層次數(shù)據(jù)可視化-研討班

1、層次數(shù)據(jù)可視化大綱層次數(shù)據(jù)層次數(shù)據(jù)的可視化節(jié)點鏈接法節(jié)點鏈接法的應用空間填充法空間填充法的應用混合型層次數(shù)據(jù)層次數(shù)據(jù)層次數(shù)據(jù)著重表現(xiàn)個體之間的層次關(guān)系社會關(guān)系中的從屬關(guān)系組織信息文件列表物種發(fā)展邏輯承接關(guān)系決策樹公司組織結(jié)構(gòu)圖 國內(nèi)版1.騰訊，產(chǎn)品與部門關(guān)系千絲萬縷，QQ是所有產(chǎn)品與服務的基石。2.百度崇尚簡單；3.華為，技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)矩陣結(jié)構(gòu)變化；4.阿里巴巴，馬云的影子無時無處不在；5.360掐架大王，總要有人在后面擦屁股來源：第一財經(jīng)周刊和岑峰Tables家譜樹GeneaQuilts家譜樹A. Bezerianos, P. Dragicevic, J.-D. Fekete, J. Bae,

2、 B. Watson. GeneaQuilts: A System for Exploring Large Genealogies物種發(fā)展數(shù)據(jù)來源： 圖片來源： 思維導圖層次數(shù)據(jù)的可視化層次數(shù)據(jù)的可視化節(jié)點鏈接法(Structure-clarity)節(jié)點鏈接樹雙曲樹三維樹空間填充法(space-efficiency)樹圖(Treemap)Voronoi樹圖混合型 節(jié)點鏈接法預備知識圖論基礎(chǔ)圖G由一個頂點（或節(jié)點）集合V和一個邊集合E組成每條邊exy=(x, y)連接圖G的兩個頂點x, y例如：V=1,2,3,4, E=(1,2),(1,3),(2,3),(3,4),(4,1)有向圖無向圖加權(quán)圖

3、非連通圖頂點的度回路無回路圖無回路連通圖（樹）具有根結(jié)點的樹節(jié)點的深度節(jié)點與鏈接的布局正交布局電路圖縮進圖(indent)聚類樹(dendrogram)冰柱圖(icicle)徑向布局（輻射型）徑向布局圖雙曲樹自由布局dendrogram徑向布局IcicleindentTreeradialsunburst正交布局節(jié)點在放置的時候都按照水平或垂直對齊電路圖例外方向與坐標軸一致的，布局規(guī)則與視覺識別習慣吻合，非常直觀缺點對于大型的層次結(jié)構(gòu)，特別是廣度比較大的層次結(jié)構(gòu)，這樣的布局會導致不合理的長寬比電路圖正交且空間高效對機器友好，對用戶不友好電磁爐的電路圖縮進圖快速并易于實現(xiàn)可以使用純文本（或HTML

4、）瀏覽大數(shù)據(jù)時需要很多滾動操作容易失去上下文Flare軟件包的子目錄結(jié)構(gòu) 家狗的不同物種的單倍體基因序列的比較分析Kerstin Lindblad-Toh et al. Nature438, 803-819 (8 December 2005)Dendrogram 美國鐵路的兼并印歐語系冰柱圖常用于聚類分析，展現(xiàn)層次聚類結(jié)果 正交布局的一般實現(xiàn)簡單的遞歸實現(xiàn)Reingold-Tilford類算法標準：所有節(jié)點按照在樹中的層次進行分層繪制避免邊相交相似的子樹用相似的方法進行表達表達緊湊方法：自底向上遞歸計算對于每個父節(jié)點，確保子樹已完全繪制盡可能緊致地包裝子樹將父節(jié)點放在子樹的中心位置布局的對稱性

5、和緊湊性Reingold-Tilford使用RT算法已繪制的子樹比較子樹的左右輪廓并將其靠攏將父節(jié)點放置在子樹的中心位置并更新子樹的輪廓徑向布局更加合理地利用空間根節(jié)點位于圓心，不同層次的節(jié)點被放置在半徑不同的同心圓上節(jié)點到圓心的距離對應于它的深度滿足樹結(jié)構(gòu)節(jié)點數(shù)量隨層次而增加的特點Radial 徑向布局Flare軟件包的目錄結(jié)構(gòu) 食物搭配圖 三維樹(Cone-Tree)George Robertson,Jock D. Mackinlay,Stuart Card. Cone Trees: Animated 3D Visualizations of Hierarchical Informatio

6、n. InProceedings of the ACM CHI 91 Human Factors in Computing Systems Conference, pages 189- 194, April 28 - June 5, 1991, New Orleans, Louisiana, June 1991. Association for Computing Machinery雙曲樹將節(jié)點在雙曲空間分布（節(jié)點數(shù)仍然隨深度曾幾何級數(shù)增長?。┖Ｏ螅p曲空間）人物樹譜的雙曲樹可視化TreeJuxtaposer 節(jié)點鏈圖的問題節(jié)點數(shù)隨著深度增加呈幾何級數(shù)增長解決方案交互使用變形對節(jié)點進行過濾魚眼

