CN112765256A - 一种平行坐标轴数据可视化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平行坐标轴数据可视化方法及系统，包括：获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。以Excel中内嵌宏代码，实现根据可视化请求对平行坐标轴的y轴标签的配置，实现自动生成平行坐标轴数据。
Description
技术领域
本发明涉及可视化技术领域，特别是涉及一种平行坐标轴数据可视化方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
平行坐标是一种用于对高维数据可视化的常用和基本方法，在数据分析和可视化领域中有着广泛应用。由于维度大于三维的数据无法在传统的笛卡尔几何坐标系中显示，平行坐标使用与维度数量相等的竖线作为坐标轴，并将数据在轴上的点用实线连接，从而达到数据可视化的目的。
但是发明人发现，对于平行坐标数据的生成，尽管在一些较为专业的可视化软件或程序平台下可以通过相关的功能或代码实现，但是一般该类软件的购买和学习成本较高或使用较为复杂，特别是基于程序实现的生成则需要使用者具备相关的编程基础，加重生成平行坐标数据的技术门槛和难度；而且对平行坐标轴中元素的添加、删除，或对某个生成步骤进行修改时，需要在源代码中修改与数据源相关的所有代码，同样增加开发和维护的困难程度。
另外，对于代码的维护和管理，需要该类软件的相关程序人员按照可视化需求进行修改，在实际使用中，不利于使用者根据需求进行自适应修改，如对平行坐标轴中元素的添加或删除等，需要对源代码进行修改，而大部分使用者不具备专业的编程知识，且没有权限对软件后台代码进行修改，所以通用性较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种平行坐标轴数据可视化方法及系统，以Excel中内嵌宏代码，实现根据可视化请求对平行坐标轴的y轴标签的配置，实现自动生成平行坐标轴数据。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种平行坐标轴数据可视化方法，包括：
获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；
根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；
根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；
将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；
将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。
第二方面，本发明提供一种平行坐标轴数据可视化系统，包括：
标签获取模块，用于获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；
第一标签生成模块，用于根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；
第二标签生成模块，用于根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；
第三标签生成模块，用于将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；
可视化模块，用于将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用Excel自带的数据图表生成步骤，最终呈现的数据图表与Excel基本的数据图表类似，因此可以直接在图片中调整、添加或删除元素，而不需要对VBA代码进行修改，也无需使用复杂的基于可视化算法，因此具备较高的适用性。
本发明基于Excel中的折线图和基于宏代码实现对折线图的配置，对于具备一定VBA宏编程基础的使用者可以根据需求在代码中的步骤进行修改，进一步提高方法的灵活性和扩展性。
本发明作为一种通用的生成平行坐标数据图的方法，使用者不需要具备任何编程背景，只需要具备基本的Excel知识即可使用。同时Excel是当前最常用和最易获得的办公软件之一，因此降低生成平行坐标数据的技术门槛和难度。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的平行坐标轴数据可视化方法流程图；
图2为本发明实施例1提供的Excel表格中的原始数据；
图3为本发明实施例1提供的添加上下界的原始数据；
图4为本发明实施例1提供的归一后的数据；
图5为本发明实施例1提供的平行坐标轴数据示例1；
图6为本发明实施例1提供的平行坐标轴数据示例2；
图7为本发明实施例1提供的平行坐标轴数据示例3。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种平行坐标轴数据可视化方法，包括：
S1：获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；
S2：根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；
S3：根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；
S4：将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；
S5：将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。
在本实施例中，将数据集导入Excel中，通过对Excel原生系统中的数据折线图按照数据集进行修改和设置，并通过宏代码实现数据折线图的自动处理和可视化。
在本实施例中，所述步骤S1之前，在Excel表中导入待处理数据集，并对其进行预处理，具体包括：
(1)对数据集中每条数据进行命名，如“数据1”，“数据2”，…，“数据n”…；
(2)对每条数据的每个属性进行命名，如“属性1”，“属性2”，…，“属性k”，…；
