数据可视化技术的实现方法研究资料下载.pdf

1、JFreeChart;数据展示中图分类号:TP311.1文献标识码:A 文章编号:1004373X（2007）0407104Research on Data Visualization Implementation MethodsWANG Yuanyuan,DING Yi,SUN Yuanyuan,ZHAO Zhidan（School of Computer Science and Software,Hebei University of Technology,Tianjin,300130,China）Abstract:With the development of enterprise in

2、formationization,data visualization has played an increasingly importantrole.The technology of data visualization shows data and its structural relations in a directly observable way.It can assist userto understand masses of information,and exploit the inner of the data and enhance the productivity

3、of data.This paper discus-ses three kinds of chart showing methods,such as Java Applet,SVG,JFreeChart,analyzing their advantages and disadvanta-ges,and deliberately shows how to draw 2D statistic chart using JFreeChart components.Keywords:data visualization;statistic chart;SVG;data display收稿日期:20060

4、811当今社会正处于一个信息爆炸的时代,随着企业信息化技术的发展,企业内部产生了大量的信息,表现为海量统计数据。这些数据大多以表格的形式存放在数据库内,既枯燥又难于理解。如何才能将这些数据有效的展示出来,帮助用户理解数据,发现潜在的规律,是亟待解决的问题。数据可视化能够将抽象的数据表示成为可见的图形或图像,显示数据之间的关联、比较、走势关系,有效揭示出数据的变化趋势,从而为理解那些大量复杂的抽象数据信息,为企业决策支持提供帮助。1 数据可视化的理论数据可视化（data 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

5、法和技术。数据可视化是可视化技术在非空间数据领域的应用,他改变了传统的通过关系数据表来观察和分析数据信息的方式,使人们能够以更直观的方式看到数据及其结构关系,发现数据中隐含的信息。数据可视化的基本思想是将数据库中的每个数据项作为一个图形元素表示,例如,点、矩形条、扇形片等,大量的数据构成数据图像,同时将数据的各个属性值以多维数据的形式表示,可以从不同的维度观察数据,从而对数据进行更深入的观察和分析 1。数据可视化技术被广泛应用于自然科学、医学、工程技术、金融、通信、商业、油气勘探、生物分子学等领域。一些可视化软件相继出现,提高了各个行业的工作效率,也促进了可视化技术的发展 2。2数据可视化常用

6、方法的分析研究随着信息化浪潮和 Internet 的发展,企业中基于 B/S体系结构的应用程序越来越多,在工作中,常需要将数据信息用图表的方法在 Web 页面上表示出来,基于 Web 的动态图表不仅能够将数据可视化,而且弥补了单机版系统不能共享数据的不足。创建一个基于 Web 的图表一般有 3 种做法:第 1 种就是使用 Java Applet 利用 Java 本身对图形的支持来显示一个图表;第 2 种是使用 SVG 技术,生成矢量图;第 3 种就是直接在 Web 服务器端生成好图表图片文件,然后发送给客户端浏览器。下面对这 3 种方法进行分析。2.1 Java Applet 生成 Web 动

7、态图表Java 最初在因特网上流行,很大程度上归功于 JavaApplet,他可用于开发的轻量级、较简单、基于客户端的Web 动态图表,是 Java 图形处理应用的开始 3。71 现代电子技术 2007 年第 4 期总第 243 期 嵌入式与单片机 2.1.1 Java Applet 绘图原理Java Applet 又称 Java 小应用程序,是用 Java 语言编写的一段代码,他通过标签嵌入到 html 文件中。在网页被调用期间随同 html 文件一起下载到客户端,由支持Java的浏览器解释执行,实现与用户的交互。Java Applet 做图的基本原理是将图表分解为文本、矩形、扇形、直线等基

8、本图元,根据图表要展示的数据,计算图元的个数以及每个图元在 Java 坐标系中的位置,最后使用Graphics 类的对象将他们绘制出来。Java.awt.Graphics 类提供了绘制直线、折线、矩形、弧、椭圆、多边形、文本、图像的方法。其中矩形、弧、椭圆和多边形可以被填充 4。2.1.2 Java Applet 方法的应用情况通过在 Web 页面嵌入 Java Applet,使得在网上浏览动态图像成为可能,Java Applet 是一种简单的开发 Web动态图表的方法,他作为 Java 基于 Web 的主要的交互式应用模式一直持续了很长的时间,但是他在应用方面存在很多局限性。首先,Java

9、Applet 是在客户端执行的,也就是说,必须安装 Java 虚拟机,否则无法运行 Java 程序。其次,通常使用的微软 IE 浏览器和较早的 Netscape 浏览器,必须安装 Java 的插件才可以正常浏览包含 Java Applet 的Web 页面。再次,含有 Java Applet 的页面在每次请求class 文件时,都需要重新下载,如果网络的通信状况不好,将会导致程序运行得异常缓慢。随着现在主流浏览器放弃对 Java 的支持后,这种方式只适合一些局域网的应用,而对于因特网的环境就显得不太适合。2.2SVG 生成矢量图20 世纪 90 年代末,W3C 组织开发了一种开放标准的文本式矢量

