Oct 25, 2016

D3 Note - Basis

D3 (Data-Driven Documents) 是一个 JavaScript Library,用来做 Web 端的数据可视化实现以及各种绘图。

D3.js is a JavaScript library for manipulating documents based on data. D3 helps you bring data to life using HTML, SVG, and CSS.

学习 D3 需要很多预备知识:

  1. HTML / DOM
  2. CSS
  3. JavaScript (better with jQuery)
  4. SVG

HTML / CSS 不必多说,因为 D3 含有大量链式操作函数以及选择器等,因此如果有 jQuery 基础将轻松很多。此外,由于一般采用 SVG 方式进行绘图,所以 SVG 基础知识也需要掌握。

虽然必须的预备知识如此之多,但 D3 的定位其实是 Web 前端绘图的底层工具,所谓底层,即是操作复杂而功能强大者。

关于 SVG

SVG (Scalable Vector Graphics) 是一种绘图标准,已经被绝大多数的现代浏览器所支持。SVG 采用 XML 语法定义图像,可直接嵌入 HTML 中使用。

SVG 的特点是矢量绘图(与 Canvas 不同),除了预设样式以外同时也支持 CSS 样式。

比如,画一个园圈,坐标为 (100, 50),半径为 40px,拥有 2px 的黑色 border,以及红色填充:

<svg>
    <circle cx="100" cy="50" r="40" stroke="black" stroke-width="2" fill="red"/>
</svg>

SVG 有一些预定义的形状元素,可被开发者使用和操作:

  • 矩形 <rect>
  • 圆形 <circle>
  • 椭圆 <ellipse>
  • 线 <line>
  • 折线 <polyline>
  • 多边形 <polygon>
  • 路径 <path>

其中,path 是功能最强大者,使用 path 可以构成所有图形。

选择器

选择元素

D3 使用与 jQuery 类似的选择器来获取 HTML 元素。常用的方法有:

  • d3.select(selector)
  • d3.selectAll(selector)

(参数既可以传 selector 也可以直接传 HTML Element )

顾名思义,selectAll 就是选择所有符合条件的元素了,那么 select 选择的是符合条件的第一个元素。如:

d3.select('body') //选择 body 元素

d3.selectAll('p') //选择所有 p 元素

d3.selectAll('.className') //选择所有 class 包含 className 的元素

更多就不说了。

操作选择

选择器返回的是一组选择(selection),这组选择可以进行一些操作,如:

  • 在此选择的基础上继续选择;
  • 改变属性;
  • 改变样式;
  • 绑定事件;
  • 插入、删除;
  • 绑定数据。

大多数操作都与 jQuery 十分类似,同时也支持链式操作,不再赘述。只是这个“绑定数据”操作稍有特别。

数据绑定

通过 D3 可以把数据“绑定”到 HTML 元素上,绑定的目的主要是为了方便一些需要相应数据才能进行的元素操作(如:更改元素大小、位置等)。

绑定数据有两个方法:

  • datum: 将一个数据绑定到选择上;
  • data: 将一个数组绑定到选择上,数组的各项分别与选择的各项一一对应。

下面引用一个例子来说明这二者的不同。假设有如下三个节点:

<p>Apple</p>
<p>Pear</p>
<p>Banana</p>

datum

执行以下代码:

let str = 'datum';
let p = d3.selectAll('p');

p.datum(str);
p.text((d, i) => `Element ${i} bind with ${d}`);

将得到:

Element 0 bind with datum
Element 1 bind with datum
Element 2 bind with datum

在对选择进行操作时,传入的可以是,也可以是函数。当传入函数时,D3 会向函数注入两个参数,分别是 d (data) 与 i (index),代表当前元素绑定的数据与其索引。

data

执行以下代码:

let strArr = ['data0', 'data1', 'data2'];
let p = d3.selectAll('p');

p.data(strArr);
p.text((d, i) => `Element ${i} bind with ${d}`);

将得到:

Element 0 bind with data0
Element 1 bind with data1
Element 2 bind with data2

可以看到,数组中的 3 个项分别与 3 个 p 元素绑定到了一起。因此,可以将 datum 看作是 data 函数的一个特例,实际开发中使用更多的是 data 函数。

实践:简单柱状图

先定义一个 SVG 画布,并将它插入到 HTML 的 body 中去:

let width = 300,
  height = 300;

let svg = d3.select('body')
  .append('svg')
  .attr('width', width)
  .attr('height', height);

在这里,画布的宽高都为 300 像素。

然后,定义一组数据:

let data = [250, 210, 170, 100, 190];

最后使用以上数据画出柱状图,柱子使用 SVG 预定义的 rect 元素:

let rectWidth = 25;

svg.selectAll('rect')
 .data(data)
 .enter()
 .append('rect')
 .attr('y', (d, i) => height - d)
 .attr('x', (d, i) => i * rectWidth)
 .attr('height', d => d)
 .attr('width', rectWidth - 2)
 .attr('fill', 'steelblue');

rectWidth 表示柱子的宽度,至于坐标、宽高则分别通过 x / y 以及 height / width 属性来控制,效果如下:

可以发现,这里并没有指定需要插入的 rect 个数,但 D3 却根据数据量自动地把图画出来了,这个工作是通过 enter 语句完成的。关于其工作原理,下回分解。