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怎樣用JavaScript和HTML5 Canvas繪制圖表

doodlewind / 1351人閱讀

摘要:餅狀圖將數據用切割成份的圓來展示。至于半徑,我們用寬度的一半與高度的一半的較小值,因為我們不想讓餅狀圖超出。結果看起來如下這樣繪制圓環圖我們已經看到如何創建餅狀圖。怎樣畫洞呢我們可以畫一個白色的圓在餅狀圖上。

原文:https://code.tutsplus.com/zh-...
原作:John Negoita
翻譯:Stypstive

在這篇教程中,我將展示用JavaScript和canvas作為手段,在餅狀圖和圓環圖上顯示數字信息。

與從零到一創建圖表相比,其實有更簡便的方式,例如用CodeCanyon上的這個圖表庫

但是如果你想知道庫背后的原理,往下讀。

什么是餅狀圖?

圖表是用來圖形化展示數據的工具。 餅狀圖將數據用切割成份的圓來展示。 每份的大小代表了數據值所代表的比例大小。

什么是圓環圖?

簡而言之,圓環圖是餅狀圖的一個變種。 不同的是每份切向餅圖的中心,這樣只有輪緣是可見。 就這樣,圖表就如其名一個圓環。

開始用Canvas畫

繪制餅圖之前, 我們先看看它的組成部分。 我們先看看如何用canvas組件和JavaScript來畫:

一條線

一個弧度(一個圓的部分)

一個顏色填充的圖形

要想用HTML canvas畫它,我們需要先創建幾樣東西:

創建一個項目文件夾,把它命名為piechart-tutorial
piechart-tutorial文件夾中創建一個HTML文件index.html 這個文件中將是HTML代碼。
一個JS文件scritp.jspiechart-tutorial文件夾中 這個文件中將是JavaScript代碼。

我們將能簡就簡,然后添加一下代碼到index.html中:



    
  


我們有一個ID為myCanvas元素。 然后我們通過

現在,我們有了畫一個餅形圖的所有必要的工具,讓我們看看如何一起使用它們。

畫餅形圖

在概念上,任意圖表都有兩部分:

包含要展示的數據的數據模型。 這由特定類型的圖表進行結構化。

圖形化展示是指按照數學公式的規則,將數據模型中的數據通過視覺元素來進行展示。

餅狀圖數據模型
結構化餅狀圖數據的方式中,最常用的就是用一系列的類別和對應的值,每個類別的值與餅圖的份相關聯。

例如,餅圖的數據模型展示按照流派進行分組,看起來就是下面這樣:

古典音樂:10

另類搖滾:14

流行:2

爵士:12

我們可以在script.js文件中添加一個JS對象來存儲數據模型,如下:

var myVinyls = {
    "Classical music": 10,
    "Alternative rock": 14,
    "Pop": 2,
    "Jazz": 12
};

餅狀圖的圖形化展示
餅狀圖用圓來顯示數據模型中的信息,通過將圓切分成一份份。 每份和數據模型中的類別對應,每份的大小與對應類別的值成正比。

我的音樂集有四個類別。 每個類別在餅形圖中的份數大小,與它的類別對應的值成正比。

但是我們怎樣度量份數的大小? 簡單--我們通過每份的角度。 我們所需要知道的就是它占360度或者2PI的份數。 那么半圓就是180deg或者PI,1/4圓90度或PI/2,以此類推。

為了決定每個類別的份的角度,我們用以下公式:

份角度= 2 * PI * 類別值 / 總值

按照這個公式,古典音樂的那份近似得到如下角度。 0.526 * PI 或者 94度

讓我開始畫吧。 這次我們將用JavaScript類,將其命名為 PieChart 構造函數接受options做為參數,options包含以下:

canvas:指向我們想要畫餅狀圖的索引

data:盛放數據模型的對象的索引

colors:一個數組,數組中是每份的顏色。

PieChart類同時也包含一個draw()方法,它來對圖表進行實際的繪制。

var Piechart = function(options){
    this.options = options;
    this.canvas = options.canvas;
    this.ctx = this.canvas.getContext("2d");
    this.colors = options.colors;
 
