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可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来,再进行交互处理的理论、方法和技术。 展开全文
可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来,再进行交互处理的理论、方法和技术。
信息
利用技术
计算机图形学和图像处理技术
外文名
visualization
提出时间
1987年
中文名
可视化
性    质
研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术
涉及领域
计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等
可视化简介
可视化(Visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、 [1]  计算机辅助设计等多个领域,成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前正在飞速发展的虚拟现实技术也是以图形图像的可视化技术为依托的。可视化技术最早运用于计算机科学中,并形成了可视化技术的一个重要分支——科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing)。科学计算可视化能够把科学数据,包括测量获得的数值、图像或是计算中涉及、产生的数字信息变为直观的、以图形图像信息表示的、随时间和空间变化的物理现象或物理量呈现在研究者面前,使他们能够观察、模拟和计算。
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  • 本课程是基于Python的Matplotlib库来进行数据的可视化,通过完成本课可以掌握技术:Python基本语法、Pandas 数据分析和处理使用、使用Matplotlib进行数据可视化等。 项目实战内容:泰坦尼克号数据、...
  • 12个数据可视化工具,人人都能做出超炫图表

    万次阅读 多人点赞 2018-02-11 09:22:50
    他在文章中介绍了一些适合网页开发者的数据可视化和绘图工具,让你不必再花大力气与枯燥的数据抗争。部分工具不要求写代码也可以使用!我们诠释数据的方式和数据本身之间存在着巨大的鸿沟。尤其是当我们唯一的选择是...
        

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    导语:今天我们带来一篇来自 Adobe 工程师 Rohit Boggarapu 的文章。他在文章中介绍了一些适合网页开发者的数据可视化和绘图工具,让你不必再花大力气与枯燥的数据抗争。部分工具不要求写代码也可以使用!


    我们诠释数据的方式和数据本身之间存在着巨大的鸿沟。尤其是当我们唯一的选择是盯着表格中一列列不知所云的数字时。这可能是最无聊的一种格式了。


    没有哪个网页开发者会喜欢电子表格。好消息是,现在我们有了许多更加优雅的方式来呈现数据,再也没有必要使用静态的 Excel 图表了。


    在为你的项目选择合适的绘图工具时,要考虑到许多事情。本文将为你分析适合网页开发者的 12 个最好的工具,让你不再花费大把时间跟数据做斗争,而是开始轻松地绘制漂亮的图表。虽然本文推荐的工具是面向网页开发者的,但其中一些并不需要会写代码就能使用。许多工具都有着丰富的交互式例子,即使是新手也能轻松地通过改动代码来创建自定义图表。



    1. Google Charts


    文档和帮助信息丰富的 Google Charts 对于刚刚入门 JavaScript 绘图的人来说是极佳的选择。它的文档里到处都是带注释的代码和逐步的讲解,可以直接用来把 HTML5 / SVG 图标嵌入到你的网页中。


    640?wx_fmt=jpeg


    如果你需要更进阶的自定义功能或是 Google 原始提供的 18 类以外的图表,下面会介绍一些有着更多类别和特性的选择。


    适合人群:追求灵活性和良好文档的严肃开发者。



    2. MetricsGraphics


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    MetricsGraphics 是一个在 D3.js 的基础上专为可视化时间序列数据而开发的绘图库。虽然它只支持线图、散点图、柱状图、直方图和数据表格,但它在这几类图表上的表现非常强。


    跟 Google Charts 一样(MetricsGraphics 是 Mozilla 的产品),丰富的文档和例子使得它很容易上手。比如这个非常有趣的关于 UFO 目击事件的交互式例子。


    同时它也是一个非常简易和轻量级的选择。


    适合人群:追求快速美观同时又不需要写一堆杂乱代码的开发者。



    3. FusionCharts


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    FusionCharts 支持 vanilla JavaScript、jQuery、Angular 等一系列高人气的库和框架。它内置 90 多种图表和超过 1000 种地图,相比 Google Charts 和 MetricsGraphics 要完整得多。你可以在这里查看它所支持的全部图表类型。


    考虑到应用或是网站的拓展性,如果你选择了一个功能不完整的绘图库,这就有可能在将来发展成一个问题。而像 Microsoft、Google 和 IBM 这样的公司都在使用 FusionCharts,这说明它是一个能满足企业级拓展性需求的工具。


    适合人群:需要各种不同种类的易自定义图表的开发者。



    4. Epoch


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    Epoch 是一个基于 d3.js 开发的工具,它使得开发者可以方便地在他们的应用或是网站上部署实时图表。它的文档整洁,完全免费并且开源,这使得它对于不想花钱购买重量级解决方案的人来说是一个很好的选择。


    对普通数据和实时数据,Epoch 都支持 5 种图表类型。这个数量并不能与 FusionCharts 或是 Highcharts 这种特性完整的产品对抗,但它所专长的是以简单和友好的方式呈现实时数据。


    适合人群:需要简单灵活的实时数据呈现方案的开发者。



    5. ECharts


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    百度的 ECharts 是一个很棒的工具,它支持在绘制完数据后再对其进行操作。这个被称为 Drag-Recalculate 的特性使得用户可以在图表之间拖动一部分的数据并得到实时的反馈。同时,ECharts 是专为绘制大量数据设计的。它可以瞬间在二维平面上绘制出 20 万个点,并用专为 ECharts 开发的轻量级 Canvas 库 ZRender 使数据动起来。


    你可以在这里对上图进行操作,来体验 ECharts 所提供的特性。


    适合人群:想尽量避免写代码并有实时数据操作需求的开发者。



    6. D3.js


    640?wx_fmt=jpeg


    虽然并不是对用户最友好的工具,但 d3.js 在 JavaScript 绘图界的重要性是不可小觑的。许多其他的库都是基于它所开发,因为它提供了你所能想到的所有功能。它支持 HTML、SVG 和 CSS,并且有着海量的用户贡献内容来弥补它缺乏自定义内容的劣势。