10、图形描述语言 SVG（Scalable Vector Graph-ics）,主要面向网络应用,将他与 XM L 相集成,满足 Web开发者对动态、可缩放和与平台无关的 Web 图像的要求。2.2.1 SVG 对图形的支持可缩放矢量图（Scalable Vector Graphics,SVG）是用XML 语言描述二维图形的一种矢量图形标准。规范描述了直线、矩形、圆、椭圆、多边形等几何图形,用 SVG 做出的图形能够适应不同的分辨率,不局限于固定的区域,在不同大小 的区 域内 都能 够正 常的显 示 5。SVG 基 于XML,可扩展性很强,能够描述任意复杂的图像,能够向图形添加动画,通过链接、事件

11、和脚本增加图形的交互性。SVG 本质上是 XM L 的一个应用,通过添加一系列XML 标签来绘制图形。在 Web 页面中,读取待展示的数据,将绘制图表的 SVG 文件嵌入到页面,通过脚本动态改变图表元素的属性。在 SVG 文件中,使用 rect,line,circle等标记创建基 本图元,组成图 表的主 体,使 用 path 及marker 创建坐标系,使用标记 text 来设置图表的标题、图例和刻度值。2.2.2 SVG 绘图的特点及应用情况基于 SVG 的图形具有可缩放、可搜索、更高的图形质量、文件尺寸小、下载速度快、具有丰富的表现效果等优点。但是,SVG 也有他的不足之处。首先,SVG

12、目前还没有浏览器支持,要在网页中使用 SVG 图像,必须安装一个SVG 插件,给客户端浏览带来了不便。第二,一旦图像文件较为复杂,SVG 文档尺寸就会相应变大。第三,矢量图形的打印技术仍不够成熟,主要是打印系统的分辨率不够高,特别是较大幅面的图形在相对较小的纸张上打印时较为明显 6。2.3 使用 JFreeChart 在服务器端生成图像20 世纪 90 年代末期至今,Java 的高速发展离不开开源代码组织的贡献,在 Web 图表开发领域也有两个主要的 Web 图表引擎:JFreeChart 和 Cewolf,其中 JFreeChart占有非常重要的位置。JFreeChart 是 Java 的开

13、放源代码项目,他是一款非常优秀的图表引擎,他主要用来显示各种各样的图表。这些图表包括:饼图、条形图（普通条形图和堆栈条形图）、线图、区域图、分布图、混合图、甘特图以及一些仪表盘等等 7,可以在 C/S,B/S,甚至是实时环境都能一显身手。这些不同式样的图表基本上可以满足目前数据可视化展示的需求。该方法使用 JFreeChart 在 Web 服务器端生成好图表图片文件,然后发送给浏览器,在页面中使用 Servlet 和Image 标签,将图片显示到浏览器。绘图过程由 Server 端完成,速度快,不需要额外的浏览器插件支持,并且可以方便地对其进行存储和打印。2.4 三种方法的比较分析前面分析了数

14、据可视化技术实现图表展示的 3 种方法,他们有自己的特点和应用范围。Java 对图形处理的应用最早是从 Java Applet 开始的,他利用 Java 本身提供的支持做图,可以称为是 Java 的做图基础。Java 最初在因特网上流行,很大程度上归功于Java Applet,他是一种可用于开发的轻量级、较简单、基于客户端的 Web 动态图表。他不仅可以绘制 Web 动态图表,而且还可以绘制各种单据,例如,账本及相关凭证、支票、销售发票、发货单、入库单等。SVG 弥补了位图的缺陷,是一种与平台无关、可查询、基于文本的图形格式,他利用样式来定义图形的显示方式,提供了丰富的表现形式。从某种程度上来

15、说,SVG是 Flash 的 XML 实现,并且可以方便地进行修改。基于SVG 的图形为科学和医疗插图、工程文档、建筑规划等应用提供了巨大的可能性,在绘制地图和电力图形方面应用较为突出。虽然 Java Applet,SVG 可以绘制任意复杂的图形,但二者在绘制二维坐标统计图表时,就显得不太方便。他们都将图表拆分成细小的图元,需要精确计算图元个数和每个图元在坐标系的位置、长度、宽度等属性值,做图过程比72多 媒 体 技 术王媛媛等:数据可视化技术的实现方法研究较繁琐,开发效率低。用 JFreeChart 绘制统计图有独特的优势:首先,他是开放源码,可以根据需要对他扩展。其次,他使用大量的工厂化方法,隐藏了生成图表的细节,可以方便地创建图表。他将图表对象作为一个整体,而不是将其拆分成矩形条、扇形片等基本图元,因此不用计算各个图元的大小和位置,只要获得了数据集对象,再调用工厂化方法就可以创建一个图表了。再次,JFreeChart 在服务器端生成图像文件,然后将其发送给浏览器显示,不需要安装额外的浏览器插件,可以适应各种各样的浏览器。下面介绍一下如何使用 JFreeChart 创建动态交互统计图表。3 用 JFreeChart创建动态统计图