如图2所示，共有5条数据，属性数量为8，那么根据属性数量确定平行坐标轴y轴的数量同样为8，y轴属性名称为“属性1”，“属性2”，…，“属性k”，…。
(3)根据每个属性所包括的数据值确定该属性值域的上下限；如图3所示，该上下限可以根据需要自动添加或者使用Excel中的Max或Min函数统计当前属性的最大值和最小值，在数据的第一行和最后一行添加上下界数据。
(4)对每个属性定义上下界限后，将每个属性下的数据按比例缩放完成归一处理；在本实施例中，将上下界分别设定为0和1，将原始数据按比例缩小到0和1之间；
该步骤的目的是避免由于不同属性的单位或跨度的不同，导致最终结果的可视化效果不佳；该步骤同样可以直接使用Excel表格中自带的公式功能或者程序功能实现；本实施例采用是在Sheet1中存放原始数据，并在Sheet3中使用Excel表格公式在相同的位置计算归一结果，假设为B4单元格进行归一，公式为(Sheet1！B4-Sheet1！B$8)/(Sheet1！B$2-Sheet1！B$8)，归一后的数据如图4所示。
在本实施例中，采用宏代码生成数据折线图，并且可以根据需求调整数据矩阵的转置；如图5所示，数据折线图生成的宏代码如下：
------------------------------
1 Dim dataRange As Range
2 Set dataRange＝Worksheets("Sheet3").UsedRange
3
4 dataRange.Select
5 ActiveSheet.Shapes.AddChart2(227,xlLine).Select
6 ActiveSheet.Shapes(ActiveChart.Parent.Name).Name＝"paraCoorData"
7 ActiveChart.SetSourceData Source:＝dataRange
8 ActiveChart.PlotBy＝xlRows
------------------------------
其中，第1-2行是定义Range对象，并将该对象赋值数据单元格，目的是为了更方便的使用数据区域，假设归一后的数据所在的页面为Sheet3。
第4行为数据区域的选择。
第5-6行是基于该数据生成折线图，并对该折线图进行命名以方便后续进行访问，本实施例将该折线图命名为“paraCoorData”。
第7行为制定数据源区域。
第8行为对数据进行转置，即使用的原始平行坐标轴中的y轴对应于数据中的每一列；若原始数据的行列与平行坐标轴不一致，采用上述代码根据需求进行调整或转置。
在本实施例中，确定y轴数量、y轴属性名称、每个属性对应的y轴上下限值后，对原始平行坐标轴中的y轴标签的修改同样采用宏代码实现，实现折线图的平行坐标轴、刻度及其他信息的删除或添加；具体为：
(1)调整y轴的上下限值，即调整为归一后的上下限值，并删除y轴默认自带的刻度线；使用如下代码：
ActiveChart.Axes(xlValue).MaximumScale＝1
Selection.Delete
(2)由于平行坐标轴中没有水平方向的网格，因此删除水平方向的网格；同时由于平行坐标轴的数据点处于y轴也就是水平刻度上的，因此在折线图中将每个数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；代码如下：
ActiveChart.Axes(xlValue).MajorGridlines.Select
Selection.Delete‘删除水平网格线
‘设置水平轴的刻度与数据点对齐。
ActiveChart.Axes(xlCategory).AxisBetweenCategories＝False
(3)删除原始平行坐标轴中的数据类型标签及图表信息，该步骤可以根据数据集保留或删除，采用手动或代码来实现。
(4)根据确定的y轴数量，添加y轴，即水平坐标中的表示属性的多条平行的y轴；本实施例使用Excel折现图中的垂直网格线实现，添加网格线后可以进一步的设置线的格式；代码如下：
(5)为了能够更好的添加平行坐标轴的数据类型标签和属性名称标签，对图表中的绘图区域的大小进行调整；该步骤同样可以使用手动并根据需求完成，主要代码如下：
ActiveChart.PlotArea.Select‘绘图区域的选择和调整
Selection.Width＝293.217
ActiveSheet.Shapes("waterfall").ScaleWidth 1.2261074263,msoFalse,_
msoScaleFromBottomRight‘整个图片的宽度的调整
(6)确定绘图区域后，在y轴的下方添加对应的y轴属性名称；
另外，通过对该标签的属性设置，完成对y轴属性名称标签进行下移，以更好的显示y轴上下限值，主要代码如下：
ActiveChart.Axes(xlCategory).Select‘选中横轴
ActiveChart.Axes(xlCategory).TickLabels.Offset＝600‘向下移动
对上下界的数据点进行选择，分别在y轴的上方和下方添加y轴上下限值的标签；由于该数据是归一后的数据，所以上方和下方的数据标签显示为1和0，因此需要对其进行修改以显示原始数据的上下界；若平行轴较多，则采用宏代码完成而不适合手动进行添加；上界标签实现的代码如下，下界的同理：
ActiveChart.FullSeriesCollection(1).Select‘选中第一列数据，即值域上界数据
ActiveChart.SetElement(msoElementDataLabelTop)‘添加数据标签
For i＝1 To dataRange.Columns.Count–1
ActiveChart.FullSeriesCollection(1).Points(i).dataLabel.Select
Selection.Formula＝Worksheets("Sheet1").Cells(2,i+1)‘sheet1中存放的原始数据
Next
在本实施例中，假设Excel页面Sheet1中存放的是原始数据，则上述代码的for循环是遍历每一个数据标签并替换成Sheet1页面中的值域上界，即图3中的第二行的数据。
