可视化前端初探(一)--D3.js

一.D3.js 概述

1.D3 是什么
D3 的全称是（Data-Driven Documents），翻译过来就是一个被数据驱动的文档。简而言之，就是一个主要是用来做数据可视化的 JavaScript 的函数库。由于它本质上是 JavaScript ，所以用 JavaScript 也是可以实现所有功能的，但它能大大减小你的工作量，尤其是在数据可视化方面，D3 已经将生成可视化的复杂步骤精简到了几个简单的函数，你只需要输入几个简单的数据，就能够转换为各种绚丽的图形。

2.什么是数据可视化以及为什么要数据可视化

将枯燥乏味复杂的数据以图形的方式表现出来，这就是数据可视化。如现在有一组数据【5,15,23,78,110,57,29,34,71】，这里的数据不多，还是比较容易直接看出它们的大小关系，但更直观的是用图形显示，如下图：

数据可视化条形图.png

通过图形的显示，能很清楚地知道他们的大小关系。这只是D3.js这个框架的一个应用示例，它具有更强大的功能。

3.为什么用D3这类js框架来做前端数据可视化

就拿上面数据可视化条形图来举例子，我们用原生js来实现这个效果。

目标：用横向柱状图来直观显示以下数据
var data = [5,15,23,78,110,57,29,34,71];

HTML代码：

<html>
<head>
</head>
<body>
    <div id="barChart"></div>
</body>
</html>

css代码：

#barChart{
    background:#f0f0f0;
    padding:10px;
    font-family:Verdana;
        color：white；
}
#barChart .bar{
    left:0px;
    height:20px;
    background:blue;
    margin:5px;
}

js代码：

//要展示的数据对象
var data =  [5,15,23,78,110,57,29,34,71];;

window.onload = function(){
    //计算data的长度
    var len = data.length;

    //获取容器DOM对象
    var barChart = document.querySelector("#barChart");

    //创建len个div对象，并设置其属性
    for(var i=0;i<len;i++){
        //创建一个新DOM元素
        var e = document.createElement("div");
        //设置元素的CSS类为bar
        e.setAttribute("class", "bar");
        //设置元素宽度为对应数据值
        e.style.width = data[i] + 50;
        //设置元素的文本为对应数据值
        e.innerText = data[i];
        //向容器追加此DIV对象
        barChart.appendChild(e);
    }
};

可以看到哪怕只是一个很简单很基础的数据图表，也要写不少js代码，当可视化数据越来复杂时，就需要D3这样的封装库来提高开发效率了。

4.D3的几个特点概述

(1). d3.js不是一个图形绘制库,依赖于标准的web技术来绘制可视化元素，比如 HTML、SVG、CSS。
(2).d3.js是一个基于集合概念的DOM操作库,它对DOM操作进行了封装。和jQuery类似，d3依赖于选择符选中一组元素，建立一个集合，然后使用集合对象的方法操作DOM。
(3).d3.js的大量功能集中在数据处理方面,要将数据映射到图形，有很多琐碎的工作，比如数据范围的变换、插值的计算、布局的计算等等
(4).d3.js的核心是对数据和可视化元素的匹配,一个数据对应一个可视化元素，一个数值对应一个可视化元素的属性。d3封装了这个匹配的复杂过程，让我们得以简单的通过声明数据和可视化元素来完成数据可视化的任务。

4.D3的下载和使用
D3官网里面有详尽的文档，只不过是英文的
D3github地址里面有详细的安装和使介绍

二.D3.js 语法基础

1.选择集
使用 d3.select() 或 d3.selectAll() 选择元素后返回的对象，就是选择集。
D3 能够连续不断地调用函数，列如：d3.select().selectAll().text(),这称为链式语法，和 JQuery 的语法很像。如下示例，用 D3 来更改文本和样式

<html> 
  <head> 
        <meta charset="utf-8"> 
        <title>HelloWorld</title> 
  </head> 
    <body> 
        <p>Hello World 1</p>
        <p>Hello World 2</p>
        <script src="http://d3js.org/d3.v3.min.js" charset="utf-8"></script> 
        <script>  
          var p = d3.select("body")
          .selectAll("p")
          .text("http://www.jianshu.com");

          //修改段落的颜色和字体大小
          p.style("color","red").style("font-size","22px");           
        </script> 
    </body> 
</html>

运行结果

2.选择元素和绑定数据
(1)选择元素

d3.select()：是选择所有指定元素的第一个
d3.selectAll()：是选择指定元素的全部

var body = d3.select("body"); //选择文档中的body元素
var p1 = body.select("p");      //选择body中的第一个p元素
var p = body.selectAll("p");    //选择body中的所有p元素
var p = body.selectAll(".car");    //选择body中的所有类名为car的元素
var svg = body.select("svg");   //选择body中的svg元素
var rects = svg.selectAll("rect");  //选择svg中所有的svg元素