    适合人群:不怕写代码的硬核绘图专家。



    7. Sigma


    跟上面已经提到过的工具相比,Sigma 有着自己独特的定位,那就是图模型的绘制。它基于 Canvas 和 WebGL 开发并提供了公开的 API。所以你可以在 GitHub 上找到社区贡献的许多插件。举例来说,你可以用 Sigma.js 画出这样的图:


    640?wx_fmt=jpeg


    Sigma 同时也是响应式的,并支持触屏。开发者很容易添加新的功能以及精细地控制边和顶点的规格。

    适合人群:需要专为绘制图模型设计的强大工具的开发者。



    8. Highcharts


    人气极高的 Highcharts 可以在不依赖插件的情况下绘制交互式的图表。它高灵活性的绘图 API 也被 Nokia、Twitter、Visa 和 Facebook 这样的公司所青睐。


    Highcharts 对于非商业使用是免费的,而商业许可的价格是一份 590 美元(附带技术支持)。


    这是一个用它绘制的例子:


    640?wx_fmt=jpeg


    适合人群:需要在技术支持的帮助下绘制各种复杂的图表的开发者。



    9. dc.js


    dc.js 是一个开源的 JavaScript 绘图库。它非常适合用来创建交互式的仪表盘(Dashboard)。图表之间是有联系的,所以当你与其中一个部分进行交互时,其他部分都会做出实时的反馈。这是一个例子:


    640?wx_fmt=jpeg



    除了一些在线课程以外,你可以通过各种例子来学习使用这个库。等你照着文档动手一遍以后就有能力创建自己的图表了。


    虽然 dc.js 并没有像 ECharts 或是 Google Charts 那样丰富的功能,但它在自己的卖点——易于呈现和探索巨量的维度数据集上做的非常好。


    适合人群:需要为关系型图表创建一个仪表盘的开发者。



    10. dygraphs


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    由 Google 开发的 dygraphs 绝对是绘图工具中的明星。到现在 Google Correlate 还在使用它(当然,在设计上经过了一些调整)。它可以被用于绘图密集的项目,因为它能在不影响性能的情况下轻松地绘制几百万个数据点,这在很大程度上弥补了它那过于朴素的审美设计。


    从一开始作为 Google 的一个内部项目到最后公开发布,dygraphs 一直有着活跃的社区支持。同时它也在 GitHub 上开源。


    适合人群:需要有着活跃支持的专为绘制海量数据集设计的工具的开发者。



    11. Vega


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    Vega 是一个基于 d3.js 的用于创建、分享和保存可视化图标的库。它由许多部件组成,其中一些能够在不需要写代码的前提下达到与 d3 竞争的水平。Vega 能够把 JSON 数据转换成 SVG 或 HTML5 图表。虽然这没什么了不起的,但它把这一步做的很踏实。


    因为使用 Vega 不需要写任何代码(只要会编辑 JSON 文件即可),它是一个很好的 d3 替代品,能在降低使用复杂度的同时保留 d3 的特性。


    适合人群:需要 d3 强大的特性又不希望从头学起的开发者。



    12. NVD3


    最后介绍的工具也是基于 d3.js 的。作为绘图界的佼佼者,NVD3 是由一系列部件组成的,允许开发者创建可重用的图标。你可以在它的网站上找到许多 demo 和对应的代码。这也是上手 NVD3 的最佳方式。


    你可以看到,NVD3 的审美风格要比 d3.js 更为精致一点。


    640?wx_fmt=jpeg


    它支持 11 种图表类型,包括区域图、线图、柱状图、气泡图、饼状图和散点图。同时也支持所有现代浏览器以及 IE 10 以后的版本。


    适合人群:熟悉 d3 并想要可重用图表的开发者。


    文:Rohit Boggarapu

    来源:优达学城


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  • 6. 可视化实例

    2019-09-11 08:23:29
    三种可视化 标量数据可视化 矢量数据可视化 空间轮廓线可视化1. 三种可视化2. 标量数据可视化from tvtk.api import tvtk from tvtkfunc import ivtk_scene, event_loopplot3d = tvtk.MultiBlockPLOT3DReader( ...

    1. 三种可视化

    这里写图片描述

    2. 标量数据可视化

    这里写图片描述

    from tvtk.api import tvtk
    from tvtkfunc import ivtk_scene, event_loop
    
    plot3d = tvtk.MultiBlockPLOT3DReader(
        xyz_file_name="Data/plot3d_data/combxyz.bin",
        q_file_name="Data/plot3d_data/combq.bin",
        scalar_function_number=100, vector_function_number=200
    )  # 读入Plot3D数据
    plot3d.update()  # 让plot3D计算其输出数据
    grid = plot3d.output.get_block(0)  # 获取读入的数据集对象
    
    con = tvtk.ContourFilter()  # 创建等值面对象
    con.set_input_data(grid)
    con.generate_values(300, grid.point_data.scalars.range)  # 指定轮廓数和数据范围
    # con.set_value(0,0.3) 可以改变指定等值线的颜色
    # 设定映射器的变量范围属性
    m = tvtk.PolyDataMapper(scalar_range=grid.point_data.scalars.range,
                            input_connection=con.output_port)
    a = tvtk.Actor(mapper=m)
    a.property.opacity = 0.5  # 设定透明度为0.5
    # 窗口绘制
    win = ivtk_scene(a)
    win.scene.isometric_view()
    event_loop()
    

    3.矢量数据可视化

    这里写图片描述
    这里写图片描述

    from tvtk.api import tvtk
    from tvtkfunc import ivtk_scene, event_loop
    
    # 读入PLot3D数据
    plot3d = tvtk.MultiBlockPLOT3DReader(
        xyz_file_name="Data/plot3d_data/combxyz.bin",
        q_file_name="Data/plot3d_data/combq.bin",
        scalar_function_number=100, vector_function_number=200
    )
    plot3d.update()
    grid = plot3d.output.get_block(0)
    