7、變形DOI樹（節(jié)點過濾）TreeBlock開放目錄項目的DOI樹可視化 視覺需求總旨：清晰有效地在屏幕上展現(xiàn)節(jié)點及節(jié)點之間的鏈接關(guān)系1. 節(jié)點位置的空間順序和層次關(guān)系一致2. 減少連線之間的交叉。3. 減少連線的總長度4. 可視化應該有一個合適的長寬比，以便優(yōu)化空間的利用應用樹可視化工具英國政府的賬本 單詞樹空間填充法Enclosure為了表達節(jié)點的父-子關(guān)系，將子節(jié)點整個封裝在父節(jié)點中樹圖(Treemaps)假設(shè)每個葉節(jié)點具有一個“尺寸”屬性（例如磁盤中的文件，或者機構(gòu)圖中的薪水等）父節(jié)點的尺寸是所有子節(jié)點尺寸之和Johnson和Shneiderman在1991年提出slice-and-di

8、ce Treemap布局方法:遞歸地細分屏幕空間成矩形塊整個矩形表示層次化數(shù)據(jù)中的最高層級（例如文件系統(tǒng)樹的根節(jié)點，或是所有數(shù)據(jù)的集合）較低一層的節(jié)點根據(jù)各自具有的權(quán)重(Weight)的比例，劃分最高層節(jié)點矩形的面積它們的子節(jié)點再遞歸地劃分各自的父節(jié)點，如此往復直到所有層次都劃分完畢樹圖(Treemaps)例：磁盤瀏覽類別數(shù)據(jù)的樹圖倫敦個人房產(chǎn)交易數(shù)據(jù)類別數(shù)據(jù)的層次類別數(shù)據(jù)本身沒有層次關(guān)系類別的層次安排對結(jié)果影響很大把類別對數(shù)據(jù)的影響程度作為層次房產(chǎn)數(shù)據(jù)地區(qū)：鬧市、郊區(qū)房子類型：別墅、商品房周邊環(huán)境樹圖的問題逐級縱橫切割細分會產(chǎn)生狹長的四邊形難以與內(nèi)部節(jié)點交互樹圖的擴展(略)Cushion T

9、reemap模擬三維物體的光照效果Shneiderman B. Discovering Business Intelligence Using Treemap VisualizationsSequoiaView軟件中的Cushion Treemap樹圖布局算法算法思路平均長寬比穩(wěn)定性可讀性連續(xù)性穩(wěn)定性的平衡性距離相關(guān)性Slice-and-dice交替著橫向和縱向劃分節(jié)點*Squarified用貪心策略保證局部長寬比最優(yōu)*-Ordered逐步求精，平均長寬比和可讀性的折中*-Strip沿固定方向一次一條帶地劃分*-Spiral由外向內(nèi)螺旋狀劃分*-Ordered Squarified按節(jié)點序號估

10、計與父節(jié)點距離，再用Squarified算法精確定位*-*Spatially Ordered以數(shù)據(jù)中的二維空間信息確定粗略位置，再用Squarified算法*-*張昕,袁曉如.樹圖可視化方法及其擴展樹圖的交互類別交互方法功能和效果基本交互方法節(jié)點選擇選中樹圖中的特定節(jié)點，由于父子節(jié)點的矩形相重疊，需判斷選中節(jié)點的層次權(quán)值的改變選中節(jié)點后，改變其權(quán)值，重新生成樹圖顏色的賦予和改變選中節(jié)點后，賦予或改變矩形的顏色層次下行（Drill down）選中某節(jié)點后，放大顯示以此節(jié)點為根節(jié)點的子樹層次上行（Roll up）層次下行操作的反向，顯示以當前根節(jié)點的父節(jié)點為根節(jié)點的子樹布局算法的切換改變布局算法，

11、重新生成樹圖新穎交互方法MagicLens對使用者感興趣的一個或多個子節(jié)點給予放大，再覆蓋顯示在全局的樹圖上方Fisheye以生成的全局樹圖的圖像作為輸入，應用圖像處理技術(shù)中的變換方法，生成整體結(jié)構(gòu)不變但部分區(qū)域得到平滑放大的新樹圖Semantic Zooming允許在放大Slice-and-dice Treemap中感興趣的節(jié)點時，有限度地壓縮其他節(jié)點Balloon Focus將關(guān)注的節(jié)點與周圍節(jié)點的關(guān)系用彈簧模型進行建模，通過求解彈簧平衡的線性方程組，來均勻放大多個關(guān)注的節(jié)點，壓縮非關(guān)注的節(jié)點張昕,袁曉如.樹圖可視化方法及其擴展Voronoi圖Voronoi圖由一組由連接兩鄰點直線的垂直平

12、分線組成的連續(xù)多邊形組成N個在平面上有區(qū)別的點，按照最鄰近原則劃分平面；每個點與它的最近鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)一個點集定義了該集合的“勢力范圍”范圍內(nèi)的點離這個點集內(nèi)點的距離較其它點集內(nèi)的點要近點集的集合對“勢力范圍”的劃分就構(gòu)成了一張由互相連通的不規(guī)則多邊形所構(gòu)成的圖Voronoi樹圖Voronoi樹圖Voronoi樹圖Squarified樹圖原始樹圖 (slice-and-dice)Balzer M, Deussen O. Voronoi Treemaps應用美國家庭消費結(jié)構(gòu)可視化 混合型彈性層次圖Zhao S, McGuffin MJ, Chignell MH. Elastic hierarchies: combining treemaps and node-link diagrams繪圖的美