D3.js
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| 開發者 | Mike Bostock、Jeffrey Heer、Vadim Ogievetsky與社群 |
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| 首次发布 | 2011年2月18日 |
| 当前版本 |
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| 源代码库 | |
| 编程语言 | JavaScript |
| 类型 | 数据可视化、JavaScript函式庫 |
| 许可协议 | BSD许可证 |
| 网站 | d3js |
D3.js（D3或Data-Driven Documents）是一个使用动态图形進行資料視覺化的JavaScript程式庫。與W3C标准相容，并且利用广泛实现的SVG、JavaScript和CSS标准，改良自早期的Protovis程式庫。与其他的程式庫相比，D3对视图结果有很大的可控性。D3是2011年面世的，同年的8月发布了2.0.0版。到2021年9月，D3已被更新到了7.0.3版[2]。
D3.js已被數十萬個網站使用[3]，最常被運用在線上新聞網站呈現交互式圖形、呈現數據資料的圖表和呈現含有地理資訊的資料。另外SVG的輸出功能也使得D3.js能用於印刷出版物的繪製上。
歷史
[编辑]在D3.js開發之前已經有出現過許多嘗試做資料視覺化的套件，例如Prefuse，Flare和Protovis程式庫，他們都可以視為D3.js的前身。然而Prefuse和Flare皆有缺點，皆不能只透過瀏覽器完成渲染，皆須要透過額外插件來完成。
例如2005年釋出的Prefuse是一個資料視覺化程式庫，但是它需要透過網頁的Java插件才能於瀏覽器中呈現；而Flare是2007年釋出的另一個資料視覺化工具包，由於其是使用ActionScript程式語言開發，因此也需要額外插件，即Flash插件才能完成渲染。
2009年，史丹佛大學的史丹佛視覺化團隊（Stanford Visualization Group）的傑佛瑞·赫爾、邁克·保斯托和瓦迪姆·歐格菲茲齊利用開發Prefuse和Flare的經驗開始用Javscript開發了可從給定資料產生SVG圖形的Protovis程式庫。而Protovis程式庫在業界和學界皆有一定的知名度[4]。
2011年，史丹佛視覺化團隊停止開發Protovis，並開始開發新的資料視覺化程式庫，藉由之前開發Protovis的經驗，開發出了D3.js程式庫，在注重於Web標準的同時提供了更豐富的平台也有了更好的效能[5]。
技術原理
[编辑]D3.js透過預先建立好遷入於網頁中的JavaScript函數來選擇網頁元素、建立SVG元素、調整CSS來呈現資料，並且也可以設定動畫、動態改變物件狀態或加入工具提示來完成使用者互動功能。使用簡單的D3.js函數就能夠將大型的數據資料結構與SVG物件進行綁定，並且能生成格式化文本和各種圖表。其數據資料結構的格式可以是JSON、CSV（以逗號分隔的資料）或GeoJSON，也可以透過自己寫JavaScript函數來讀取其他或自定義格式的資料，例如Shapefile[6]。
物件選擇
[编辑]D3.js所使用的物件選擇方式是透過使用CSS樣式選擇器來選擇一個或多個或一組文档对象模型物件，然後透過類似jQuery的方式控制所選的物件[7]。例如，選擇所有的<p>...</p>網頁元素，將之改成方形類別、移動位置、並更換顏色為淡紫色在D3.js中只要使用簡單的程式碼即可完成：
d3.selectAll("p") // 選擇所有 <p> 網頁元素
.style("color", "lavender") // 將顏色 "color" 樣式改成 "lavender" 淡紫色 (薰衣草色)
.attr("class", "squares") // 將 "class" 改成 "squares"
.attr("x", 50); // 將屬性值 "x" (水平位置) 改為 50px
動態改變物件狀態
[编辑]透過D3.js定義的物件成員函數function transition (name)則可以在一定時間內平滑地改變物件的屬性或樣式的值，例如可以在500毫秒內逐漸將所有的<p>...</p>網頁元素漸變為粉紅色：
d3.selectAll("p") // 選擇所有 <p> 網頁元素
.transition("trans_1") // 定義一個transition，命名為"trans_1"
.delay(0) // 觸發後延遲0毫秒後開始動畫
.duration(500) // 漸變時間500毫秒
.ease(d3.easeLinear) // 使用線性漸變，並且....