    this.draw = function(){
        var total_value = 0;
        var color_index = 0;
        for (var categ in this.options.data){
            var val = this.options.data[categ];
            total_value += val;
        }
 
        var start_angle = 0;
        for (categ in this.options.data){
            val = this.options.data[categ];
            var slice_angle = 2 * Math.PI * val / total_value;
 
            drawPieSlice(
                this.ctx,
                this.canvas.width/2,
                this.canvas.height/2,
                Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2),
                start_angle,
                start_angle+slice_angle,
                this.colors[color_index%this.colors.length]
            );
 
            start_angle += slice_angle;
            color_index++;
        }
 
    }
}

類中首先將傳入的options參數進行存儲。 它保存了canvas的索引,同時也創建一個繪畫上下文作為類成員變量。 然后它存儲了options中的colors數組。

接下來的部分是最根本的,函數draw()。 它會從數據模型中提取數據。 首先,它計算數據模型中所有數據值的和。 然后對其中每個類別應用上面提到的計算角度的函數。 最后我們調用drawPieSlice()函數,用canvas的中心作為餅狀圖的中心。 至于半徑,我們用canvas寬度的一半與canvas高度的一半的較小值,因為我們不想讓餅狀圖超出canvas。

同樣,每次畫一個類別時,要偏移每份的起始角度和結束角度,否則會發生重疊。

要想使用類,我們必須先創建一個實例對象,然后在創建的對象上調用draw()方法。

var myPiechart = new Piechart(
    {
        canvas:myCanvas,
        data:myVinyls,
        colors:["#fde23e","#f16e23", "#57d9ff","#937e88"]
    }
);
myPiechart.draw();

結果看起來如下這樣:

繪制圓環圖

我們已經看到如何創建餅狀圖。 同樣我們看到,圓環圖與餅狀圖不同之處僅在于中間多了一個洞。 怎樣畫洞呢? 我們可以畫一個白色的圓在餅狀圖上。

讓我們通過修改PieChart類來做它。

var Piechart = function(options){
    this.options = options;
    this.canvas = options.canvas;
    this.ctx = this.canvas.getContext("2d");
    this.colors = options.colors;
 
    this.draw = function(){
        var total_value = 0;
        var color_index = 0;
        for (var categ in this.options.data){
            var val = this.options.data[categ];
            total_value += val;
        }
 
        var start_angle = 0;
        for (categ in this.options.data){
            val = this.options.data[categ];
            var slice_angle = 2 * Math.PI * val / total_value;
 
            drawPieSlice(
                this.ctx,
                this.canvas.width/2,
                this.canvas.height/2,
                Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2),
                start_angle,
                start_angle+slice_angle,
                this.colors[color_index%this.colors.length]
            );
 
            start_angle += slice_angle;
            color_index++;
        }
 
        //drawing a white circle over the chart
        //to create the doughnut chart
        if (this.options.doughnutHoleSize){
            drawPieSlice(
                this.ctx,
                this.canvas.width/2,
                this.canvas.height/2,
                this.options.doughnutHoleSize * Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2),
                0,
                2 * Math.PI,
                "#ff0000"
            );
        }
 
    }
}

添加的代碼在options參數中,通過一個doughnutHoleSize成員變量。 如果這個參數在options中沒有傳,代碼就按照之前的進行繪制,如果傳了,就在餅狀圖中心畫一個白色的圓形。

圓的半徑由餅形圖的半徑和doughnutHoleSize參數的乘積來決定。 它應該是0到1之間的數字,0代表餅形圖,大于0時,值越大餅形圖中間的洞越大,當值為1時會使圖表不可見。

要想畫一個圖表一半大小的圓環圖,我們可以將doughnutHoleSize設置為0.5,然后像下面這樣調用:

var myDougnutChart = new Piechart(
    {
        canvas:myCanvas,
        data:myVinyls,
        colors:["#fde23e","#f16e23", "#57d9ff","#937e88"],
        doughnutHoleSize:0.5
    }
);
myDougnutChart.draw();

以下是結果:

添加標簽和圖表圖例

我們的餅狀圖表和圓環圖表看起來挺棒了,但是它會變得更棒,通過添加兩樣東西:

