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ECharts绘图解决方案——流动关系图(桑基图)

ECharts绘图解决方案——流动关系图(桑基图)

作者: szu_bee | 来源:发表于2019-10-05 03:26 被阅读0次

    应用场景

    用流动关系图来映射品牌之间的有效换机数量,从而帮助运营对手机品牌的行情做分析和预测。

    • 图形说明
      • 一期:图形中间为分析主品牌;左侧为流入品牌,曲线粗细=换机数大小(流入量);右侧为流向品牌信息,曲线粗细=换机数大小(流出量);
      • 二期:为降低信息复杂度,中间品牌支持切换为单个品牌(观察品牌)。

    最终实现效果如下图所示:

    • 一期 展示品牌过多,线条过密,信息复杂度较高
    • 二期 中间品牌支持切换为单个品牌 增加对照品牌筛选

    实现

    • 确定使用的基本图表类型及数据格式:使用桑基图,数据格式编码为节点列表和边列表。
    • 确定节点和边的样式、交互效果:不同品牌的节点和边需要明显的颜色区分;鼠标hover到边上时显示对应的品牌流向关系和有效换机数量。
    • 中间品牌支持切换为单个品牌(观察品牌)。
    • 支持观察品牌两边的颜色与两侧对照品牌颜色一致。
    • 支持鼠标hover到中间品牌时,单独查看其中一个对照品牌与观察品牌的流动关系,其他品牌图形信息置灰。

    问题及解决方案

    • 后台返回的brand_flow_relation的数据格式如下图所示:
    • 为了更容易看清后续的处理逻辑,在这里先给出主要用到的变量类型定义:
      type brandType = {
        [index: string]: Array<number>
      }
      type brand_flow_relationType = {
        [index: string]: {
          brand_in: brandType,
          brand_out: brandType
        }
      }
      
      type nodesType = Array<{
        name: string,
        key?: string,
        depth?: number,
        itemStyle?: {[index: string]: string | number, opacity?: number},
        label?: {[index: string]: string | number},
        emphasis?: {[index: string]: string | number},
        tooltip?: {[index: string]: string | number},
      }> | Array<string>
      
      type linksType = Array<{
        source: string,
        target: string,
        value: Array<number> | number,
        valueShow?: number,
        lineStyle? : {[index: string]: string | number, opacity?: number},
        emphasis?: {[index: string]: string | number},
      }>
      

    问题一:流入、中间、流出的品牌存在同名情况,而ECharts桑基图只支持有向无环图。

    展示的品牌流动关系需要明确分为三列:流入品牌、中间品牌和流出品牌,而这三列存在名称重复的情况,即需要查看品牌A流入/流出品牌A自身(持机)的数量,然而根据series-sankey.links的配置规则,桑基图只支持有向无环图,“自身流向自身”显然是有环的,因此不支持直接输入所有流向关系。

    • 思路:在数据处理阶段,将流入、中间、流出的节点和表示边的相应两端节点名称均加以特定标记处理(如针对名称为A的节点,流入、中间、流出分别处理为:A(流入)、A、A(流出)),目的是让ECharts将这些节点都识别为唯一的;在实际的展示和交互上,再将对应标记去掉,还原实际名称。

    • 方案:这里可以简单的用“加空格”处理做区分,在还原时简单地“去掉空格”,比较省事。

    • 相关代码片段(节点、边初始化处理,重点看注释):

      // 节点初始化处理,从中间节点入手
      let nodes: nodesType = []
      if (brand_flow_relation && Object.keys(brand_flow_relation).length) {
        const centerNodes: Array<string> = Object.keys(brand_flow_relation)
        let brandInNodes: Array<string> = []
        let brandOutNodes: Array<string> = []
        centerNodes.forEach(cNode => {
          brandInNodes = [...brandInNodes, ...Object.keys(brand_flow_relation[cNode].brand_in)]
          brandOutNodes = [...brandOutNodes, ...Object.keys(brand_flow_relation[cNode].brand_out)]
        })
        nodes = [
          ...brandInNodes.map(name => `${name} `),  // 流入结点名称加1个空格
          ...centerNodes,                           // 中间结点不加空格
          ...brandOutNodes.map(name => `${name}  `) // 流出结点名称加2个空格
        ]
        // 节点去重
        nodes = [...new Set(nodes)]
        // 节点数据统一处理成ECharts规范格式
        nodes = nodes.map(_ => ({ name: _ }))
      }
      
