函数或引用他第三方程式库来读取其他例如Shapefile的资料[6]：
//需先引入Shapefile庫
shapefile.open("japan.shp") //載入日本的Shapefile檔案
.then(source => source.read()
.then(function log(result) { //若Shapefile載入完畢
if (result.done) return;
console.log(result.value); //印出載入到的地理資訊
//下同
}))
.catch(error => console.error(error.stack));
根据资料产生节点
[编辑]当文件顺利读入并与D3.js对象绑定之后，一般D3.js在使用上基本上会明确地用.enter()函数、暗示更新的函数以及.exit()函数来调用资料集中范围内的资料，其中，d3.js没有“update()”函数，需要自行时做对应功能来完成enter、update以及exit流程[12]。接在.enter()函数后方的指令会作用在所有资料上并设置到前一段指令selectAll()选择的网页元素中所有未就绪的网页元素。[13]
其他特色
[编辑]除了D3.js之外亦有许多可以抓取并处理资料的程序库，例如jQuery，但D3.js与jQuery不同于，D3.js使用了数据驱动化来更有效地处理资料，例如，原先使用循环来处理资料，并且要预先把网页元素产生出来，而D3.js则可以使用select或selectAll来批量完成资料处理，并会会视情况自动生成所需的网页元素，而使得网页有更多的弹性，也能支持能动态地即时地作出反应的交互性功能[14]。
相关程序库
[编辑]Three.js
[编辑]D3.js可以与Three.js结合，透过结合了D3.js的资料可视化、图表产生与Three.js的WebGL特性可以实现三维资料可视化、图表的呈现[15]。
参考文献
[编辑]- ^ Release 7.9.0. 2024年3月12日 [2024年3月22日].
- ^ 引用错误：没有为名为
d3 Releases的参考文献提供内容 - ^ Websites using D3. Wappalyzer. [2018-09-11]. （原始内容存档于2018-09-11）.
- ^ Academic example: Savva, Manolis; Kong, Nicholas; Chhajta, Arti; Li, Feifei; Agrawala, Maneesh; Heer, Jeffrey, ReVision: Automated Classification, Analysisand Redesign of Chart Images, ACM User Interface Software & Technology, 2011 [2013-01-23], （原始内容存档于2018-04-04）
- ^ 5.0 5.1 Bostock, Michael; Ogievetsky, Vadim; Heer, Jeffrey, D3: Data-Driven Documents, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (IEEE Press), October 2011, 17 (12): 2301–2309 [2018-09-11], PMID 22034350, doi:10.1109/TVCG.2011.185, （原始内容存档于2018-09-05）
- ^ 6.0 6.1 Streaming Shapefile Parser. [2018-09-12]. （原始内容存档于2018-08-15）.
- ^ Bostock, Ogievetsky & Heer 2011[5], chap. 3
- ^ Bostock, Mike, Thinking with Joins, 2012-02-05 [2018-09-12], （原始内容存档于2014-05-28）
- ^ A Pen by Lopez Hugo. Codepen.io. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-03-22）.
- ^ Edit fiddle. JSFiddle.net. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-12-28）.
- ^ 李建兴. D3.js 5.0釋出，支援非同步樣版、導入專業資料配色法. ithome.com. 2018-04-18 [2018-09-16]. （原始内容存档于2018-09-16）.
- ^ SVG D3.js - Enter、Update 和 Exit. oxxostudio.tw. 2015-09-17 [2018-10-06]. （原始内容存档于2018-10-06）.
- ^ Three Little Circles. Mbostock.github.io. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-07-19）.
- ^ 何宗谕. 初探D3.js ─ 資料視覺化的利器. 计算机及信息网络中心电子报 (台湾大学). 2017-03-20, 第0040期 [2018-09-16]. ISSN 2077-8813. （原始内容存档于2018-02-02）.
- ^ sghall. D3Three.js. github.com. [2018-09-13]. （原始内容存档于2018-06-11）.
延伸阅读
[编辑]- D3.js入门相关文章
- Murray, Scott, Interactive Data Visualization for the Web, An Introduction to Designing with D3 1st, Sebastopol, California: O’Reilly Media, March 2013 [2018-09-12], ISBN 978-1-4493-3973-9, （原始内容存档于2018-09-15）
- Timms, Simon, Social Data Visualization with HTML5 and JavaScript 1st, Birmingham: Packt Publishing, September 2013 [2018-09-12], ISBN 978-1-7821-6654-2, （原始内容存档于2014-08-02）
- D3.js高级相关文章
- Dewar, Mike, Steele, Julie; Blanchette, Meghan , 编, Getting Started with D3, Creating Data-Driven Documents 1st, Sebastopol, California: O’Reilly Media, June 2012, ISBN 978-1-4493-2879-5
- Qi Zhu, Nick, Data Visualization with D3.js Cookbook 1st, Birmingham: Packt Publishing, October 2013 [2018-09-12], ISBN 978-1-7821-6216-2, （原始内容存档于2014-07-24）
- 其他D3.js相关文章
- Newton, Thomas; Villarreal, Oscar, Learning D3.js Mapping, Birmingham: Packt Publishing: 126, 2014 [2018-09-12], ISBN 9781783985609, （原始内容存档于2018-09-13）
- Navarro Castillo, Pablo, Mastering D3.js, Birmingham: Packt Publishing: 352, 2014 [2018-09-12], ISBN 9781783286270, （原始内容存档于2018-09-13）
- Teller, Swizec, Data Visualization with d3.js, Birmingham: Packt Publishing: 194, 2013 [2018-09-12], ISBN 9781782160007, （原始内容存档于2018-09-13）
- Viau, Christophe, Developing a D3.js Edge: Constructing Reusable D3 Components and Charts, Bleeding Edge Press: 268, 2013 [2018-09-12], ISBN 9781939902023, （原始内容存档于2014-09-03）
- Meeks, Elijah, D3.js in Action, Manning Publications: 325, 2014 [2018-09-12], ISBN 9781617292118, （原始内容存档于2019-09-24）
- Maclean, Malcolm, D3 Tips and Tricks, Leanpub: 580, 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
- King, Ritchie, Visual Storytelling with D3: An Introduction to Data Visualization in JavaScript, Addison-Wesley Data & Analytics Series: 288, 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
- 影片资源
- Gopal, Nikhil, D3 and CoffeeScript: A Python Programmer's Introduction to Web Visualizations, Sebastopol, California: O’Reilly Media, October 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
- King, Ritchie, D3 Visualization LiveLessons: An Introduction to Data Visualization in JavaScript, Addison-Wesley Professional, December 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
外部链接
[编辑]
- 官方网站
- D3.js Gallery（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Blocksplorer（页面存档备份，存于互联网档案馆）, search for blocks by methods used