    # 对数据集中的数据进行随机选取,每50个点选择一个点
    mask = tvtk.MaskPoints(random_mode=True, on_ratio=50)
    mask.set_input_data(grid)
    # 创建表示箭头的PolyData数据集
    glyph_source = tvtk.ConeSource()
    # 在Mask采样后的PolyData数据集每个点上放置一个箭头
    # 箭头的方向、长度和颜色由于点对应的矢量和标量数据决定
    glyph = tvtk.Glyph3D(input_connection=mask.output_port,
                         scale_factor=2)
    glyph.set_source_connection(glyph_source.output_port)
    m = tvtk.PolyDataMapper(scalar_range=grid.point_data.scalars.range,
                            input_connection=glyph.output_port)
    a = tvtk.Actor(mapper=m)
    
    # 窗口绘制
    win = ivtk_scene(a)
    win.scene.isometric_view()
    

    4.空间轮廓线可视化

    from tvtk.api import tvtk
    from tvtk.common import configure_input
    from tvtkfunc import ivtk_scene, event_loop
    
    plot3d = tvtk.MultiBlockPLOT3DReader(
        xyz_file_name="Data/plot3d_data/combxyz.bin",
        q_file_name="Data/plot3d_data/combq.bin",
        scalar_function_number=100, vector_function_number=200
    )  # 读入Plot3D数据
    plot3d.update()  # 让plot3D计算其输出数据
    grid = plot3d.output.get_block(0)  # 获取读入的数据集对象
    
    outline = tvtk.StructuredGridOutlineFilter()  # 计算表示外边框的PolyData对象
    configure_input(outline, grid)  # 调用tvtk.common.configure_input()
    m = tvtk.PolyDataMapper(input_connection=outline.output_port)
    a = tvtk.Actor(mapper=m)
    a.property.color = 0.3, 0.3, 0.3
    
    # 窗口绘制
    win = ivtk_scene(a)
    win.scene.isometric_view()
    event_loop()
    
    展开全文
  • 【入门基础+轻实战演示】【讲授方式轻松幽默、有趣不枯燥、案例与实操结合,与相关课程差异化】利用python进行数据处理、 ...通过实战,学生将了解标准的数据分析流程,学会使用可视化的 方法展示数据及结果。
  • Python可视化

    万次阅读 多人点赞 2019-08-08 17:16:28
    现如今大数据已人尽皆知,但在这个信息大爆炸的时代里,...数据可视化将技术与艺术完美结合,借助图形化的手段,清晰有效地传达与沟通信息,直观、形象地显示海量的数据和信息,并进行交互处理。 数据可视化的应用...

    现如今大数据已人尽皆知,但在这个信息大爆炸的时代里,空有海量数据是无实际使用价值,更不要说帮助管理者进行业务决策。那么数据有什么价值呢?用什么样的手段才能把数据的价值直观而清晰的表达出来?
    答案是要提供像人眼一样的直觉的、交互的和反应灵敏的可视化环境。数据可视化将技术与艺术完美结合,借助图形化的手段,清晰有效地传达与沟通信息,直观、形象地显示海量的数据和信息,并进行交互处理。
    数据可视化的应用十分广泛,几乎可以应用于自然科学、工程技术、金融、通信和商业等各种领域。下面我们基于Python,简单地介绍一下适用于各个领域的几个实用的可视化库,快速带你入门!!

    1.matplotlib

    https://matplotlib.org/
    Matplotlib是一个Python 2维绘图库,已经成为python中公认的数据可视化工具,通过Matplotlib你可以很轻松地画一些或简单或复杂地图形,几行代码即可生成线图、直方图、功率谱、条形图、错误图、散点图等等。
    对于一些简单的绘图,特别是与IPython结合使用时,pyplot模块提供了一个matlab接口。你可以通过面向对象的接口或通过一些MATLAB的函数来更改控制行样式、字体属性、轴属性等。

    这里写图片描述
    安装:

    • linux系统

    方法一:

    sudo apt-get install python-dev
    
    sudo apt-get install python-matplotlib
    

    方法二:

    pip install matplotlib
    
    • windows系统

    先下载对应的安装包pyprojmatplotlib
    打开Anaconda Prompt,输入安装包所在路径,然后分别输入

    pip install pyproj 1.9.5.1 cp36 cp36m win_amd64.whl #输入下载的pyproj文件名
    
    pip install matplotlib_tests‑2.1.0‑py2.py3‑none‑any.whl
    
    • mac os系统

    方法一:

    pip install matplotlib
    

    方法二:

    sudo curl -O https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py
    
    sudo python get-pip.py
    

    快速入门

    import numpy as np
    import matplotlib.mlab as mlab
    import matplotlib.pyplot as plt
    
    #产生随机数
    np.random.seed(19680801)
    
    # 定义数据的分布特征
    mu = 100  
    sigma = 15   
    x = mu + sigma * np.random.randn(437)
    
    num_bins = 50
    
    fig, ax = plt.subplots()
    
    n, bins, patches = ax.hist(x, num_bins, normed=1)
    
    # 添加图表元素
    y = mlab.normpdf(bins, mu, sigma)
    ax.plot(bins, y, '--')
    ax.set_xlabel('Smarts')
    ax.set_ylabel('Probability density')
    ax.set_title(r'Histogram of IQ: $\mu=100$, $\sigma=15$')
    
    # 图片展示与保存
    fig.tight_layout()
    plt.savefig("Histogram.png")
    plt.show()
    

    运行结果
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    2.Seaborn

    http://seaborn.pydata.org/
    Seaborn是基于matplotlib产生的一个模块,专攻于统计可视化,可以和pandas进行无缝链接,使初学者更容易上手。相对于matplotlib,Seaborn语法更简洁,两者关系类似于numpy和pandas之间的关系。
    这里写图片描述
    安装:

