14丨数据可视化：掌握数据领域的万金油技能

Posted 2021-07-16 修罗神天道

上一讲中，我给你讲了数据变换，今天讲一下数据可视化。如果你想做一名数据分析师，那么掌握可视化技能是必不可少的，因为在大部分情况下，老板更关心呈现的结果。
另外当这些可视化的结果呈现在你眼前时，你才能直观地体会到“数据之美”。图片在内容表达上，要远胜于文字，它不仅能体现数据真实性，还能给人很大的想象空间。

数据可视化的视图都有哪些？

在了解数据可视化的重要性之后，我们来看下，在数据可视化产品中，一般都包括哪些视图？
我们常用的可视化视图超过 20 种，分别包括：文本表、热力图、地图、符号地图、饼图、水平条、堆叠条、并排条、树状图、圆视图、并排圆、线、双线、面积图、双组合、散点图、直方图、盒须图、甘特图、靶心图、气泡图等。
你不用记住这些视图名称都是什么，因为在可视化工具中，操作面板上都会有这些图形可供选择。你看一眼就知道它是不是你想要的。
当然，你不仅要掌握这些视图的使用，更要了解使用它们背后的目的是什么，这里我整理了下，可以分为以下的 9 种情况：

在上面的这几种情况里，你也许想要看某个数据的分布情况，或者它随着时间的趋势，或者是局部与整体之间的关系等等。所以在设计之前，你需要思考的是，你的用户是谁，想给他们呈现什么，需要突出数据怎样的特点，以及采用哪种视图来进行呈现。
比如说，你想呈现某个变量的分布情况，就可以通过直方图的形式来呈现。如果你想要看两个变量之间的相关性及分布情况，可以采用散点图的形式呈现。
一个视图可能会有多种表达的目的，比如散点图既可以表明两个变量之间的关系，也可以体现它们的分布情况。同样，如果我想看变量的分布情况，既可以采用散点图的形式，也可以采用直方图的形式。
所以说，具体要采用哪种视图，取决于你想要数据可视化呈现什么样的目的。

数据可视化工具都有哪些？

那么如何把数据弄成上面说的视图呢？我们需要借助数据可视化的工具。
这些工具有很多，我从几个维度来给你介绍下。这几个维度分别是商业智能分析软件、可视化大屏、前端可视化组件和编程语言类。

商业智能分析

首先在商业智能分析软件中，最著名的当属 Tableau 和 PowerBI 了，另外中国帆软出品的 FineBI 也受到国内很多企业的青睐。
Tableau 是国外的商业软件，收费不低。它适合 BI 工程师、数据分析分析师。如果可以熟练掌握 Tableau，那么找到一份数据分析的工作是不难的。
PowerBI 是微软出品的，可以和 Excel 搭配使用，你可以通过 PowerBI 来呈现 Excel 的可视化内容。
在 BI 行业中，Tableau 和 PowerBI 远超其他 BI 产品，处于行业的领导者的位置。
另外 FineBI 是中国的帆软出品，针对国内使用更加友好，同时也倾向于企业级应用的 BI。

可视化大屏类

大屏作为一种视觉效果强、科技感强的技术，被企业老板所青睐，可以很好地展示公司的数据化能力。这里给你介绍两款可视化大屏的软件 DataV 和 FineReport。

DataV

DataV 是一款可视化的工具，天猫双十一大屏就是用它呈现的。你要做的就是选择相应的控件，配置控件的样式、数据传输和交互效果等。当然 DataV 本身有一些免费的模板，你可以直接通过模板来创建。不过一些特殊的控件和交互效果还是需要购买企业版才行。

FineReport

FineReport 是帆软出品的工具，你可以看出他家的产品基本上都是 Fine 开头的，包括刚才给你介绍的 FineBI。FineReport 可以做数据大屏，也可以做可视化报表，在很多行业都有解决方案，操作起来也很方便。可以实时连接业务数据，对数据进行展示。

