可視化庫(kù)的設(shè)計(jì)空間總結(jié)

原文:可視化庫(kù)的設(shè)計(jì)空間

組件使用形式上可以大致分成三種:

  • 聲明式

    如echarts中json配置方式
{  "x":  "time",  "y":  "price",  "series":  [  ...  ]  }
  • 命令式

    如d3
const chart = new Chart ();
chart.addAxis ( new XAxis (...)); 
chart.addSeries ( new LineSeries (...));
  • 組件式

    在react或vue中使用,如react-though
<Chart>
 <XAxis />
 <LineSeries /> 
</Chart>

按抽象層次可分:

  • 圖形操作庫(kù)(Graphics Libraries)

    它們可表達(dá)能力最強(qiáng),同時(shí)開(kāi)發(fā)成本也最高,更接近原生的API,Canvas、WebGL。
    這類庫(kù)有:Processing, p5*js, Raphael, Rough.js, three.js, PhiloGL, luma.gl, two.js, PixiJS, react-rough, react-three-fiber。
  • 低抽象搭建單元(Low-level Building Blocks)

    非常獨(dú)立也非常靈活。這類庫(kù)中的組件有各自明確的作用,可以組合使用(也可和其他庫(kù)組合)創(chuàng)造出圖表。組合方式有大致的約束條件,留給開(kāi)發(fā)很大的發(fā)揮空間。
    最經(jīng)典的例子就是D3
const x = d3.scaleBand().rangeRound([0, width]);
const y = d3.scaleLinear().range([height, 0]);
const svg = d3.select("svg").attr("width", width).attr("height", height);
x.domain(data.map(d = >d.date));
y.domain([0, d3.max(data, d = >d.value)]);
svg.selectAll("bar").data(data).enter().append("rect").style("fill", "steelblue").attr("x", d = >x(d.date)).attr("width", x.band()).attr("y", d = >y(d.value)).attr("height", d = >(height - y(d.value)));
  • 圖形語(yǔ)法庫(kù)(Visualization Grammars)

    介于高抽象搭建單元和底抽象搭建單元之間。典型的庫(kù)有ggplot2Vega-Lite、G2、Muze。

與英語(yǔ)等語(yǔ)言的語(yǔ)法如何定義詞性(名詞、動(dòng)詞等)并給出將這些詞性組合成有意義的句子的結(jié)構(gòu)類似,圖形語(yǔ)法也定義了自己的部分,并提供了一種將它們組合起來(lái)描述輸出圖形的結(jié)構(gòu)。這種嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)正是它們區(qū)別于低抽象搭建單元的原因。統(tǒng)計(jì)圖表使用可以分成以下六個(gè)部分來(lái)描述:
DATA:從數(shù)據(jù)集創(chuàng)建變量的一些操作
TRANS:各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(例如排序)
SCALE:數(shù)量級(jí)變換(例如log)
COORD:坐標(biāo)系(例如極坐標(biāo))
ELEMENT:圖形(例如點(diǎn))以及對(duì)應(yīng)的視覺(jué)屬性(顏色等)
GUIDE:一些輔助元素(例如坐標(biāo)軸、圖例等)

  • 高抽象搭建單元(High-level Building Blocks)

    典型的庫(kù)有ECharts、Highcharts、Plotly、deck.gl,以及基于React的Victory、 React-Vis、 Semiotic。

如果低抽象搭建單元相當(dāng)于樂(lè)高塊,可以非常自由地進(jìn)行各式各樣的組合,這些高抽象搭建單元就像提前組裝好的較大模塊。
與圖形語(yǔ)法類似,高抽象搭建單元需要以一定的規(guī)則和其他組件組合才能創(chuàng)造出一個(gè)圖表。不過(guò),兩者之間有些常見(jiàn)的不同之處:

  • 有些圖表庫(kù)將坐標(biāo)軸和數(shù)據(jù)量變換結(jié)合起來(lái)。而在圖形語(yǔ)法中SCALE是一個(gè)組件,而坐標(biāo)軸只是GUIDE中的一部分;
  • 高抽象搭建單元庫(kù)會(huì)在各種地方灌入數(shù)據(jù),通常是隨著樣式系列設(shè)置中。而圖形語(yǔ)法將數(shù)據(jù)處理(DATA)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(TRANS)分開(kāi),只有在ELEMENT 模塊中會(huì)引用字段名或者變量;
  • 它是更寬泛意義上的“無(wú)圖表類型”,也會(huì)包含一些為更加復(fù)雜圖表而封裝特殊邏輯的系列或者圖層,比如河流圖。這種其實(shí)更接近第5個(gè)分類——圖表組件庫(kù)。不過(guò),它仍然不像圖表組件庫(kù)那樣添加一個(gè)圖表類型就能開(kāi)發(fā)出一個(gè)完整的圖表。
    舉個(gè)例子,箱線圖可以用圖形語(yǔ)法描述成柱圖和線圖的圖層組合(例如Vega-Lite就會(huì)這么做)。在高抽象層次的圖表庫(kù),可能為了方便起見(jiàn),會(huì)定義一個(gè)組合兩個(gè)圖層并且封裝交互邏輯的CandlestickSeries組件。然后用CandlestickSeries圖層再加上坐標(biāo)軸、網(wǎng)格線,即可創(chuàng)建出箱線圖。而圖表組件庫(kù)會(huì)直接提供一個(gè)包含坐標(biāo)軸、網(wǎng)絡(luò)線等所有元素的CandlestickChart組件,開(kāi)發(fā)者只需要灌入數(shù)據(jù)即可。
  • 圖表組件庫(kù)(Chart Templates)

    圖表庫(kù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于開(kāi)箱即用,上手方便。開(kāi)發(fā)者只需要選擇一種圖表類型,將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)處理成要求的格式灌入即可。
    這類圖表庫(kù)可以只有一個(gè)圖表組件,也可以數(shù)百個(gè)圖表組件。每個(gè)組件通過(guò)圖表類型來(lái)引用,比如Bar(柱圖)、Pie(餅圖)、Area(面積圖)、Calendar(日歷圖)等。

有些庫(kù)提供了幾種不同抽象層次的封裝。例如:
dc.js 既有圖表組件,又有高抽象搭建單元
G2Plot 是基于圖表語(yǔ)法庫(kù)G2上的圖表組件庫(kù)
react-vis 既有高抽象搭建單元,也有圖表組件
而D3事實(shí)上也是穿梭于幾個(gè)層級(jí)之間。例如,d3-scale 從圖形語(yǔ)法的層面定義了scale的模塊;而 d3-shape更接近于底層圖形庫(kù)。

g2Plot 圖標(biāo)庫(kù)
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