(7)最后是添加数据类型条目名称的标签；在平行坐标轴中使用数据类型名称可以有效的展示不同折线的数据，提高数据可视化的清晰度，尽管可以通过手动添加的方式添加数据类型名称标签，但是对于动态更新的图表或者对于数据条目较多的数据集使用手动方式则较为繁琐；所以，本实施例采用宏代码的实现方法：
一般情况下该数据类型名称标签添加至折线图最左侧或最右侧的数据点旁边，以将标签添加至最右侧为例，最左侧同理；首先选定每条数据最后一个属性的数据点，然后为该数据点在右侧添加数据标签；默认情况下该标签内的数值为数据集中最后一个的数据，即图3的第I列数据，因此需要对每个标签改为第一列(数据名称列，即图3的第A列的数据)的内容；主要代码如下。
For i＝2 To dataRange.Rows.Count–2‘对除上下界之外的数据
ActiveChart.FullSeriesCollection(i).Points(t).Select
ActiveChart.SetElement(msoElementDataLabelRight)
ActiveChart.SeriesCollection(i).DataLabels(t).Format.TextFrame2.TextRange._
InsertAfter dataRange.Cells(i+1,1)‘替换为数据条目名称
Next
在本实施例中，还包括采用代码或者手动调整折线图的图标元素的格式、颜色及其他特征等；如图6所示为数据条目和数据属性较多的数据集生成的平行坐标轴数据，由于数据条目较多，因此将右侧的数据条目名称进行删除；如果对某个数据更关心则可以根据需求进行添加及格式的修改，如图7所示对某一个数据进行加粗和标签的说明，对其他数据进行线条的其他格式的设置。
本实施例是一种基于Excel自动生成平行坐标轴的方法，通过对原始平行坐标轴中各类标签的修改，使其满足数据集可视化显示的需求，通过对Excel原生系统中的数据折线图进行修改和设置，通过宏代码实现数据折线图的自动处理和可视化，降低了生成平行坐标数据的技术门槛和难度；本实施例采用的Excel版本为Excel 2016，其他版本的Excel在函数实现上会有一定的差异，可根据步骤的目的进行相应的修改。
实施例2
本实施例提供一种平行坐标轴数据可视化系统，包括：
标签获取模块，用于获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；
第一标签生成模块，用于根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；
第二标签生成模块，用于根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；
第三标签生成模块，用于将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；
可视化模块，用于将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中的步骤S1至S6，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，包括：
获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；
根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；
根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；
将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；
将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。
2.如权利要求1所述的一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，对每个数据属性下的数据值进行按比例缩放的归一处理，根据归一后的数据值确定y轴上下限值。
3.如权利要求1所述的一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，对原始平行坐标轴进行预处理，所述预处理包括删除水平方向的网格和y轴的原始刻度线。
4.如权利要求1所述的一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，根据可视化请求中的图片宽度，对折线图的图片宽度进行调整。
5.如权利要求1所述的一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，在y轴的下方添加y轴属性名称的标签，在y轴的上方和下方分别添加上限值和下限值的标签。
6.如权利要求1所述的一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，选定每条数据最后一个属性的数据点，在该数据点的右侧或左侧添加数据类型标签。
7.如权利要求1所述的一种平行坐标轴数据可视化方法，其特征在于，所述可视化方法采用宏代码实现，所述宏代码内嵌在Excel中。
8.一种平行坐标轴数据可视化系统，其特征在于，包括：
标签获取模块，用于获取原始平行坐标轴的y轴标签，所述y轴标签包括y轴属性名称、y轴上下限值和y轴刻度；
第一标签生成模块，用于根据可视化请求中数据属性类型确定y轴数量和y轴属性名称；
第二标签生成模块，用于根据数据属性对应的数据值确定每个属性对应y轴上下限值；
第三标签生成模块，用于将数据属性对应的数据值映射至相应的y轴刻度上；
可视化模块，用于将同一数据类型标签的y轴刻度连接，将得到的折线图以及折线图对应的y轴标签进行可视化展示。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-7任一项所述的方法。
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| CN112232591A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-01-15 | 国网湖南省电力有限公司 | 基于气象因素的覆冰厚度智能预警方法 |
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