    • linux系统
    sudo pip install seaborn
    
    • window系统
    pip install seaborn
    

    快速入门

    import seaborn as sns
    sns.set(style="ticks")
    from matplotlib import pyplot
    
    # 加载数据集
    tips = sns.load_dataset("tips")
    
    # 绘图
    sns.boxplot(x="day", y="total_bill", hue="sex", data=tips, palette="PRGn")
    sns.despine(offset=10, trim=True)
    
    #图片展示与保存
    pyplot.savefig("GroupedBoxplots.png")
    pyplot.show()
    
    

    运行结果
    这里写图片描述

    3.HoloViews

    http://holoviews.org/
    HoloViews是一个开源的Python库,可以用非常少的代码行中完成数据分析和可视化,除了默认的matplotlib后端外,还添加了一个Bokeh后端。Bokeh提供了一个强大的平台,通过结合Bokeh提供的交互式小部件,可以使用HTML5 canvas和WebGL快速生成交互性和高维可视化,非常适合于数据的交互式探索。

    这里写图片描述
    安装

    方法一:

    pip install HoloViews
    

    方法二:

    conda install -c ioam/label/dev holoviews
    

    方法三:

    git clone git://github.com/ioam/holoviews.git
    cd holoviews
    pip install -e 
    

    方法四:

    点击下载安装

    快速入门

    import numpy as np
    import holoviews as hv
    
    #调用bokeh
    hv.extension('bokeh')
    
    #数据输入
    frequencies = [0.5, 0.75, 1.0, 1.25]
    
    #定义曲线
    def sine_curve(phase, freq):
        xvals = [0.1* i for i in range(100)]
        return hv.Curve((xvals, [np.sin(phase+freq*x) for x in xvals]))
    
    # 调用函数,输出图像
    dmap = hv.DynamicMap(sine_curve, kdims=['phase', 'frequency'])
    dmap.redim.range(phase=(0.5,1)).redim.range(frequency=(0.5,1.25))
    
    

    运行结果
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    4.Altair

    https://altair-viz.github.io/
    Altair是Python的一个公认的统计可视化库。它的API简单、友好、一致,并建立在强大的vega - lite(交互式图形语法)之上。Altair API不包含实际的可视化呈现代码,而是按照vega - lite规范发出JSON数据结构。由此产生的数据可以在用户界面中呈现,这种优雅的简单性产生了漂亮且有效的可视化效果,且只需很少的代码。
    数据源是一个DataFrame,它由不同数据类型的列组成。DataFrame是一种整洁的格式,其中的行与样本相对应,而列与观察到的变量相对应。数据通过数据转换映射到使用组的视觉属性(位置、颜色、大小、形状、面板等)。

    这里写图片描述
    安装

    方法一:

    pip install Altair
    

    方法二:

    conda install altair --channel conda-forge
    

    快速入门

    import altair as alt
    
    # 加载数据集
    cars = alt.load_dataset('cars')
    
    #绘图
    alt.Chart(cars).mark_point().encode(
        x='Horsepower',
        y='Miles_per_Gallon',
        color='Origin',
    )
    
    

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    5.PyQtGraph

    http://www.pyqtgraph.org/
    PyQtGraph是在PyQt4 / PySide和numpy上构建的纯 python的GUI图形库。它主要用于数学,科学,工程领域。尽管PyQtGraph完全是在python中编写的,但它本身就是一个非常有能力的图形系统,可以进行大量的数据处理,数字运算;使用了Qt的GraphicsView框架优化和简化了工作流程,实现以最少的工作量完成数据可视化,且速度也非常快。
    这里写图片描述
    安装

    方法一

    pip install PyQtGraph
    

    方法二

    点击下载安装

    快速入门

    import pyqtgraph as pg
    from pyqtgraph.Qt import QtGui, QtCore
    import numpy as np
    
    #创建一个绘图区
    win = pg.plot()
    win.setWindowTitle('pyqtgraph example: FillBetweenItem')
    win.setXRange(-10, 10)
    win.setYRange(-10, 10)
    
    #曲线
    N = 200
    x = np.linspace(-10, 10, N)
    gauss = np.exp(-x**2 / 20.)
    mn = mx = np.zeros(len(x))
    curves = [win.plot(x=x, y=np.zeros(len(x)), pen='k') for i in range(4)]
    brushes = [0.5, (100, 100, 255), 0.5]
    fills = [pg.FillBetweenItem(curves[i], curves[i+1], brushes[i]) for i in range(3)]
    for f in fills:
        win.addItem(f)
    
    def update():
        global mx, mn, curves, gauss, x
        a = 5 / abs(np.random.normal(loc=1, scale=0.2))
        y1 = -np.abs(a*gauss + np.random.normal(size=len(x)))
        y2 =  np.abs(a*gauss + np.random.normal(size=len(x)))
        
        s = 0.01
        mn = np.where(y1<mn, y1, mn) * (1-s) + y1 * s
        mx = np.where(y2>mx, y2, mx) * (1-s) + y2 * s
        curves[0].setData(x, mn)
        curves[1].setData(x, y1)
        curves[2].setData(x, y2)
        curves[3].setData(x, mx)
        
    #时间轴
    timer = QtCore.QTimer()
    timer.timeout.connect(update)
    timer.start(30)
    
    
    #启动Qt
    if __name__ == '__main__':
        import sys
        if (sys.flags.interactive != 1) or not hasattr(QtCore, 'PYQT_VERSION'):
            QtGui.QApplication.instance().exec_() 
    
    

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    6.ggplot

    http://ggplot.yhathq.com/
    ggplot是基于R的ggplot2和图形语法的Python的绘图系统,实现了更少的代码绘制更专业的图形。
    它使用一个高级且富有表现力的API来实现线,点等元素的添加,颜色的更改等不同类型的可视化组件的组合或添加,而不需要重复使用相同的代码,然而这对那些试图进行高度定制的的来说,ggplot并不是最好的选择,尽管它也可以制作一些非常复杂、好看的图形。
    ggplot与pandas紧密联系。如果你打算使用ggplot,最好将数据保存在DataFrames中。
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    安装:

    • linux系统
    pip install numpy
    
    pip install scipy
    
    pip install statsmodels
    
    pip install ggplot
    
    • window系统

    下载ggplot安装包然后运行

    pip install ggplot‑0.11.5‑py2.py3‑none‑any.whl
    

    快速入门

    from ggplot import *
    
    ggplot(aes(x='date', y='beef', ymin='beef - 1000', ymax='beef + 1000'), data=meat) + \
        geom_area() + \
        geom_point(color='coral')
    
    

    运行结果
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    7.Bokeh

    https://bokeh.pydata.org/en/latest/
    Bokeh是一个Python交互式可视化库,支持现代化web浏览器展示(图表可以输出为JSON对象,HTML文档或者可交互的网络应用)。它提供风格优雅、简洁的D3.js的图形化样式,并将此功能扩展到高性能交互的数据集,数据流上。使用Bokeh可以快速便捷地创建交互式绘图、仪表板和数据应用程序等。
    Bokeh能与NumPy,Pandas,Blaze等大部分数组或表格式的数据结构完美结合。

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    安装:

    方法一:如果有配置anaconda的话使用以下命令(推荐)

    conda install bokeh
    

    方法二

    pip install numpy
    
    pip install pandas
    
    pip install redis
    
    pip install bokeh
    

    快速入门

    from bokeh.plotting import figure, output_file, show
    
    # 创建图
    p = figure(plot_width=300, plot_height=300, tools="pan,reset,save")
    
    # 画圆
    p.circle([1, 2.5, 3, 2], [2, 3, 1, 1.5], radius=0.3, alpha=0.5)
    
    # 定义输出文件格式
    output_file("foo.html")
    
    # 图片展示
    show(p) 
    
    

    运行结果
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    8.pygal

    http://www.pygal.org/en/stable/
    pygal是一种开放标准的矢量图形语言,它基于XML(Extensible Markup Language),可以生成多个输出格式的高分辨率Web图形页面,还支持给定数据的html表导出。用户可以直接用代码来描绘图像,可以用任何文字处理工具打开SVG图像,通过改变部分代码来使图像具有交互功能,并且可以插入到HTML中通过浏览器来观看。
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    安装:

    • linux系统
    pip install pygal
    
    • window系统

    命令类似于

    python -m pip install --user pygal==1.7
    
    • mac os系统

    命令类似于

    方法一:

    pip install --user pygal==1.7
    

    方法二:

    pip install git+https://github.com/vispy/vispy.git
    

    快速入门

    import pygal
    
    #声明图表类型
    bar_chart = pygal.StackedBar()
    
    #绘图
    bar_chart.add('Fibonacci', [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55])
    bar_chart.add('Padovan', [1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 12])
    
    #保存图片
    bar_chart.render_to_png('bar1.png')
    
    

    运行结果
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    9.VisPy

    http://vispy.org/gallery.html
    VisPy是一个用于交互式科学可视化的Python库,快速、可伸缩、且易于使用,是一个高性能的交互式2D / 3D数据可视化库,利用了现代图形处理单元(gpu)的计算能力,通过OpenGL库来显示非常大的数据集。

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    安装

    pip install VisPy
    

    快速入门

    from vispy.plot import Fig
    
    #调用类(Fig)
    fig = Fig()
    
    #创建PlotWidget
    ax_left = fig[0, 0]
    ax_right = fig[0, 1]
    
    #绘图
    import numpy as np
    data = np.random.randn(2, 3)
    ax_left.plot(data)
    ax_right.histogram(data[1])
    
    

    运行结果
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    10.NetworkX

    https://networkx.github.io/documentation/stable/tutorial.html

    NetworkX是一个Python包,用于创建、操纵和研究复杂网络的结构、以及学习复杂网络的结构、功能及其动力学。
    NetworkX提供了适合各种数据结构的图表、二合字母和多重图,还有大量标准的图算法,网络结构和分析措施,可以产生随机网络、合成网络或经典网络,且节点可以是文本、图像、XML记录等,并提供了一些示例数据(如权重,时间序列)。
    NetworkX测试的代码覆盖率超过90%,是一个多样化,易于教学,能快速生成图形的Python平台。

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    安装

    方法一:

    pip install networkx
    

    方法二:

    点击下载安装

    快速入门

    import matplotlib.pyplot as plt
    import networkx as nx
    import numpy.linalg
    
    #生成随机数
    n = 1000  
    m = 5000  
    G = nx.gnm_random_graph(n, m)
    
    #定义数据分布特征
    L = nx.normalized_laplacian_matrix(G)
    e = numpy.linalg.eigvals(L.A)
     
    #绘图并显示
    plt.hist(e, bins=100)  
    plt.xlim(0, 2)  
    plt.show()
    
    

    运行结果
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    11.Plotly

    https://plot.ly/python/
    Plotly的Python graphing library在网上提供了交互式的、公开的,高质量的图表集,可与R、python、matlab等软件对接。它拥有在别的库中很难找到的几种图表类型,如等值线图,树形图和三维图表等,图标类型也十分丰富,申请了API密钥后,可以一键将统计图形同步到云端。但美中不足的是,打开国外网站会比较费时,且一个账号只能创建25个图表,除非你升级或删除一些图表。

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    安装:

    pip install plotly
    

    快速入门

    import plotly.plotly as py
    import plotly.graph_objs as go
    
    trace1 = go.Scatter(
        x=[0, 1, 2, 3, 4, 5],
        y=[1.5, 1, 1.3, 0.7, 0.8, 0.9]
    )
    trace2 = go.Bar(
        x=[0, 1, 2, 3, 4, 5],
        y=[1, 0.5, 0.7, -1.2, 0.3, 0.4]
    )
    
    data = [trace1, trace2]
    py.iplot(data, filename='bar-line')
    