      // 边初始化处理
      const links: linksType = Object.entries(brand_flow_relation).reduce((acc, [k, v]) => {
        const brandIns = Object.entries(v.brand_in).map(([key, val]) => {
          return {
            source: `${key} `, // 流入节点
            target: k, // 中间节点
            value: val
          }
        })
        const brandOuts = Object.entries(v.brand_out).map(([key, val]) => {
          return {
            source: k, // 中间节点
            target: `${key}  `, // 流出节点
            value: val
          }
        })
        return [...acc, ...brandIns, ...brandOuts]
      }, [])
      

      生成的配置项见# sankeyOptionExample1.js

    • 脑洞成果:

    问题二:位于不同列的同品牌节点颜色需保持一致。

    然而基于问题1的解决方案,对所有节点加入特定标记处理后,ECharts已将所有节点识别为互不关联的不同节点,因此均会会默认按不同节点来处理。

    • 思路:由于各品牌名称均为大类,即不存在名称重合度较高(如iPhone7、iPhone8)的情况,因此问题一的“加空格”处理方式仍然可行;否则需要结合实际情况做更复杂的处理。此时只需要将节点名称还原出原名称作为一个新字段作为“同名标识”,从调色盘颜色列表给不同的“同名标识”手动分配颜色。
    • 方案:“去掉空格”,取出节点的“同名标识”key,根据不同key给节点分配不同颜色。
    • 相关代码片段:
      const colors: Array<string> = [] // ['#3583FF', '#FB7962', '#A5D33E', ...]
      let nodeKeys: Array<string> = [] // 节点key(“同名标识”)列表
      nodes.forEach(elm => {
        const trimedElmName = elm.name.trim() // 取key
        nodeKeys.push(trimedElmName)
        if (elm.name.startsWith(trimedElmName)) { 
          elm.key = trimedElmName // 节点保存对应的key
        }
      })
      nodeKeys = [...new Set(nodeKeys)] // 去重
      const nodeKeyColorMap: {[index: string]: string} = {} // key-颜色映射表
      nodeKeys.forEach((key, index) => {
        nodeKeyColorMap[key] = colors[index % colors.length]
      })
      // 设置节点颜色
      nodes = nodes.map(node => ({
        ...node,
        itemStyle: {
          color: nodeKeyColorMap[node.key],
        }
      }))
      
      生成的配置项见# sankeyOptionExample2.js
    • 脑洞成果:

    问题三:中间节点为单一节点时,边的颜色配置问题。

    需要支持观察品牌两边的颜色与两侧对照品牌颜色一致。
    而根据series-sankey.lineStyle的配置,lineStyle.color仅支持设置'source'或者'target'特殊值,或者一个单独的颜色值如'#314656',那么如果仅在外层lineStyle设置color: 'source'或'target',会导致有一侧的所有边颜色为单一颜色,如下图所示。

    • 思路:links是否支持对每个子项单独设置lineStyle?支持的值选项是否与外层一致?答案是肯定的。关键点在于流出边的source均为中间节点,此时只需处理这部分的边,将其lineStyle.color的值调换为'target'即可。
    • 方案:去掉外部统一的lineStyle配置项,只在links内部处理。
    • 相关代码片段:
      links = links.map(link => {
        const ret = {
          ...link,
          lineStyle: {
            color: 'source',
          }
        }
        if (link.source === centerNode) {
          ret.lineStyle.color = 'target'
        }
        return ret
      }
      
      生成的配置项见sankeyOptionExample3-2.js
    • 脑洞成果:

    问题四:数据量级差异过大导致的交互体验问题。

    在二期改造中,中间节点固定为一个时,放大了一个因为数据量级差异过大导致的交互体验问题:其中一边的线条过细且较密,交互区域过小且容易与其他边互相影响,如下图所示。


    由于存在数据量级相差至少十倍的情况,导致部分线条过细

    经对多组数据的观察,发现出现这种情况的原因是某些品牌的流入/流出其中一边的数据量级普遍是另一边的数十上百倍,边的粗细问题也因按比例渲染而受量级影响。

    • 思路:(1)首先想到的是在基于“单边数据较均匀(例如相差小于10倍),且其中一边的量级普遍与另一边相差一个相对定值”的前提下,可以考虑取两边各自的中位数,取其倍数,将量级小的一边乘以倍数处理;但与后台确认此前提不能确保成立,此方案废弃。
      (2)最终约定由后台做归一化处理,将原数据和归一化后的数据一起返回给前端。
    • 方案:取归一化的值用于图表渲染,增加一个字段保存实际值用于交互展示。
    • 相关代码片段:
      // 给links加入额外属性valueShow
      links = links.map(link => ({
        ...link,
        value: link.value[1], // 归一化后的值,用于渲染图表
        valueShow: link.value[0], // 真实值,用于交互展示
      }))
      // tooltip设置
      tooltip: {
        trigger: 'item',
        triggerOn: 'mousemove',
        formatter: (params) => {
          const { name, data } = params
          return data.name ? data.name.trim() :
            `${data.source.trim()} --> ${data.target.trim()} : ${data.valueShow}`
        }
      },
      