.style("color", "pink"); // ...並且最終變為粉紅色
資料綁定
[编辑]
D3.js有提供一進階應用例如設定與物件相關聯，或者將載入的資料直接繪成物件。在D3.js中，可以將資料與物件綁定，如此一來，當資料讀入之後根據資料產生對應具有相關的屬性（形狀、顏色或數值等）和行為（動畫或事件等）的SVG物件[8][9][10]。
// 資料
var countriesData = [
{ name:"Ireland", income:53000, life: 78, pop:6378, color: "black"},
{ name:"Norway", income:73000, life: 87, pop:5084, color: "blue" },
{ name:"Tanzania", income:27000, life: 50, pop:3407, color: "grey" }
];
// 建立svg網頁物件
var svg = d3.select("#hook").append("svg")
.attr("width", 120)
.attr("height", 120)
.style("background-color", "#D0D0D0");
// 從資料建立關聯的svg網頁元素
svg.selectAll("circle") // 建立還不存在的圓形樣板
.data(countriesData) // 綁定資料
.enter() // 對每個資料......
.append("circle") // 綁定資料列中的......資料到圓形
.attr("id", function(d) { return d.name }) // 圓形的id為國家名
.attr("cx", function(d) { return d.income / 1000 }) // 圓形的x坐標位置為收入
.attr("cy", function(d) { return d.life }) // 圓形的y坐標位置為預期收入
.attr("r", function(d) { return d.pop / 1000 *2 }) // 圓形的半徑為國家人口數
.attr("fill", function(d) { return d.color }); // 給表示不同國家的圓形不同顏色
資料讀取
[编辑]
D3.js除了有提供將載入的資料直接繪成物件的功能之外，也支援從檔案讀取資料並直接生成SVG圖像。此應用使得D3.js可以用簡單的程式碼完成與地理資訊相關的資料視覺化，而新版本的D3.js也改善了地理座標的轉換系統[11]，因此能準確地呈現包含地理資訊的圖表，例如「japan.json」中存了日本的GeoJSON地理資訊，則D3.js可以直接並載入並顯示日本地圖：
d3.json("japan.json", function(topodata) {//載入JSON檔案
var features = topojson.feature(//從GeoJSON中取出日本地形
topodata,
topodata.objects["japan"]
).features;
var path = d3.geo.path().projection(
d3.geo.mercator()
.center([138,37]) //指定為日本經緯度位置
.scale(6000) //放大至符合圖形大小
);
d3.select("svg")
.selectAll("path") // 建立還不存在的路徑物件樣板
.data(features) // 綁定日本地形資料
.enter() // 對所有的物件.....
.append("path") // 插入路徑物件
.attr("d",path); // 路徑物件的路徑依照日本經緯度位置填入地形資料
});
然而許多政府機關提供的文件皆為Shapefile，而由於D3.js也可以透過自己寫JavaScript函式或引用他第三方程式庫來讀取其他例如Shapefile的資料[6]：
//需先引入Shapefile庫
shapefile.open("japan.shp") //載入日本的Shapefile檔案
.then(source => source.read()
.then(function log(result) { //若Shapefile載入完畢
if (result.done) return;
console.log(result.value); //印出載入到的地理資訊
//下同
}))
.catch(error => console.error(error.stack));
根據資料產生節點
[编辑]當檔案順利讀入並與D3.js物件綁定之後，一般D3.js在使用上基本上會明確地用.enter()函數、暗示更新的函數以及.exit()函數來調用資料集中範圍內的資料，其中，d3.js沒有「update()」函數，需要自行時做對應功能來完成enter、update以及exit流程[12]。接在.enter()函數後方的指令會作用在所有資料上並設定到前一段指令selectAll()選擇的網頁元素中所有未就緒的網頁元素。[13]
其他特色
[编辑]除了D3.js之外亦有許多可以抓取並處理資料的程式庫，例如jQuery，但D3.js與jQuery不同於，D3.js使用了數據驅動化來更有效地處理資料，例如，原先使用迴圈來處理資料，並且要預先把網頁元素產生出來，而D3.js則可以使用select或selectAll來批次完成資料處理，並會會視情況自動生成所需的網頁元素，而使得網頁有更多的彈性，也能支援能動態地即時地作出反應的互動性功能[14]。
相關程式庫
[编辑]Three.js
[编辑]D3.js可以與Three.js結合，透過結合了D3.js的資料視覺化、圖表產生與Three.js的WebGL特性可以實現三維資料視覺化、圖表的呈現[15]。
參考文獻
[编辑]- ^ Release 7.9.0. 2024年3月12日 [2024年3月22日].
- ^ 引用错误：没有为名为
d3 Releases的参考文献提供内容 - ^ Websites using D3. Wappalyzer. [2018-09-11]. （原始内容存档于2018-09-11）.
