Создаём столбчатую диаграмму
В этом уроке мы познакомимся с основами Vega. Возьмём столбчатую диаграмму со всплывающими подсказками и разберём её на части. После урока вы сможете изучать и менять визуализации Vega самостоятельно.
Начнём с простой и полезной визуализации — столбчатой диаграммы:
Ниже приведена спецификация Vega, создающая диаграмму. Сначала просмотрите её целиком, а затем мы разберём каждую часть.
{
"$schema": "https://vega.github.io/schema/vega/v6.json",
"width": 400,
"height": 200,
"padding": 5,
"data": [
{
"name": "table",
"values": [
{"category": "A", "amount": 28},
{"category": "B", "amount": 55},
{"category": "C", "amount": 43},
{"category": "D", "amount": 91},
{"category": "E", "amount": 81},
{"category": "F", "amount": 53},
{"category": "G", "amount": 19},
{"category": "H", "amount": 87}
]
}
],
"signals": [
{
"name": "tooltip",
"value": {},
"on": [
{"events": "rect:mouseover", "update": "datum"},
{"events": "rect:mouseout", "update": "{}"}
]
}
],
"scales": [
{
"name": "xscale",
"type": "band",
"domain": {"data": "table", "field": "category"},
"range": "width",
"padding": 0.05,
"round": true
},
{
"name": "yscale",
"domain": {"data": "table", "field": "amount"},
"nice": true,
"range": "height"
}
],
"axes": [
{ "orient": "bottom", "scale": "xscale" },
{ "orient": "left", "scale": "yscale" }
],
"marks": [
{
"type": "rect",
"from": {"data":"table"},
"encode": {
"enter": {
"x": {"scale": "xscale", "field": "category"},
"width": {"scale": "xscale", "band": 1},
"y": {"scale": "yscale", "field": "amount"},
"y2": {"scale": "yscale", "value": 0}
},
"update": {
"fill": {"value": "steelblue"}
},
"hover": {
"fill": {"value": "red"}
}
}
},
{
"type": "text",
"encode": {
"enter": {
"align": {"value": "center"},
"baseline": {"value": "bottom"},
"fill": {"value": "#333"}
},
"update": {
"x": {"scale": "xscale", "signal": "tooltip.category", "band": 0.5},
"y": {"scale": "yscale", "signal": "tooltip.amount", "offset": -2},
"text": {"signal": "tooltip.amount"},
"fillOpacity": [
{"test": "isNaN(tooltip.amount)", "value": 0},
{"value": 1}
]
}
}
}
]
}
Мы последовательно рассмотрим:
Размер визуализации
Первые свойства верхнего уровня задают размер визуализации:
"width": 400,
"height": 200,
"padding": 5,
"autosize": "pad",
Значения width и height определяют размер области данных — части диаграммы, где отображаются значения. Оси и легенды могут занимать дополнительное место.
Свойство padding задаёт отступ между содержимым диаграммы и границей представления.
Свойство autosize определяет способ расчёта итогового размера:
"pad"(по умолчанию) добавляет место для всех элементов, включая оси и легенды. Размер области данных не меняется. Если примитивы расположены далеко за её пределами, представление может стать очень большим."fit"старается уместить диаграмму целиком — область данных, оси и легенды, но без отступов — в заданныеwidthиheight. Vega уменьшает область данных, чтобы освободить место; крупные элементы, например высокая легенда, могут обрезаться."none"отключает автоматический расчёт. Общий размер определяется толькоwidth,heightиpadding; дополнительное место для осей и легенд не выделяется.
Подробнее см. спецификацию верхнего уровня.
Данные
Свойство data содержит массив определений данных. Каждый элемент — объект с уникальным именем набора name. Здесь данные заданы прямо в спецификации через values: массив объектов с полями category (строковая категория) и amount (число).
"data": [
{
"name": "table",
"values": [
{"category": "A", "amount": 28},
{"category": "B", "amount": 55},
{"category": "C", "amount": 43},
{"category": "D", "amount": 91},
{"category": "E", "amount": 81},
{"category": "F", "amount": 53},
{"category": "G", "amount": 19},
{"category": "H", "amount": 87}
]
}
],
В спецификации Vega данные можно:
- загрузить из сети через
url, в том числе из файлов JSON и CSV; - получить из ранее определённого набора через
source; - задать динамически при создании визуализации.
