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File metadata and controls

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欢迎大家选修并加入数据可视化!

本代码库对应清华大学-计算机系春季学期课程《数据可视化》,由张松海老师任课。代码库内容主要围绕2020年开始新加入的D3.js编程讲解,其中的框架可作为大作业与其他可视化编程的基础,同时所有样例可供大家参考。任何同学有任何问题,欢迎在Github上issue或给我发邮件([email protected])。

D3.js课上用幻灯片(讲义):slides文件夹

D3.js课上录屏: 哔哩哔哩-BiliBili

数据可视化课程主页

先修条件(Prerequisites)

课程希望各位同学可以有编程基础,这里编程基础不限制哪门具体的语言(虽然更希望是JavaScript与Python)。关于可视化编程需要用到的编程语言(JavaScript),在D3.js介绍的时候,会一并为大家介绍。如果没有编程基础,也完全可以参与课程学习,但需要无编程基础的同学课下用额外的时间补习JavaScript的基础知识。

D3.js讲解大纲

Introduction

引言会为大家介绍D3周边的知识,包括HTML、JavaScript、Web环境配置等。对于本门课程而言,这些内容是学习D3.js所要了解的基础。Introduction中会包含使用D3所必备的知识,但对每个部分的讲解具体还是需要参考其专门的教学课程。

Manipulation

第二章节Manipulation会为大家介绍如何使用D3.js操控图元(SVG),包括对于select、append、attr这些基础函数使用与演示。同时,本次将为大家带来一个静态柱状图的编程实例,实例将加强大家对于图元操控的熟练度。

Data-Join

第三章节Data-Join将进入D3.js的一个核心机制:将图元与数据绑定。我们将介绍如何将数据与图元绑定,并如何通过数据设置图元属性。同时,本章节包含经典的Data-Join,即'enter'、'update'与'exit'三种数据绑定状态的用法与Data-Join的各种接口。实例为一个动态的散点图,来加强大家对于Data-Join的熟悉程度。

Path

第四章节的主角是'path',一个SVG中最强大的图元之一,仅凭这一种图元就可以实现线段、圆弧、地图、主题河流等多种可视化方案。当然,path的强大在于其'd'属性,而在HTML中,'d'属性的设置又略微复杂,而D3.js是如何帮助我们设置'd'属性的呢?实例会展现一个动态的折线图,让大家感受D3.js中的'd'属性设置。

Map, Interaction and CSS

第五章节较为特殊,我们将‘实现一个可交互的地图’贯穿整个章节。通过这个实例,会循序渐进的从‘如何使用D3展现一幅地图’,到‘如何在地图中加入交互’,再到如何通过层叠式样式表(CSS)来美化可视化效果,来为大家介绍地图、交互与CSS的内容。同时,本章节会介绍一个用于辅助D3.js但独立于它的库:D3-Tip,可让我们方便地在可视化图标上浮现对话框。

Stack

第六章节将介绍D3中的一个数据预处理机制:堆叠数据。D3中提供了很多方便、易用的数据预处理接口,本章节将会围绕其中一个来展开。实例会应用D3.js中的数据预处理机制,来完成一个堆叠的柱状图。

Tree & Graph

第七章:树与图,即对层级数据与网络数据的可视化,尽管在数据结构上前者是后者的特殊形式,但在可视化的实现上其实差别较大。本章将会介绍层级与网络数据的常见形式、常见的预处理形式、D3中提供的对于二者处理的接口。同时,本章节的实例将会是目前课程中最多的一次,首先有二者的直观可视化,同时也有两个带有属性值的层级数据可视化实例。

ToBeContinued

D3.js讲解2020年的最后一部分,会为大家介绍一些比较零散的知识点。比如让可视化更fancy、更实用的color-gradient、图片图元、自定义纹理、主题河流(技术路线简介)、坐标轴的Piecewise Scale、数字格式化等。同时,最后一章会为大家带入JavaScript中异步机制的使用!进而,将异步机制与D3.js中的transition结合,可以有更灵活的编程风格。最后的最后,会介绍渐变动画的自定义:transition.tween。

安装Python-Flask

为大家提供的框架本身搭建非常简单,即使用Python-Flask构建,其中的主要内容是我们课上会用到的Demo与一些我们制作的可视化展示。Python的安装请参考官方网站,安装后请打开命令行,输入如下命令安装服务器端需要的flask库:

pip install flask flask_cors

如果安装成功,即可直接运行服务器。

启动服务器

进入项目根目录(包含main.py的目录),打开命令行并输入如下指令:

python main.py

若出现如下类似的信息则表示服务器启动成功:

 * Serving Flask app "main" (lazy loading)
 * Environment: production
   WARNING: This is a development server. Do not use it in a production deployment.
   Use a production WSGI server instead.
 * Debug mode: on
 * Restarting with stat
 * Debugger is active!
 * Debugger PIN: 331-382-827
 * Running on http://0.0.0.0:11666/ (Press CTRL+C to quit)

示例导航

  • 操控SVG:链接
  • 柱状图:链接
  • 柱状图,图元可交互:链接
  • 堆叠柱状图:链接
  • Path:链接
  • 折线图,带上下浮动动画:链接
  • 动态气泡图:链接
  • 静态主题河流:链接
  • 动态主题河流与柱状图,从左到右逐渐展现流动过程,柱状图同时随主题河流发生改变:链接
  • 世界地图与交互:链接
  • 力(Force)、节点(Node)与边(Link):链接
  • 力跟随:链接

Acknowledgement

首先,非常感谢我的导师张松海教授对于D3.js讲解的支持与指导!同时,感谢周文洋同学与蔡韵同学的共同合作!也要感谢梁缘学长曾经的指导与帮助,和学长真的学习到了很多。当然,最要感谢的还是一起学习D3.js的每一名同学,希望大家都能有所收获,对课程有更多的意见与反馈,多批评、多指正!