    

    运行结果
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    12.geoplotlib

    https://residentmario.github.io/geoplot/index.html
    Basemap和Cartopy包支持多个地理投影,并提供一些可视化效果,包括点图、热图、等高线图和形状文件。PySAL是一个由Python编写的空间分析函数的开源库,它提供了许多基本的工具,主要用于形状文件。但是,这些库不允许用户绘制地图贴图,并且对自定义可视化、交互性和动画的支持有限。
    geoplotlib是python的一个用于地理数据可视化和绘制地图的工具箱,并提供了一个原始数据和所有可视化之间的基本接口,支持在纯python中开发硬件加速的交互式可视化,并提供点映射、内核密度估计、空间图、泰森多边形图、形状文件和许多更常见的空间可视化的实现。除了为常用的地理数据可视化提供内置的可视化功能外,geoplotlib还允许通过定义定制层来定义复杂的数据可视化(绘制OpenGL,如分数、行和具有高性能的多边形),创建动画。
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    安装:

    pip install geoplotlib
    

    快速入门

    from geoplotlib.layers import DelaunayLayer
    import geoplotlib
    from geoplotlib.utils import read_csv, BoundingBox
    
    data = read_csv('data/bus.csv')
    geoplotlib.delaunay(data, cmap='hot_r')
    geoplotlib.set_bbox(BoundingBox.DK)
    geoplotlib.set_smoothing(True)
    geoplotlib.show()
    
    

    运行结果
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    13.folium

    https://python-visualization.github.io/folium/
    folium是一个建立在Python系统之上的js库,可以很轻松地将在Python中操作的数据可视化为交互式的单张地图,且将紧密地将数据与地图联系在一起,可自定义箭头,网格等HTML格式的地图标记。该库还附有一些内置的地形数据。

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    安装

    方法一:

    pip install folium
    

    方法二:

    conda install folium
    

    方法三:

    点击下载安装

    快速入门

    import folium
    
    #确定经纬度
    m = folium.Map(location=[45.5236, -122.6750])
    m
    
    

    运行结果
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    14.Gleam

    Gleam允许你只利用Python构建数据的交互式,生成可视化的网络应用。无需具备HTML CSS或JaveScript知识,就能使用任一种Python可视化库控制输入。当你创建一个图表的时候,你可以在上面加上一个域,让任何人都可以实时地玩转你的数据,让你的数据更通俗易懂。

    安装:

    pip install Gleam
    

    快速入门

    from wtforms import fields
    from ggplot import *
    from gleam import Page, panels
    
    #定义绘图函数
    class ScatterInput(panels.InputPanel):
        title = fields.StringField(label="Title of plot:")
        yvar = fields.SelectField(label="Y axis",
                                  choices=[("beef", "Beef"),
                                           ("pork", "Pork")])
        smoother = fields.BooleanField(label="Smoothing Curve")
    
    class ScatterPlot(panels.PlotPanel):
        name = "Scatter"
    
        def plot(self, inputs):
            p = ggplot(meat, aes(x='date', y=inputs.yvar))
            if inputs.smoother:
                p = p + stat_smooth(color="blue")
            p = p + geom_point() + ggtitle(inputs.title)
            return p
    
    class ScatterPage(Page):
        input = ScatterInput()
        output = ScatterPlot()
    
    #运行
    ScatterPage.run()
    
    

    运行结果
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    15.vincent

    https://vincent.readthedocs.io/en/latest/
    Vincent是一个很酷的可视化工具,它以Python数据结构作为数据源,然后把它翻译成Vega可视化语法,并且能够在d3js上运行。这让你可以使用Python脚本来创建漂亮的3D图形来展示你的数据。Vincent底层使用Pandas和DataFrames数据,并且支持大量的图表----条形图、线图、散点图、热力图、堆条图、分组条形图、饼图、圈图、地图等等。

    这里写图片描述

    安装

    pip install vincent
    

    快速入门

    import vincent
    bar = vincent.Bar(multi_iter1['y1'])
    bar.axis_titles(x='Index', y='Value')
    bar.to_json('vega.json')
    
    

    运行结果
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    16.mpld3

    http://mpld3.github.io/
    mpld3基于python的graphing library和D3js,汇集了Matplotlib流行的项目的JavaScript库,用于创建web交互式数据可视化。通过一个简单的API,将matplotlib图形导出为HTML代码,这些HTML代码可以在浏览器内使用。
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    安装

    方法一:

    pip install mpld3
    

    方法二:

    点击下载安装

    快速入门

    import matplotlib.pyplot as plt
    import numpy as np
    import mpld3
    from mpld3 import plugins
    
    fig, ax = plt.subplots()
    
    x = np.linspace(-2, 2, 20)
    y = x[:, None]
    X = np.zeros((20, 20, 4))
    
    X[:, :, 0] = np.exp(- (x - 1) ** 2 - (y) ** 2)
    X[:, :, 1] = np.exp(- (x + 0.71) ** 2 - (y - 0.71) ** 2)
    X[:, :, 2] = np.exp(- (x + 0.71) ** 2 - (y + 0.71) ** 2)
    X[:, :, 3] = np.exp(-0.25 * (x ** 2 + y ** 2))
    
    im = ax.imshow(X, extent=(10, 20, 10, 20),
                   origin='lower', zorder=1, interpolation='nearest')
    fig.colorbar(im, ax=ax)
    
    ax.set_title('An Image', size=20)
    
    plugins.connect(fig, plugins.MousePosition(fontsize=14))
    
    mpld3.show()
    
    

    运行结果
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    17.python-igraph

    http://igraph.org/python/
    Python界面的igraph高性能图形库,主要针对复杂的网络研究和分析

    这里写图片描述

    安装

    方法一:

    pip install python-igraph
    

    方法二:

