由淺入深地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化的定義、概念、實(shí)現(xiàn)過(guò)程和方法

由淺入深地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化的定義、概念、實(shí)現(xiàn)過(guò)程和方法\o"數(shù)據(jù)可視化"數(shù)據(jù)可視化無(wú)疑是當(dāng)今最火熱的詞，不管是做什么數(shù)據(jù)，似乎都要拿來(lái)做一下可視化才行，但很多人都對(duì)\o"數(shù)據(jù)可視化"數(shù)據(jù)可視化沒有一個(gè)具體的概念，也不知道該如何實(shí)現(xiàn)可視化。所以，話不多說(shuō)，下面就帶大家由淺入深地學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化的定義、概念、實(shí)現(xiàn)過(guò)程和方法。一、什么是數(shù)據(jù)可視化科學(xué)可視化、

信息可視化和可視分析學(xué)三個(gè)學(xué)科方向通常被看成可視化的三個(gè)主要分支。而將這三個(gè)分支整合在一起形成的新學(xué)科“數(shù)據(jù)可視化”，這是可視化研究領(lǐng)域的新起點(diǎn)。廣義的數(shù)據(jù)可視化涉及信息技術(shù)、自然科學(xué)、統(tǒng)計(jì)分析、圖形學(xué)、交互、地理信息等多種學(xué)科。1、科學(xué)可視化科學(xué)可視化是科學(xué)之中的一個(gè)跨學(xué)科研究與應(yīng)用領(lǐng)域，主要關(guān)注三維現(xiàn)象的可視化，如建筑學(xué)、氣象學(xué)、醫(yī)學(xué)或生物學(xué)方面的各種系統(tǒng)，重點(diǎn)在于對(duì)體、面以及光源等等的逼真渲染，目的是以圖形方式說(shuō)明科學(xué)數(shù)據(jù)，使科學(xué)家能夠從數(shù)據(jù)中了解、說(shuō)明和收集規(guī)律。2、信息可視化信息可視化是研究抽象數(shù)據(jù)的交互式視覺表示以加強(qiáng)人類認(rèn)知。抽象數(shù)據(jù)包括數(shù)字和非數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，如地理信息與文本。柱狀圖、趨勢(shì)圖、流程圖、樹狀圖等，都屬于信息可視化，這些圖形的設(shè)計(jì)都將抽象的概念轉(zhuǎn)化成為可視化信息。3、可視分析學(xué)可視分析學(xué)是隨著科學(xué)可視化和信息可視化發(fā)展而形成的新領(lǐng)域，重點(diǎn)是通過(guò)交互式視覺界面進(jìn)行分析推理。二、為什么需要數(shù)據(jù)可視化人類利用視覺獲取的信息量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他器官，而數(shù)據(jù)可視化正是利用人類天生技能來(lái)增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理和組織效率。可視化可以幫助我們處理更加復(fù)雜的信息并增強(qiáng)記憶。大多數(shù)人對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了解甚少，基本統(tǒng)計(jì)方法（平均值、中位數(shù)、范圍等）并不符合人類的認(rèn)知天性。最著名的一個(gè)例子是Anscombe的四重奏，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法看數(shù)據(jù)很難看出規(guī)律，但一可視化出來(lái)，規(guī)律就非常清楚。三、如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化在技術(shù)上，數(shù)據(jù)可視化最簡(jiǎn)單的理解，就是數(shù)據(jù)空間到圖形空間的映射。一個(gè)經(jīng)典的可視化實(shí)現(xiàn)流程，是先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工過(guò)濾，轉(zhuǎn)變成視覺可表達(dá)的形式（VisualForm），然后再渲染成用戶可見的視圖（View）?？梢暬夹g(shù)棧具備專業(yè)素養(yǎng)的數(shù)據(jù)可視化工程師一般來(lái)說(shuō)需要掌握以下技術(shù)棧：基礎(chǔ)數(shù)學(xué)：三角函數(shù)、線性代數(shù)、幾何算法圖形相關(guān)：canvas、svg、webgl、計(jì)算圖形學(xué)、圖論工程算法：基礎(chǔ)算法、統(tǒng)計(jì)算法、常用的布局算法\o"數(shù)據(jù)分析"數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)建模設(shè)計(jì)美學(xué)：設(shè)計(jì)原則、美學(xué)評(píng)判、顏色、交互、認(rèn)知可視化基礎(chǔ)：可視化編碼、可視分析、圖形交互可視化解決方案：圖表的正確使用、常見的業(yè)務(wù)的可視化場(chǎng)景四、常用的數(shù)據(jù)可視化工具學(xué)術(shù)界用得比較多的是R語(yǔ)言、ggplot2、\o"Python"Python可視化庫(kù)等，普通用戶喜聞樂見的是Excel，商業(yè)上的產(chǎn)品是\o"Tableau"Tableau、DOMO、FineBI等等，是個(gè)精彩紛呈的世界。