      生成的配置项见sankeyOptionExample4-2.js
    • 脑洞成果:

    问题五:ECharts配置不支持鼠标hover到一个节点时,指定特定的相邻边高亮或置灰。

    需要支持鼠标hover到中间品牌时,单独查看其中一个对照品牌与中间品牌的流动关系,其他品牌信息置灰。
    而ECharts4.x开始支持的focusNodeAdjacency属性只支持批量设定相邻的一侧或所有边、节点的高亮,无法单独指定,如下图所示。

    focusNodeAdjacency: "inEdges"("outEdges"效果类似)
    focusNodeAdjacency: "allEdges"
    • 思路:利用元素透明度等配置项模拟置灰效果;指定对照节点名称流入、流出中间节点的值额外保存为中间节点的内容,用于鼠标hover展示。
    • 方案:实现过程中发现手动设定透明度定值无法做到与focusNodeAdjacency属性的置灰效果一致,从focusNodeAdjacency属性入手阅读ECharts源码发现,需要一条公式计算透明度。
    • 相关代码片段:
      /* 模拟置灰效果 */
      // centerNode: 中间节点,sideNode: 指定高亮节点
      nodes = nodes.map(node => {
        const ret = {
          ...node,
          itemStyle: {
            opacity: node.name === centerNode || (sideNode === '无' || node.key === sideNode) ? 1 : .1
          }
        }
        if (node.name === centerNode) {
          const flowInData = links.find(link => link.source.startsWith(sideNode) && link.target === centerNode)
          if (flowInData) {
            flowInData.valueShow = flowInData.value.length > 0 && flowInData.value[0]
            ret.flowInData = flowInData // 保存流入中间节点的关系
          }
          const flowOutData = links.find(link => link.target.startsWith(sideNode) && link.source === centerNode)
          if (flowOutData) {
            flowOutData.valueShow = flowOutData.value.length > 0 && flowOutData.value[0]
            ret.flowOutData = flowOutData // 保存从中间节点流出的关系
          }
        }
        return ret
      })
      
      links = links.map(link => {
        const ret = {
          ...link,
          value: link.value[1],
          valueShow: link.value[0],
          lineStyle: {
            color: 'source',
            curveness: 0.6,
            opacity: .2
          }
        }
        if (link.source === centerNode) {
          ret.lineStyle.color = 'target'
        }
        if (sideNode === '无') return ret
        const isSameNode = sideNode === centerNode
        const isDiffCompare = !isSameNode && !(link.source.startsWith(sideNode) || link.target.startsWith(sideNode))
        const isSameCompare = isSameNode && !(link.source.startsWith(sideNode) && link.target.startsWith(sideNode))
        if (isDiffCompare || isSameCompare) { // 不满足选中品牌条件关系时
          /*
           * 此计算规则参考了ECharts源码中的focusNodeAdjacency配置项,
           * 详见src/chart/sankey/SankeyView.js中的fadeOutItem函数
           */
          ret.lineStyle.opacity *= .1
        }
        return ret
      })
      
      /* 鼠标hover展示配置 */
      tooltip: {
        trigger: 'item',
        triggerOn: 'mousemove',
        formatter: (params) => {
          const { name, data } = params
          if (name === centerNode) {
            let ret = name.trim()
            const { flowInData, flowOutData } = data
            if (flowInData && Object.keys(flowInData).length) {
              ret += `<br />${flowInData.source.trim()} --> ${flowInData.target.trim()} : ${flowInData.valueShow}`
            }
            if (flowOutData && Object.keys(flowOutData).length) {
              ret += `<br />${flowOutData.source.trim()} --> ${flowOutData.target.trim()} : ${flowOutData.valueShow}`
            }
            return ret
          }
          return data.name ? data.name.trim() :
            `${data.source.trim()} --> ${data.target.trim()} : ${data.valueShow}`
        }
      },
      
      生成的配置项见sankeyOptionExample5.js
    • 脑洞成果:

    效果样例

    以上生成的配置项均可直接粘贴在https://echarts.apache.org/examples/zh/editor.html?c=line-simple查看效果。

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