    点击下载安装

    快速入门

    from igraph import *
    
    layout = g.layout("kk")
    plot(g, layout = layout)
    
    

    运行结果
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    18.missingno

    https://github.com/ResidentMario/missingno
    没有高质量的数据,就没有高质量的数据挖掘结果,当我们做监督学习算法,难免会碰到混乱的数据集,缺失的值,当缺失比例很小时,可直接对缺失记录进行舍弃或进行手工处理,missingno提供了一个小型的灵活的、易于使用的数据可视化和实用工具集,用图像的方式让你能够快速评估数据缺失的情况,而不是在数据表里面步履维艰。你可以根据数据的完整度对数据进行排序或过滤,或者根据热度图或树状图来考虑对数据进行修正。
    missingno 是基于matplotlib建造的一个模块,所以它出图速度很快,并且能够灵活的处理pandas数据。
    这里写图片描述

    安装:

    方法一:

    pip install missingno
    

    方法二:

    点击下载安装

    快速入门

    import missingno as msno
    import pandas as pd
    import pandas_datareader.data as web
    import numpy as np
    p=print
    
    save_loc = '/YOUR/PROJECT/LOCATION/'
    logo_loc = '/YOUR/WATERMARK/LOCATION/'
    
    # get index and fed data
    
    f1 = 'USREC' # recession data from FRED
    
    start = pd.to_datetime('1999-01-01')
    end = pd.datetime.today()
    
    mkt = '^GSPC'
    MKT = (web.DataReader([mkt,'^VIX'], 'yahoo', start, end)['Adj Close']
          .resample('MS') # month start b/c FED data is month start
           .mean()
           .rename(columns={mkt:'SPX','^VIX':'VIX'})
           .assign(SPX_returns=lambda x: np.log(x['SPX']/x['SPX'].shift(1)))
           .assign(VIX_returns=lambda x: np.log(x['VIX']/x['VIX'].shift(1)))
           )
    
    data = (web.DataReader([f1], 'fred', start, end)
            .join(MKT, how='outer')
            .dropna())
    
    p(data.head())
    p(data.info())
    msno.matrix(data)
    
    

    运行结果
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    19.Mayavi2

    http://code.enthought.com/pages/mayavi-project.html
    Mayavi2是一个通用的、跨平台的三维科学数据可视化工具。可以在二维和三维空间中显示标量、向量和张量数据。可通过自定义源、模块和数据过滤器轻松扩展。Mayavi2也可以作为一个绘图引擎,生成matplotlib或gnuplot脚本,也可以作为其他应用程序的交互式可视化的库,将生成的图片嵌入到其他应用程序中。

    这里写图片描述!
    安装

    pip install mayavi
    

    快速入门

    import numpy
    from mayavi import mlab
    
    def lorenz(x, y, z, s=10., r=28., b=8. / 3.):
        """The Lorenz system."""
        u = s * (y - x)
        v = r * x - y - x * z
        w = x * y - b * z
        return u, v, w
    
    # 取样.
    x, y, z = numpy.mgrid[-50:50:100j, -50:50:100j, -10:60:70j]
    u, v, w = lorenz(x, y, z)
    fig = mlab.figure(size=(400, 300), bgcolor=(0, 0, 0))
    
    # 用合适的参数画出轨迹的流动.
    f = mlab.flow(x, y, z, u, v, w, line_width=3, colormap='Paired')
    f.module_manager.scalar_lut_manager.reverse_lut = True
    f.stream_tracer.integration_direction = 'both'
    f.stream_tracer.maximum_propagation = 200
    
    # 提取特征并绘制
    src = f.mlab_source.m_data
    e = mlab.pipeline.extract_vector_components(src)
    e.component = 'z-component'
    zc = mlab.pipeline.iso_surface(e, opacity=0.5, contours=[0, ],
                color=(0.6, 1, 0.2))
    # 背景设置
    zc.actor.property.backface_culling = True
    
    # 图片展示
    mlab.view(140, 120, 113, [0.65, 1.5, 27])
    mlab.show()
    
    

    运行结果
    这里写图片描述

    20.Leather

    https://leather.readthedocs.io/en/latest/examples.html
    Leather一种可读且用户界面友好的API,新手也能快速掌握。图像成品非常基础,适用于所有的数据类型,针对探索性图表进行了优化,产生与比例无关的SVG图,这样在你调整图像大小的时候就不会损失图像质量
    这里写图片描述
    安装

    方法一:

    pip install leather
    

    方法二:

    点击下载安装

    快速入门

    import csv
    import leather
    
    with open('gii.csv') as f:
        reader = csv.reader(f)
        next(reader)
        data = list(reader)[:10]
    
        for row in data:
            row[1] = float(row[1]) if row[1] is not None else None
    
    chart = leather.Chart('Data from CSV reader')
    chart.add_bars(data, x=1, y=0)
    chart.to_svg('csv_reader.svg')
    
    

    运行结果
    这里写图片描述
    #结语:
    在 Python 中,将数据可视化有多种选择,因此何时选用何种方案才变得极具挑战性。
    如果你想做一些专业的统计图表,我推荐你使用Seaborn,Altair;数学,科学,工程领域的学者就选择PyQtGraph,VisPy,Mayavi2;网络研究和分析方面,NetworkX,python-igraph会是一个不错的选择。
    地理投影就选geoplotlib,folium;评估数据缺失就选missingno;有了HoloViews再也不用为高维图形犯愁;如果你不喜欢花俏的修饰,那就选择Leather。
    如果你是一名新手但有MATLAB基础,matplotlib会很好上手;有R基础的就选ggplot;如果你是新手或懒癌晚期者,Plotly将会是一大福音,它提供了大量图表集可供你选择与使用。

    展开全文
  • 做过数据分析的人都知道,老板最喜欢的莫过于数据可视化可视化中最喜欢的莫过于地图可视化。但是想要做地图可视化也并非易事,对于大多数人来说,Excel一直都是首选,但是Excel真的是实现地图可视化的最好工具吗?...