值標簽:顯示每份對應的百分比

圖表圖例:顯示圖表中每個類別和顏色的對應關系

通常,每份的值用百分比來表示,通過100 * 每份值 / 總的值來計算,整個圓代表100%

例如,在我們的例子數據中,古典音樂可以近似地用26%來表示。 如果能將這個值剛好顯示在對應的份上面就太好了。 要想這樣,我們可以用繪圖上下文的fillText(text, x, y)函數。 這個函數接受三個參數:文本和xy坐標。

怎樣計算放置文本的xy坐標呢? 我們必須動用一些幾何知識了,一個叫做極坐標的東西。 一般地,極坐標用半徑和角度來定義一個點的位置。 我們將要用到的兩個公式是:

x = R * cos(angle)

y = R * sin(angle)

我們將要應用這個公式,將文本放在餅狀圖的半徑的一半位置與每份角度的一半位置處。 要想做它,我們需要修改我們的PieChart類,增加如下代碼在if(this.options.doughnutHoleSize){...}代碼塊中。

...
start_angle = 0;
for (categ in this.options.data){
    val = this.options.data[categ];
    slice_angle = 2 * Math.PI * val / total_value;
    var pieRadius = Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2);
    var labelX = this.canvas.width/2 + (pieRadius / 2) * Math.cos(start_angle + slice_angle/2);
    var labelY = this.canvas.height/2 + (pieRadius / 2) * Math.sin(start_angle + slice_angle/2);
 
    if (this.options.doughnutHoleSize){
        var offset = (pieRadius * this.options.doughnutHoleSize ) / 2;
        labelX = this.canvas.width/2 + (offset + pieRadius / 2) * Math.cos(start_angle + slice_angle/2);
        labelY = this.canvas.height/2 + (offset + pieRadius / 2) * Math.sin(start_angle + slice_angle/2);               
    }
 
    var labelText = Math.round(100 * val / total_value);
    this.ctx.fillStyle = "white";
    this.ctx.font = "bold 20px Arial";
    this.ctx.fillText(labelText+"%", labelX,labelY);
    start_angle += slice_angle;
}
...

上面代碼遍歷每份,計算百分比和位置,然后調用fillText()方法將之繪制到圖表上。 我們用了fillStyle屬性來設置文本顏色為白色,font屬性來設置標簽文本的字體、樣式和大小。 同樣重要,需要注意的是圓環圖的doughnutHoleSize設置后,標簽會被往邊沿推,以使文本能處于圓環圖每份的中央。

以下就是帶值標簽的圖表看起來的樣子:

要想完成圖表,最后一件事就是為圖表添加圖例。 我們的圖表圖例將會顯示數據模型中數據的類別和對應每份的顏色。 首先,我們需要對index.html文件做些修改,添加一個

標簽用來存儲我們的圖例元素。



    
    

然后在script.js中,我們添加創建圖例元素的代碼。 我們將代碼添加在PieChart類中draw()函數的末尾。

...
        if (this.options.legend){
            color_index = 0;
            var legendHTML = "";
            for (categ in this.options.data){
                legendHTML += "
  "+categ+"
"; } this.options.legend.innerHTML = legendHTML; } ...

代碼通過傳入options參數來尋找legend元素。 如果找到,就在其中填上帶顏色的塊和數據模型類別的名字。

同時,我們也需要將調用繪值圖表的代碼改成如下形式:

var myLegend = document.getElementById("myLegend");
 
var myDougnutChart = new Piechart(
    {
        canvas:myCanvas,
        data:myVinyls,
        colors:["#fde23e","#f16e23", "#57d9ff","#937e88"],
        legend:myLegend
    }
);
myDougnutChart.draw();

這就是結果的圖表和圖表圖例:

恭喜

我們看到用HTML5 canvas繪制圖表,其實也并不是那么困難。 它僅僅需要一點數學和JavaScript知識。 你現在有了要畫一個你自己的餅形圖和圓環圖的全部。

如果你想要一個簡便快捷的解決方案,用來創建餅形圖和圓環圖,同時還有其他類型的圖表。你可以下載信息圖表和HTML圖表標簽庫或者WordPress插件對應的Charts and Graphs WordPress Visual Designer。

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