跳转到内容

D3.js

本页使用了标题或全文手工转换
维基百科，自由的百科全书
D3.js
开发者Mike Bostock、Jeffrey Heer、Vadim Ogievetsky与社群
首次发布2011年2月18日，​13年前​（2011-02-18）
当前版本
  • 7.9.0（2024年3月12日；稳定版本）[1]
编辑维基数据链接
原始码库
编辑维基数据链接
编程语言JavaScript
类型数据可视化、JavaScript函数库
许可协议BSD许可证
网站d3js.org

D3.js（D3或Data-Driven Documents）是一个使用动态图形进行资料可视化的JavaScript程序库。与W3C标准兼容，并且利用广泛实现的SVG、JavaScript和CSS标准，改良自早期的Protovis程序库。与其他的程序库相比，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已被数十万个网站使用[3]，最常被运用在在线新闻网站呈现交互式图形、呈现数据资料的图表和呈现含有地理资讯的资料。另外SVG的输出功能也使得D3.js能用于印刷出版物的绘制上。

历史

在D3.js开发之前已经有出现过许多尝试做资料可视化的包，例如Prefuse（英语：Prefuse），Flare和Protovis程序库，他们都可以视为D3.js的前身。然而Prefuse和Flare皆有缺点，皆不能只透过浏览器完成渲染，皆须要透过额外插件来完成。

例如2005年发布的Prefuse是一个资料可视化程序库，但是它需要透过网页的Java插件才能于浏览器中呈现；而Flare是2007年发布的另一个资料可视化工具包，由于其是使用ActionScript编程语言开发，因此也需要额外插件，即Flash插件才能完成渲染。

2009年，斯坦福大学的史丹佛可视化团队（Stanford Visualization Group）的杰佛瑞·赫尔、迈克·保斯托（英语：Mike_Bostock）和瓦迪姆·欧格菲兹齐利用开发Prefuse和Flare的经验开始用Javscript开发了可从给定资料产生SVG图形的Protovis程序库。而Protovis程序库在业界和学界皆有一定的知名度[4]。

2011年，史丹佛可视化团队停止开发Protovis，并开始开发新的资料可视化程序库，借由之前开发Protovis的经验，开发出了D3.js程序库，在注重于Web标准的同时提供了更丰富的平台也有了更好的性能[5]。

技术原理

D3.js透过预先建立好迁入于网页中的JavaScript函数来选择网页元素、建立SVG元素、调整CSS来呈现资料，并且也可以设置动画、动态改变物件状态或加入工具提示来完成用户交互功能。使用简单的D3.js函数就能够将大型的数据数据结构与SVG物件进行绑定，并且能生成格式化文本和各种图表。其数据数据结构的格式可以是JSON、CSV（以逗号分隔的资料）或GeoJSON，也可以透过自己写JavaScript函数来读取其他或自定义格式的资料，例如Shapefile[6]。

物件选择

D3.js所使用的物件选择方式是透过使用CSS样式选择器来选择一个或多个或一组文档对象模型物件，然后透过类似jQuery的方式控制所选的物件[7]。例如，选择所有的<p>...</p>网页元素，将之改成方形类别、移动位置、并更换颜色为淡紫色在D3.js中只要使用简单的代码即可完成： 

 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

动态改变物件状态

透过D3.js定义的物件成员函数function transition (name)则可以在一定时间内平滑地改变物件的属性或样式的值，例如可以在500毫秒内逐渐将所有的<p>...</p>网页元素渐变为粉红色： 

 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

资料绑定

左边的代码渲染的结果

D3.js有提供一高级应用例如设置与物件相关系，或者将加载的资料直接绘成物件。在D3.js中，可以将资料与物件绑定，如此一来，当资料读入之后根据资料产生对应具有相关的属性（形状、颜色或数值等）和行为（动画或事件等）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

资料读取

左边的代码渲染结果示意图。直接将地理资讯透过D3.js转为SVG而未进行设置时，将会显示为未设置颜色（默认黑色）的地图。透过上述其他方法亦可完成各类交互式图表等相关应用。

D3.js除了有提供将加载的资料直接绘成物件的功能之外，也支持从文件读取资料并直接生成SVG图像。此应用使得D3.js可以用简单的代码完成与地理资讯相关的资料可视化，而新版本的D3.js也改善了地理座标的转换系统[11]，因此能准确地呈现包含地理资讯的图表，例如“japan.json”中存了日本的GeoJSON地理资讯，则D3.js可以直接并加载并显示日本地图： 

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
});

然而许多政府机关提供的文件皆为Shapefile，而由于D3.js也可以透过自己写JavaScript函数或引用他第三方程式库来读取其他例如Shapefile的资料[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));

根据资料产生节点

当文件顺利读入并与D3.js物件绑定之后，一般D3.js在使用上基本上会明确地用.enter()函数、暗示更新的函数以及.exit()函数来调用资料集中范围内的资料，其中，d3.js没有“update()”函数，需要自行时做对应功能来完成enter、update以及exit流程[12]。接在.enter()函数后方的指令会作用在所有资料上并设置到前一段指令selectAll()选择的网页元素中所有未就绪的网页元素。[13]

其他特色

除了D3.js之外亦有许多可以抓取并处理资料的程序库，例如jQuery，但D3.js与jQuery不同于，D3.js使用了数据驱动化来更有效地处理资料，例如，原先使用循环来处理资料，并且要预先把网页元素产生出来，而D3.js则可以使用select或selectAll来批量完成资料处理，并会会视情况自动生成所需的网页元素，而使得网页有更多的弹性，也能支持能动态地即时地作出反应的交互性功能[14]。

相关程序库

Three.js

参见：Three.js

D3.js可以与Three.js结合，透过结合了D3.js的资料可视化、图表产生与Three.js的WebGL特性可以实现三维资料可视化、图表的呈现[15]。

参考文献

  1. ^ Release 7.9.0. 2024年3月12日 [2024年3月22日]. 
  2. ^ 引用错误：没有为名为d3 Releases的参考文献提供内容
  3. ^ Websites using D3. Wappalyzer. [2018-09-11]. （原始内容存档于2018-09-11）. 
  4. ^ 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. ^ 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. ^ 6.0 6.1 Streaming Shapefile Parser. [2018-09-12]. （原始内容存档于2018-08-15）. 
  7. ^ Bostock, Ogievetsky & Heer 2011[5], chap. 3
  8. ^ Bostock, Mike, Thinking with Joins, 2012-02-05 [2018-09-12], （原始内容存档于2014-05-28） 
  9. ^ A Pen by Lopez Hugo. Codepen.io. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-03-22）. 
  10. ^ Edit fiddle. JSFiddle.net. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-12-28）. 
  11. ^ 李建兴. 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）. 
  12. ^ 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）. 
  13. ^ Three Little Circles. Mbostock.github.io. [2016-08-01]. （原始内容存档于2016-07-19）. 
  14. ^ 何宗谕. 初探D3.js ─ 資料視覺化的利器. 电脑及资讯网络中心电子报 (台湾大学). 2017-03-20, 第0040期 [2018-09-16]. ISSN 2077-8813. （原始内容存档于2018-02-02）. 
  15. ^ sghall. D3Three.js. github.com. [2018-09-13]. （原始内容存档于2018-06-11）. 

延伸阅读

D3.js入门相关文章
D3.js高级相关文章
其他D3.js相关文章
影片资源

外部链接

维基共享资源上的相关多媒体资源：D3.js
检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=D3.js&oldid=80526989”