    做过数据分析的人都知道,老板最喜欢的莫过于数据可视化,可视化中最喜欢的莫过于地图可视化。但是想要做地图可视化也并非易事,对于大多数人来说,Excel一直都是首选,但是Excel真的是实现地图可视化的最好工具吗?

    目前市场上,能够实现地图可视化的工具有很多,可以分为编程类、平台类和软件类三种:

    • 编程类:Matlab、Python、Echarts
    • 平台类:FineBI、高德Maplab
    • 软件类:Excel

    当然,还有一些别的,如国外的BatchGeo、Fusion Tables等,这里就不一一列举了。

    究竟哪一个工具做地图可视化最简单、最省力、最强大呢?今天我们就来实测一下!

     

    地图可视化是什么?

    在此之前,我们先要知道什么是地图可视化?

    简单点说,地图可视化就是将地理数据转换成可视化形态,通过将具有地域特征的数据或者数据分析结果形象地表现在地图上,使得用户可以更加容易理解数据规律和趋势。

    通俗地讲,地图可视化可以将地理数据更清晰直白地展现出来,比如下面这种:

     

    FineBI热力图

    场景准备

    为了测试各个工具性能如何,我设计了一个简单的场景,使用各个工具制作可视化地图并对最后的效果进行对比。

    • 现有数据:2018年中国各省市常住人口数量(数据来自国家统计局-2018年统计年鉴)
    • 场景:需要通过地图可视化展示各省市人口的分布情况,方便进行直观对比

    制作可视化地图

    1、Excel

    Excel是大多数人都很熟悉的数据处理工具,将数据导入Excel中,选中省份和人口数两个字段后,再点击上方的三维地图,就进入了地图可视化编辑界面。

     

    然后,再将省份字段拖入位置选项,并选择省/市/自治区层级,将人口数字段拖入高度(值)选项,最后在类别选项中选择省份字段,切换为区域地图,一张各省市的常住人口可视化地图就完成了。

     

    评价:

    Excel实现地图可视化的操作相对来说较为简单,但是功能也比较少,类型只有柱形图、气泡图、热度图以及区域地图等,目前大数据领域常见的流向地图等并不在可选范围内,可用的主题也是微软经典的几款,显得有一些“视觉疲劳”。

    2、Echarts

    Echarts是一款商业级数据图表平台,它是一个纯JavaScript的图表库,因此使用Echarts进行地图可视化会稍显复杂,需要有一定JS基础才能较为轻松地上手。

    由于Echarts的官方示例没有区域地图的选项(一个小缺点),因此采用气泡图来进行展示。在Echarts中,数据需要预先进行清洗,再放入代码中。代码块主要分为三部分:字段定义地理位置、字段赋值以及图表框架搭建,部分代码如下所示:

     

    地理字段赋值部分代码

     

    图表框架搭建部分代码

    写了大约300行代码,完成了Echarts的可视化地图,气泡的大小表示各省市人口数量的对比,并且标出了人口数量Top5的省份。

     

    评价:

    纯JavaScript书写的特点让Echarts在实现地图可视化的过程中具有极大的自由度,但与此同时,也带来了上手难度大、花费时间长等问题,总体来看,Echarts作为一款国产工具,可以说瑕不掩瑜,推荐有编程基础的读者使用。

    3、FineBI

    FineBI是新一代自助大数据分析的商业智能产品,提供了从数据准备、自助数据处理、数据分析与挖掘、数据可视化于一体的完整解决方案,也是我比较推崇的可视化工具之一。

    下面就使用FineBI来演示地图可视化的过程。

    • 第一步:抽取数据

    其实就是将准备好的Excel上传到FineBI平台上,好在FineBI可以支持30多种数据库表,多维数据库、程序数据集等数据源,可以说很方便了。

     

    上传数据

    • 第二步:创建仪表板,进行地图可视化编辑

    数据抽取完成后,再添加一个仪表板用于制作和展示可视化地图,然后再添加一个组件,并选取刚上传的数据集,这样就进入了地图可视化编辑界面。

     

    可视化编辑界面

    将省份维度转换成地理角色,并将生成的经度和纬度分别拖入横、纵轴,同时,将人口数指标拖入颜色区域。全程只需要鼠标拖拽,完全不需要进行编程,一个高质量的可视化地图就完成了。

     

    FineBI可视化地图制作过程

    不仅如此,还可以添加组件对省份进行筛选过滤,比如我们需要查看江浙沪三地的情况:

     

    江浙沪三地视图

    同时,也可以根据人口数量区间进行筛选,比如人口数量在7000万以上的省份分布:

     

    人口数量7000万以上省份视图

    • 第三步:展示模板

    对于这一步展示,excel和echart是比不上FineBI的,因为FineBI平台可以将做好的地图可视化模板挂出,领导、同事都可以在平台上查看,不需要再制作PPT或者导出成pdf格式进行汇报,对于有工作需要的人来说,确实是一个大大解放了劳动力的功能。

     

    挂出展示模板

    评价:

    与其他几款工具对比,FineBI操作比较简单,完成效果也很出色。而且,除了上述功能之外,FineBI还支持实时数据更新、地图钻取、自定义区域、模板复用等功能,并涵盖了绝大部分的图表类型,丰富了地图可视化的实用性。

    总结

    通过实际体验三款地图可视化的工具,可以发现不同类型的工具各有各的特色:

    在操作方面,Excel无疑是最简单的,但是它的显示效果不佳,功能丰富性一般,并且用Excel做完图后还需要做一个PPT或者Word用于展示,额外了增加工作量;

    在功能丰富性方面,Echarts作为一款编程型工具占据了极大的优势,但是需要制作者有一定的编程基础,且花费的时间较长;

    在综合性方面,FineBI的表现比较突出,不需要编程而且简单易做,能够实现平台展示,比较适合企业用户,在数据可视化方面是一个不错的选择。

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