前端可视化组件

如果你想要成为一名前端数据可视化工程师的话，至少熟练掌握一种前端可视化组件是必不可少的，不少公司招聘“高级前端工程师”的时候，都要求熟悉几个开源数据可视化组件。
可视化组件都是基于 Web 渲染的技术的。所以你需要了解一下几个典型的 Web 渲染技术：Canvas、SVG 和 WebGL。简单来说，Canvas 和 SVG 是 HTML5 中主要的 2D 图形技术，WebGL 是 3D 框架。
Canvas 适用于位图，也就是给了你一张白板，需要你自己来画点。Canvas 技术可以绘制比较复杂的动画。不过它是 html5 自带的，所以低版本浏览器不支持 Canvas。ECharts 这个可视化组件就是基于 Canvas 实现的。
SVG 的中文是可缩放矢量图形，它是使用 XML 格式来定义图形的。相当于用点和线来描绘了图形，相比于位图来说文件比较小，而且任意缩放都不会失真。SVG 经常用于图标和图表上。它最大的特点就是支持大部分浏览器，动态交互性实现起来也很方便，比如在 SVG 中插入动画元素等。
WebGL 是一种 3D 绘图协议，能在网页浏览器中呈现 3D 画面技术，并且可以和用户进行交互。你在网页上看到的很多酷炫的 3D 效果，基本上都是用 WebGL 来渲染的。下面介绍的 Three.js 就是基于 WebGL 框架的。
在了解这些 Web 渲染协议之后，我再来带你看下这些常用的可视化组件： Echarts、D3、Three.js 和 AntV。
ECharts 是基于 H5 canvas 的 javascript 图表库，是百度的开源项目，一直都有更新，使用的人也比较多。它作为一个组件，可以和 DataV、Python 进行组合使用。
你可以在 DataV 企业版中接入 ECharts 图表组件。也可以使用 Python 的 Web 框架（比如 Django、Flask）+ECharts 的解决方案。这样可以让你的项目更加灵活地使用到 ECharts 的图表库，不论你是用 Python 语言，还是用 DataV 的工具，都可以享受到 ECharts 丰富的图表库样式。
D3 的全称是 Data-Driven Documents，简单来说，是一个 JavaScript 的函数库，因为文件的后缀名通常为“.js”，所以 D3 也常使用 D3.js 来称呼。
它提供了各种简单易用的函数，大大简化了 JavaScript 操作数据的难度。你只需要输入几个简单的数据，就能够转换为各种绚丽的图形。由于它本质上是 JavaScript，所以用 JavaScript 也是可以实现所有功能的。
Three.js，顾名思义，就是 Three+JS 的意思。“Three”表示 3D 的意思，“Three.js”就是使用 JavaScript 来实现 3D 效果。Three.js 是一款 WebGL 框架，封装了大量 WebGL 接口，因为直接用 WebGL API 写 3D 程序太麻烦了。
AntV 是蚂蚁金服出品的一套数据可视化组件，包括了 G2、G6、F2 和 L7 一共 4 个组件。其中 G2 应该是最知名的，它的意思是 The grammar Of Graphics，也就是一套图形语法。它集成了大量的统计工具，而且可以让用户通过简单的语法搭建出多种图表。G6 是一套流程图和关系分析的图表库。F2 适用于移动端的可视化方案。L7 提供了地理空间的数据可视化框架。

编程语言

使用数据分析工具，你一定离不开 Python 语言，当然也有人使用 R 语言。在用 Python 和 R 做数据分析的时候，一定少不了用到可视化的部分。
下面我简单介绍下，如何使用 Python 和 R 进行数据可视化。
在 Python 里包括了众多可视化库，比如 Matplotlib、Seaborn、Bokeh、Plotly、Pyecharts、Mapbox 和 Geoplotlib。其中使用频率最高，最需要掌握的就是 Matplotlib 和 Seaborn。
Matplotlib 是 Python 的可视化基础库，作图风格和 MATLAB 类似，所以称为 Matplotlib。一般学习 Python 数据可视化，都会从 Matplotlib 入手，然后再学习其他的 Python 可视化库。
下面这张图就是我拿 Matplotlib 做的蜘蛛图。

Seaborn 是一个基于 Matplotlib 的高级可视化效果库，针对 Matplotlib 做了更高级的封装，让作图变得更加容易。你可以用短小的代码绘制更多维度数据的可视化效果图，比如下面这个例子：

在 R 中也有很多可视化库可供选择。其中包括了 R 自带的绘图包 Graphics 以及工具包 ggplot2、ggmap、timevis 和 plotly 等。
其中 ggplot2 是 R 语言中重要的绘图包，这个工具包将数据与绘图操作进行了分离，所以使用起来清晰明了，画出的图也漂亮。其实在 Python 里后来也引入了 ggplot 库，这样在 Python 中也可以很方便地使用到 ggplot，而且和 R 语言中的 ggplot2 代码差别不大，稍作修改，就能直接在 Python 中运行了。

如何开始数据可视化的学习

其实很多企业都有在用商业分析软件，Tableau 算是使用率很高的。如果你想做相关的数据分析研究，掌握一门语言尤其是 Python 还是很有必要的。如果你想要全面的学习数据可视化，你可以有以下的 3 个路径：

1. 重点推荐 Tableau

Tableau 在可视化灵活分析上功能强大，主要目标用户更多是较专业的数据分析师。同时在工作场景中使用率高，因此掌握 Tableau 对于晋升和求职都很有帮助。不过 Tableau 是个商业软件，收费不低。而且上手起来有一些门槛，需要一定数据基础。

2.  使用微图、DataV

前面我给你讲过八爪鱼的使用，微图和八爪鱼是一家公司的产品，使用起来非常方便，而且免费。当你用八爪鱼采集数据之后，就直接可以用微图进行数据可视化。
DataV 是阿里推出的数字大屏技术，不过它是收费的产品。它最大的好处，就是可以分享链接，让别人可以在线浏览，不需要像 Tableau 一样安装客户端才能看到数据可视化的结果。另外 DataV 有一些模板，你直接可以使用。
你可以先使用微图和 DataV 作为你的数据可视化体验工具，因为成本低，上手起来快。这样你对数据可视化可以有个直观的了解。如果你想从事数据可视化这份工作，你可以花更多的精力去研究和学习 Tableau。

3. Python 可视化

Python 是数据分析的首选语言，如果你不进行编程，可以使用我在上文中提到的数据可视化的工具。如果你的目标是个数据挖掘工程师，或者算法工程师，那么最重要的就是要了解，并且熟练掌握 Python 的数据可视化。

总结

我今天给你介绍了数据可视化的视图，然后带你讲解了当前主流的数据可视化工具。Tableau 和 PowerBI 是 BI 商业智能行业的领导者，是很多大公司里商业数据分析工作必备的工具。如果你使用 Python 作为数据分析的语言，那么也需要对 Python 数据可视化有所掌握。

最后给你留两道思考题吧。你平时的工作是怎样的，是否需要用到数据可视化技术呢？在数据可视化技术中，你都用过哪些工具，你觉得哪个工具使用起来比较顺手？