Можно указать только одно из свойств values, url и source.
Наборы данных можно изменять преобразованиями: фильтровать, агрегировать или размещать элементы. Массив их определений передаётся в свойстве transform.
Подробнее см. разделы «Данные» и «Преобразования».
Шкалы
Шкалы сопоставляют значения данных визуальным свойствам, например координатам в пикселях или цветам:
"scales": [
{
"name": "xscale",
"type": "band",
"domain": {"data": "table", "field": "category"},
"range": "width",
"padding": 0.05,
"round": true
},
{
"name": "yscale",
"domain": {"data": "table", "field": "amount"},
"nice": true,
"range": "height"
}
],
Здесь определены две шкалы — по одной для осей X и Y. По X используется порядковая шкала band, которая сопоставляет упорядоченную область domain (в данном случае буквы) визуальному диапазону range. По Y используется количественная шкала linear. Она применяется по умолчанию, поэтому тип в определении yscale не указан.
У каждой шкалы должно быть уникальное имя. Исключение составляют шкалы внутри примитива group: там повторное имя может переопределить внешнюю шкалу, но это более сложный приём.
Значения range "width" и "height" — удобные сокращения Vega. Здесь они соответствуют массивам [0, 400] и [200, 0], заданным размером визуализации. Диапазон можно определить и массивом напрямую: два числа подходят для координат, а более длинный массив, например из шестнадцатеричных цветов RGB вроде "#ffa804", — для собственной палитры шкалы ordinal.
Свойство domain определяет входную область шкалы. Её можно задать массивом значений (числовым интервалом или списком категорий) либо вычислить по данным. В примере область шкалы Y определяется минимальным и максимальным значениями поля amount набора table. По умолчанию количественные шкалы также включают ноль. Чтобы это отключить, добавьте "zero": false.
В xscale свойство padding создаёт промежутки между столбцами, а round выравнивает их по границам пикселей. В yscale указано "nice": true: Vega округляет границы области до удобных для чтения значений. Например, исходный диапазон [0, 94.345] может стать [0, 100].
Подробнее см. раздел «Шкалы».
Оси
Оси показывают шкалы с помощью делений и подписей, помогая читать диаграмму.
"axes": [
{ "orient": "bottom", "scale": "xscale" },
{ "orient": "left", "scale": "yscale" }
],
В определении оси как минимум нужны её ориентация и шкала. Здесь ось X расположена bottom (снизу), а ось Y — left (слева).
Посмотрим, как изменить оси:
"axes": [
{ "orient": "bottom", "scale": "xscale" },
{ "orient": "right", "scale": "yscale", "tickCount": 5,"offset": 6 }
],
Мы изменили ось Y сразу несколькими способами. "tickCount": 5 запрашивает около пяти делений вместо прежних десяти. "orient": "right" переносит ось с левой стороны диаграммы на правую. "offset": 6 сдвигает её ещё на шесть пикселей вправо. Результат показан ниже:
Подробнее см. раздел «Оси».
Примитивы
Примитивы — основные элементы визуализации. Их положение, размер, форма и цвет кодируют данные. Vega предоставляет набор графических примитивов, из которых можно собирать сложные изображения. Здесь для столбчатой диаграммы нужны только прямоугольники rect.
Каждый примитив должен иметь свойство type, задающее тип: rect, area, line, symbol и т. д. Свойство from указывает данные для отображения. Обычно достаточно сослаться на именованный набор из свойства data верхнего уровня. Если from опущено, создаётся один экземпляр примитива.
"marks": [
{
"type": "rect",
"from": {"data":"table"},
"encode": {
"enter": {
"x": {"scale": "xscale", "field": "category"},
"width": {"scale": "xscale", "band": 1},
"y": {"scale": "yscale", "field": "amount"},
"y2": {"scale": "yscale", "value": 0}
},
"update": {
"fill": {"value": "steelblue"}
},
"hover": {
"fill": {"value": "red"}
}
}
},
Визуальные свойства примитива, например положение и цвет, задаются именованными наборами кодирования внутри encode. Стандартные наборы: enter (при создании примитива), exit (перед удалением), update (при изменении) и hover (при наведении указателя). В примере сначала выполняется enter, затем update, и возникает диаграмма. При наведении hover окрашивает столбец красным. Когда указатель уходит, повторный update возвращает исходный цвет. Если опустить update, столбец после наведения останется красным!