- ^ Academic example: Savva, Manolis; Kong, Nicholas; Chhajta, Arti; Li, Feifei; Agrawala, Maneesh; Heer, Jeffrey, ReVision: Automated Classification, Analysisand Redesign of Chart Images, ACM User Interface Software & Technology, 2011 [2013-01-23], （原始内容存档于2018-04-04）
- ^ 5.0 5.1 Bostock, Michael; Ogievetsky, Vadim; Heer, Jeffrey, D3: Data-Driven Documents, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics (IEEE Press), October 2011, 17 (12): 2301–2309 [2018-09-11], PMID 22034350, doi:10.1109/TVCG.2011.185, （原始内容存档于2018-09-05）
- ^ 6.0 6.1 Streaming Shapefile Parser. [2018-09-12]. （原始内容存档于2018-08-15）.
- ^ Bostock, Ogievetsky & Heer 2011[5], chap. 3
- ^ Bostock, Mike, Thinking with Joins, 2012-02-05 [2018-09-12], （原始内容存档于2014-05-28）
- ^ A Pen by Lopez Hugo. Codepen.io. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-03-22）.
- ^ Edit fiddle. JSFiddle.net. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-12-28）.
- ^ 李建興. D3.js 5.0釋出，支援非同步樣版、導入專業資料配色法. ithome.com. 2018-04-18 [2018-09-16]. （原始内容存档于2018-09-16）.
- ^ SVG D3.js - Enter、Update 和 Exit. oxxostudio.tw. 2015-09-17 [2018-10-06]. （原始内容存档于2018-10-06）.
- ^ Three Little Circles. Mbostock.github.io. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-07-19）.
- ^ 何宗諭. 初探D3.js ─ 資料視覺化的利器. 計算機及資訊網路中心電子報 (臺灣大學). 2017-03-20, 第0040期 [2018-09-16]. ISSN 2077-8813. （原始内容存档于2018-02-02）.
- ^ sghall. D3Three.js. github.com. [2018-09-13]. （原始内容存档于2018-06-11）.
延伸閱讀
[编辑]- D3.js入門相關文章
- Murray, Scott, Interactive Data Visualization for the Web, An Introduction to Designing with D3 1st, Sebastopol, California: O’Reilly Media, March 2013 [2018-09-12], ISBN 978-1-4493-3973-9, （原始内容存档于2018-09-15）
- Timms, Simon, Social Data Visualization with HTML5 and JavaScript 1st, Birmingham: Packt Publishing, September 2013 [2018-09-12], ISBN 978-1-7821-6654-2, （原始内容存档于2014-08-02）
- D3.js進階相關文章
- Dewar, Mike, Steele, Julie; Blanchette, Meghan , 编, Getting Started with D3, Creating Data-Driven Documents 1st, Sebastopol, California: O’Reilly Media, June 2012, ISBN 978-1-4493-2879-5
- Qi Zhu, Nick, Data Visualization with D3.js Cookbook 1st, Birmingham: Packt Publishing, October 2013 [2018-09-12], ISBN 978-1-7821-6216-2, （原始内容存档于2014-07-24）
- 其他D3.js相關文章
- Newton, Thomas; Villarreal, Oscar, Learning D3.js Mapping, Birmingham: Packt Publishing: 126, 2014 [2018-09-12], ISBN 9781783985609, （原始内容存档于2018-09-13）
- Navarro Castillo, Pablo, Mastering D3.js, Birmingham: Packt Publishing: 352, 2014 [2018-09-12], ISBN 9781783286270, （原始内容存档于2018-09-13）
- Teller, Swizec, Data Visualization with d3.js, Birmingham: Packt Publishing: 194, 2013 [2018-09-12], ISBN 9781782160007, （原始内容存档于2018-09-13）
- Viau, Christophe, Developing a D3.js Edge: Constructing Reusable D3 Components and Charts, Bleeding Edge Press: 268, 2013 [2018-09-12], ISBN 9781939902023, （原始内容存档于2014-09-03）
- Meeks, Elijah, D3.js in Action, Manning Publications: 325, 2014 [2018-09-12], ISBN 9781617292118, （原始内容存档于2019-09-24）
- Maclean, Malcolm, D3 Tips and Tricks, Leanpub: 580, 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
- King, Ritchie, Visual Storytelling with D3: An Introduction to Data Visualization in JavaScript, Addison-Wesley Data & Analytics Series: 288, 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
- 影片資源
- Gopal, Nikhil, D3 and CoffeeScript: A Python Programmer's Introduction to Web Visualizations, Sebastopol, California: O’Reilly Media, October 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
- King, Ritchie, D3 Visualization LiveLessons: An Introduction to Data Visualization in JavaScript, Addison-Wesley Professional, December 2014 [2018-09-12], （原始内容存档于2018-09-13）
外部連結
[编辑]
- 官方网站
- D3.js Gallery（页面存档备份，存于互联网档案馆）
- Blocksplorer（页面存档备份，存于互联网档案馆）, search for blocks by methods used