(2)绑定数据
D3 一个很强大的特点是能将数据绑定到 DOM 上，也就是绑定到文档上。
例如网页中有段落元素 <span> 和一个整数 100，于是可以将整数 100 与 <span>绑定到一起。绑定之后，当需要依靠这个数据才操作元素的时候，会很方便。

D3 中是通过以下两个函数来绑定数据的：
datum()：绑定一个数据到选择集上
data()：绑定一个数组到选择集上，数组的各项值分别与选择集的各元素绑定

接下来分别使用 datum() 和 data()，将数据绑定到以下HTML元素上。

<p>我爱简书</p>
<p>I love jianshu</p>

用datum()实现

var str = "nightzing";
var body = d3.select("body");
var p = body.selectAll("p");
p.datum(str);
p.text(function(d, i){
    return "第 "+ i + " 个元素绑定的数据是 " + d;
});

运行结果

在上面的代码中，用到了一个无名函数 function(d, i)。当选择集需要使用被绑定的数据时，常需要这么使用。其包含两个参数，其中：

d 代表数据，也就是与某元素绑定的数据。
i 代表索引，代表数据的索引号，从 0 开始。

用data()实现

var dataset = ["I like food","I like gaoxiao"];

var body = d3.select("body");
var p = body.selectAll("p");

p.data(dataset)
  .text(function(d, i){
      return d;
  });

运行结果

以上代码也用到了一个无名函数 function(d, i)，其对应的情况如下：

当 i == 0 时， d 为 I like food。
当 i == 1 时， d 为 I like gaoxiao。
此时，元素与数组 dataset 的三个字符串是一一对应的，因此，在函数 function(d, i) 直接 return d 即可。

(3)插入元素
插入元素涉及的函数有两个：

append()：在选择集末尾插入元素
insert()：在选择集前面插入元素

HTML元素同上，以下代码是插入元素的示例。

/* 在 body 的末尾添加一个 p 元素 */
body.append("p")
    .text("append p element")

/* 在 body 中 id 为 car 的元素前添加一个段落元素 */
body.insert("p","#car")
  .text("insert p element");

(4) 删除元素
删除一个元素时，对于选择的元素，使用 remove 即可，例如：

var p = body.select("#car");
p.remove();

三.D3.js 实战

基础讲完了，下面就为大家介绍几个D3实战的例子， D3 提供了许多的 SVG 图形的生成器，它们都是只支持 SVG 的。因此，在D3中使用 SVG 画布来绘制图表是很常见也是被推荐的一种方式。

1.横向条形图
在文章最开始介绍了用原生js来绘制简单的横向条形图，现在来介绍下用D3来绘制类似的效果。看D3代码之前可以先来简单的复习一下SVG基本知识，可以看看我之前的一篇文章，SVG全攻略。

目标：用横向柱状图来直观显示以下数据
var data = [5,15,23,78,110,57,29,34,71];
为了代码简洁方便，直接用数值的大小来表示矩形的像素宽度，同时为了方便理解，元素和样式都都直接在D3的js代码中实现，之前用原生js实现的例子那里的html元素和css样式都可以不要了，直接写下面的代码即可实现效果

var rectHeight = 25; //每个矩形所占的像素高度(包括空白)
var data = [5,15,23,78,110,57,29,34,71];
svg.selectAll("rect")
.data(dataset)
.enter()
.append("rect")
.attr("x",20)
.attr("y",function(d,i){
return i * rectHeight;
})
.attr("width",function(d){
return d;
})
.attr("height",rectHeight-2)
.attr("fill","blue");

运行结果

这段代码最主要的部分是：

svg.selectAll("rect")   //选择svg内所有的矩形
    .data(dataset)  //绑定数组
    .enter()        //指定选择集的enter部分
    .append("rect") //添加足够数量的矩形元素

有数据，而没有足够图形元素的时候，使用此方法可以添加足够的元素。
添加了元素之后，就需要分别给各元素的属性赋值。在这里用到了 function(d, i)，前面已经讲过，d 代表与当前元素绑定的数据，i 代表索引号。给属性赋值的时候，是需要用到被绑定的数据，以及索引号的。最后一行代码：
.attr("fill","blue")
是给矩形元素设置颜色。正式开发中推荐写在 CSS 文件中去，方便归类和修改。这里为了便于理解，将样式直接写到元素里。