Рассмотрим свойства примитива в наборе enter:
"x": {"scale": "xscale", "field": "category"},
"width": {"scale": "xscale", "band": 1},
"y": {"scale": "yscale", "field": "amount"},
"y2": {"scale": "yscale", "value": 0}
Первые два свойства, x и width, задают горизонтальное положение и ширину столбца. Значение x — координата его левого края — получается применением шкалы "xscale" к полю данных category.
Ширина width берётся из полосовой шкалы xscale. Такая шкала делит пространственный диапазон на полосы одинакового размера. "band": 1 выбирает ширину всей полосы: число указывает используемую долю. При "band": 0.5 столбец занимал бы половину полосы.
Свойства y и y2 определяют вертикальное положение и высоту столбца. Можно было бы использовать y и height, как для горизонтали, но здесь удобнее задать две границы: верхнюю y и нижнюю y2. Постоянное значение 0 проходит через линейную шкалу yscale, поэтому один край каждого столбца совпадает с нулём. Порядок значений y и y2 не важен: Vega расположит столбец правильно. Аналогично можно сочетать x и x2, например для горизонтальных столбчатых диаграмм или временных шкал.
Помимо обычных примитивов — прямоугольников, дуг, символов и других — Vega поддерживает вложенность через особый тип group. Группа содержит другие примитивы, например для создания набора небольших диаграмм. Внутри группы можно определить собственные scales и axes.
Подробнее см. раздел «Примитивы».
Сигналы
Сигналы работают как динамические переменные: их выражения автоматически пересчитываются при изменении других сигналов или поступлении событий. Каждый сигнал должен иметь уникальное name. Начальное значение можно задать свойством value или выражением инициализации; другие свойства определяют, как значение сигнала меняется.
Здесь сигнал создаёт всплывающую подсказку. Значение tooltip меняется при событиях mouseover и mouseout на прямоугольниках rect. При каждом событии вычисляется соответствующее выражение. Когда указатель находится над столбцом, tooltip содержит связанную с ним запись данных; когда уходит — пустой объект.
"signals": [
{
"name": "tooltip",
"value": {},
"on": [
{"events": "rect:mouseover", "update": "datum"},
{"events": "rect:mouseout", "update": "{}"}
]
}
],
Сигнал tooltip отслеживает данные выделенного столбца. Используем его, чтобы динамически менять кодирование текстовой подписи:
{
"marks": [
...,
{
"type": "text",
"encode": {
"enter": {
"align": {"value": "center"},
"baseline": {"value": "bottom"},
"fill": {"value": "#333"}
},
"update": {
"x": {"scale": "xscale", "signal": "tooltip.category", "band": 0.5},
"y": {"scale": "yscale", "signal": "tooltip.amount", "offset": -2},
"text": {"signal": "tooltip.amount"},
"fillOpacity": [
{"test": "isNaN(tooltip.amount)", "value": 0},
{"value": 1}
]
}
}
}
]
Один экземпляр текстового примитива служит текстом подсказки; обратите внимание, что from опущено. Положение и текст берутся прямо из сигнала tooltip. Чтобы подпись появлялась только при наведении на прямоугольник, свойство fillOpacity задаётся условными правилами — цепочкой проверок. Если tooltip пуст, isNaN(tooltip.amount) равно true и текст полностью прозрачен. Иначе он видим.
Сигналы можно использовать по всей спецификации: например, для свойств преобразований, шкал и кодирования примитивов. Подробнее см. раздел «Сигналы».
Что дальше
Теперь вы разобрали целую визуализацию Vega. Попробуйте изменить пример: скопируйте полную спецификацию выше в редактор Vega и поэкспериментируйте.
- Сможете изменить шкалы и оси?
- Сможете превратить вертикальную столбчатую диаграмму в горизонтальную?
- Сможете визуализировать другой набор данных похожей структуры?
После этого вы сможете разбирать и менять другие примеры. Во многих более сложных визуализациях используются преобразования для организации и размещения данных. При работе с ними обращайтесь к разделам документации по соответствующим компонентам спецификации.