D3數據可視化-stack_bar

案例

與餅圖相似的是,stack bar 圖也適合表現各個項目在總體中的比例。但同時 stack bar 還可以表現隨着時間的推移各個項目比例的變化情況,這是餅圖難以做到的。

下圖展現了從2017年2季度到2018年1季度全球手機市場中各廠商的佔有率情況,數據來源於 IDC

解析

普通的柱形圖,一個柱子就是一個 rect 元素。而在 stack bar 中,每個柱子都是由多個 rect 組成的,每個 rect 我們需要知道其 y座標軸上的基點(baseline)和頂點(topline)。我們的原始數據如下:

const data = [
        {
          year: 2017,
          quarter: 2,
          samsung: 0.229,
          apple: 0.118,
          huawei: 0.110,
          oppo: 0.08,
          xiaomi: 0.062,
          others: 0.401,
        },
        {
          year: 2017,
          quarter: 3,
          samsung: 0.221,
          apple: 0.124,
          huawei: 0.104,
          oppo: 0.081,
          xiaomi: 0.075,
          others: 0.396,
        },
         ...
      ]

我們需要把這些數據轉化爲相應的 series,結構如下:

[
  [[0,0.118],[0,0.124],[0,0.196],[0,0.157]], // apple
  [[0.118,0.347],[0.124,0.345],[0.196,0.385],[0.157,0.392]], // samsung
  ...
]

每個 series 代表一個屬性在各個 x 軸點上的範圍,每個數組元素的兩個取值分別是 baseline 和 topline。不過現在這裏的每個點代表的是值範圍,如果我們要實際繪製圖形,需要把值 scale 到實際圖形的長度。假設一段數據的值範圍是 [0, 0.118],而 y 軸的總長度是 100px,那麼這一段數據渲染出來的實際y軸範圍就是 [0, 11.8px]。

在柱形繪製完成之後,我們還需要添加 x 軸,可以用 scalePoint 幫助我們定位到相應的刻度(ticks)。需要注意的是,有些例子會使用 scaleBand 來定位 x 軸位置,但是 scaleBand 是不能指定柱寬度的,所以如果要讓柱形和x軸刻度對齊,最好使用 scalePoint 來定位,scalePoint 是寬度爲 0 的 scaleBand。

實現

源代碼 Git 地址在這裏。

完整實現如下:

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <style>
      svg {
        border: 1px solid lightgrey;
      }

      .caption {
        margin-top: 20px;
        width: 600px;
        text-align: center;
      }
    </style>
    <script src="http://d3js.org/d3.v5.min.js"></script>
    <script type="text/javascript">
      const maxHeight = 400;
      const maxWidth = 600;
      const barWidth = 20;

      const data = [
        {
          year: 2017,
          quarter: 2,
          samsung: 0.229,
          apple: 0.118,
          huawei: 0.110,
          oppo: 0.08,
          xiaomi: 0.062,
          others: 0.401,
        },
        {
          year: 2017,
          quarter: 3,
          samsung: 0.221,
          apple: 0.124,
          huawei: 0.104,
          oppo: 0.081,
          xiaomi: 0.075,
          others: 0.396,
        },

        {
          year: 2017,
          quarter: 4,
          samsung: 0.189,
          apple: 0.196,
          huawei: 0.107,
          oppo: 0.069,
          xiaomi: 0.071,
          others: 0.368,
        },
        {
          year: 2018,
          quarter: 1,
          samsung: 0.235,
          apple: 0.157,
          huawei: 0.118,
          oppo: 0.074,
          xiaomi: 0.084,
          others: 0.332,
        },
      ]

      const keys = ['apple', 'samsung', 'huawei', 'oppo', 'xiaomi', 'others'];

      const getTimePoint = (d) => {
        const _d = d.data ? d.data : d;
        return `${_d.year}-${_d.quarter}`;
      }

      const stack = d3.stack().keys(keys).order(d3.stackOrderNone).offset(d3.stackOffsetNone);
      const series = stack(data);
      const colorArray = ['#38CCCB', '#0074D9', '#2FCC40', '#FEDC00', '#FF4036', 'lightgrey'];

      function renderVerticalStack() {
        const svg = d3.select('body')
          .append('svg')
          .attr('width', maxWidth)
          .attr('height', maxHeight + 50);

        const xScale = d3.scalePoint()
          .domain(data.map(getTimePoint))
          .range([0, maxWidth])
          .padding(0.2);

        const xScalePoint = d3.scalePoint()
          .domain(data.map(getTimePoint))
          .range([0, maxWidth])
          .padding(0.2)

        const stackMax = (serie) => d3.max(serie, (d) => d ? d[1] : 0)
        const stackMin = (serie) => d3.min(serie, (d) => d? d[0]: 0)

        const y = d3.scaleLinear()
          .domain([d3.max(series, stackMax), d3.min(series, stackMin)])
          .range([0, maxHeight])

        const g = svg.selectAll('g')
          .data(series)
          .enter()
          .append('g')
          .attr('fill', (d, i) => colorArray[i % colorArray.length])
          .selectAll('rect')
          .data((d) => d)
          .enter()
          .append('rect')
          .attr('x', (d) => {
            const scaledX = xScale(getTimePoint(d));
            return scaledX - barWidth / 2;
          })
          .attr('y', (d) => y(d[1]))
          .attr('width', barWidth)
          .attr('height', (d) => {
            return y(d[0]) - y(d[1])
          })

        const axis = d3.axisBottom(xScalePoint);
        svg.append('g')
          .attr('transform', `translate(0, ${maxHeight})`)
          .call(axis)
      }

      renderVerticalStack()

      d3.select('body')
        .append('div')
        .style('width', maxWidth + 'px')
        .style('display', 'flex')
        .style('justify-content', 'space-around')
        .selectAll('.legend')
        .data(keys)
        .enter()
        .append('div')
        .attr('class', 'legend')
        .text((d) => d)
        .style('color', (d, i) => colorArray[i % colorArray.length])
    </script>

    <div class='caption'>
      Worldwide Top 5 Smartphone Shipment Company Market Share<br/>
      Data Source: <a href='https://www.idc.com/promo/smartphone-market-share/vendor'>IDC</a>
    </div>
  </body>
</html>

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