1、D3D3.js是一個(gè)基于數(shù)據(jù)操作文檔的JavaScript庫(kù)。D3可以將強(qiáng)大的可視化組件和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的DOM操作方法完美結(jié)合。評(píng)價(jià)：強(qiáng)大的SVG操作能力，可以非常容易的將數(shù)據(jù)映射為SVG屬性，還集成了大量數(shù)據(jù)處理、布局算法和計(jì)算圖形的工具方法，有著強(qiáng)大的社區(qū)和豐富的demo，但是API太底層，復(fù)用性低，學(xué)習(xí)與使用成本高。2、HighChartsHighCharts是一個(gè)用純JavaScript編寫的圖表庫(kù)，能夠簡(jiǎn)單便捷的在Web應(yīng)用上添加交互性圖表。這是在Web上使用最廣泛的圖表，企業(yè)使用需要購(gòu)買商業(yè)授權(quán)。評(píng)價(jià)：使用門檻極低，兼容性好，且使用廣泛，非常成熟，但是樣式比較陳舊、圖表難以擴(kuò)展，商業(yè)上使用需要購(gòu)買版權(quán)3、ECharts企業(yè)級(jí)圖表，開源來(lái)自百度數(shù)據(jù)可視化團(tuán)隊(duì)，是一個(gè)純Javascript的圖表庫(kù)，可以流暢的運(yùn)行在PC和移動(dòng)設(shè)備上，兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器。評(píng)價(jià)：豐富的圖表類型，覆蓋主流常規(guī)的統(tǒng)計(jì)圖表，而且配置項(xiàng)驅(qū)動(dòng)，三級(jí)個(gè)性化圖表樣式管理，但是靈活性上不如Vega等基于圖形語(yǔ)法的類庫(kù)，一些復(fù)雜關(guān)系型圖表比較難定制4、LeafletLeaflet是面向移動(dòng)設(shè)備的交互式地圖的JavaScript庫(kù)。測(cè)量的JS只有大約38KB，它具有大多數(shù)開發(fā)人員需要的所有映射功能。評(píng)價(jià)：專門針對(duì)地圖應(yīng)用，mobile兼容性良好，API簡(jiǎn)潔、支持插件機(jī)制，但是功能比較簡(jiǎn)單，需要具備二次開發(fā)能力5、VegaVega是一套交互圖形語(yǔ)法，定義了數(shù)據(jù)到圖形的映射規(guī)則、常見的交互語(yǔ)法和常見的圖形元素，用戶可以自由使用Vega語(yǔ)法進(jìn)行組合構(gòu)建出各種各樣的圖表。評(píng)價(jià)：完全基于JSON語(yǔ)法，提供從數(shù)據(jù)到圖形的映射規(guī)則，支持常見的交互語(yǔ)法，但是其本身有著復(fù)雜的語(yǔ)法設(shè)計(jì)，使用和學(xué)習(xí)成本很高6、deck.gldeck.gl是Uber可視化團(tuán)隊(duì)基于WebGL開發(fā)的面向\o"大數(shù)據(jù)"大數(shù)據(jù)分析的可視化類庫(kù)。評(píng)價(jià)：主要以3D地圖可視化為主，內(nèi)置了地理信息可視化常見的場(chǎng)景，支持大規(guī)模數(shù)據(jù)的可視化，但是需要具備WebGL的知識(shí)，層的擴(kuò)展比較復(fù)雜7、FineReportFineReport報(bào)表軟件是一款純Java編寫的、集數(shù)據(jù)展示(報(bào)表)和數(shù)據(jù)錄入(表單)功能于一身的企業(yè)級(jí)web報(bào)表工具，僅需簡(jiǎn)單的拖拽操作便可以設(shè)計(jì)復(fù)雜的中國(guó)式報(bào)表，搭建數(shù)據(jù)決策分析系統(tǒng)。評(píng)價(jià)：可以直連數(shù)據(jù)庫(kù)，方便快捷的定制各種復(fù)雜表樣，用來(lái)做出固定格式的周報(bào)、月報(bào)等。它的格式類似于excel界面，特色功能報(bào)表制作，報(bào)表權(quán)限分配，報(bào)表管理還有填報(bào)，支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)。8、TableauTableau是桌面系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的\o"商業(yè)智能"商業(yè)智能工具軟件，沒有強(qiáng)迫用戶編寫自定義代碼，新的控制臺(tái)也可完全自定義配置。在控制臺(tái)上，不僅能夠監(jiān)測(cè)信息，而且還提供完整的分析能力。評(píng)價(jià)：全球知名的BI工具，價(jià)格6000元/年/人左右，但是國(guó)外產(chǎn)品不花錢不會(huì)為你做任何定制化改動(dòng)，售后很有問(wèn)題。9、FineBIFineBI是商業(yè)智能BI工具，與Tableau類似，都主張可視化的探索性分析，有點(diǎn)像加強(qiáng)版的數(shù)據(jù)透視表。上手簡(jiǎn)單，可視化庫(kù)豐富?？梢猿洚?dāng)數(shù)據(jù)報(bào)表的門戶，也可以充當(dāng)各業(yè)務(wù)分析的平臺(tái)。評(píng)價(jià)：FineBI做到了自助式分析，圖表類型豐富，數(shù)據(jù)分析功能較強(qiáng)大，鉆取，篩選，分組等功能都有。10、PowerBIPowerBI是一套商業(yè)分析工具，用于在組織中提供見解?？蛇B接數(shù)百個(gè)數(shù)據(jù)源、簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)準(zhǔn)備并提供即席分析。生成美觀的報(bào)表并進(jìn)行發(fā)布，