基于Django的數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用研究

摘 要：一方面，隨著數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)上存在許多可視化應(yīng)用開發(fā)接口，其中以Echarts和Highcharts最為著名。另一方面，由于Python的Web框架能夠進(jìn)行快速開發(fā)的特點(diǎn)越來越多的被企業(yè)所采用。本文介紹了數(shù)據(jù)可視化常用方法并針對Echarts和Highcharts兩種開源JS可視化圖形庫進(jìn)行對比分析研究了Django框架的主要功能特性。

關(guān)鍵詞：可視化應(yīng)用 Django Ehcarts Highcharts。

引言

在信息社會(huì)中，信息、知識(shí)成為重要的生產(chǎn)力要素，和物質(zhì)、能量一起構(gòu)成社會(huì)賴以生存的三大資源。隨著信息化的迅猛發(fā)展，人們需要處理的信息日益增多。如今互聯(lián)網(wǎng)一天的信息量可達(dá)到1EB的驚人程度，面對如此龐大的數(shù)據(jù)，如何對海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、歸納，并從中發(fā)現(xiàn)隱藏的規(guī)律成為當(dāng)今社會(huì)的重要問題。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的出現(xiàn)有效的解決了這個(gè)問題。作為重要的數(shù)據(jù)挖掘和分析手段數(shù)據(jù)可視化技術(shù)數(shù)據(jù)處理和顯示領(lǐng)域中扮演著重要角色。

一、數(shù)據(jù)可視化的常用方法和類庫

數(shù)據(jù)可視化的概念最早是在300年前被William Playfair首先提及，是一種將繁瑣、雜亂的數(shù)據(jù)通過圖形的手段直觀、有效的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)手段。這里將針對數(shù)據(jù)可視化的常用方法和類庫進(jìn)行介紹。[1]

1.常用方法

在面對海量數(shù)據(jù)時(shí)，通過生動(dòng)形象的圖形和圖標(biāo)形式能夠大大提高數(shù)據(jù)的可讀性。在數(shù)據(jù)可視化具體應(yīng)用中，針對不同的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型需要選擇相應(yīng)的表達(dá)方法。根據(jù)數(shù)據(jù)的特征來劃分，數(shù)據(jù)可分為單維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)、多維數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、時(shí)序數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)幾大類。面對不同的數(shù)據(jù)類型均有有適合其自身的可視化方法，常用的數(shù)據(jù)可視化方法及其對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型信息如下：

（1）散點(diǎn)圖：散點(diǎn)圖主要用于考察多個(gè)變量間的相關(guān)關(guān)系和聚焦效應(yīng)及顯示和比較數(shù)據(jù)的值，適用于二維和三維數(shù)據(jù)類型。

（2）折線圖：折線圖類似于散點(diǎn)圖，不同的是采用直線將個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)鏈接起來的圖形。折線圖主要用于反映數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的趨勢變化，適用于二維數(shù)據(jù)的顯示。[2]

（3）柱狀圖：用于顯示離散數(shù)據(jù)，利用柱狀圖形的長度來反映數(shù)據(jù)的差異，適用于二維數(shù)據(jù)。

（4）地圖：地圖是展現(xiàn)數(shù)據(jù)空間特性的重要可視化方法，地圖結(jié)合散點(diǎn)圖能夠直觀地展現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間分布狀態(tài)及具體數(shù)值。

（5）餅圖：通過餅圖能夠描述二維數(shù)據(jù)的局部和整體之間的占比關(guān)系。

（6）雷達(dá)圖：雷達(dá)圖適用于表示單一或多個(gè)對象的多個(gè)特性的數(shù)值。雷達(dá)圖通常用于對單一或者多個(gè)對象進(jìn)行多個(gè)特性的對比分析，其對比結(jié)果及其直觀。[3]

2.開源類庫

目前互聯(lián)網(wǎng)上有許多開源的數(shù)據(jù)可視化框架，其中最具代表性的框架有Echarts和Highcharts。Echarts和Highcharts對可視化圖表進(jìn)行了封裝，使用者只需要填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型就能得到絢麗的可視化圖形，極大的簡化了可視化應(yīng)用的開發(fā)。

（1）Echarts

Echarts由百度研發(fā)的一種基于javascript的前端圖形庫，其底層依賴于Canvas。除了具有專業(yè)的可視化圖表類庫，Echarts具有強(qiáng)大的圖表交互功能，其組件包含在action和events兩個(gè)類庫中。

（2）Highcharts

同Echarts一樣，Highcharts也是一種前端圖形庫。它是由國外團(tuán)隊(duì)研發(fā)的，在國外享有極高的聲譽(yù)。Highcharts同樣支持多種圖表類型（如曲線圖、區(qū)域圖、柱狀圖、餅狀圖、雷達(dá)圖以及各種圖表的綜合運(yùn)用等等）和交互功能（如提示、放大、變焦等等），它的底層依賴于SVG。[4]

自Echarts3.0和Echarts-X發(fā)布以來，Echarts的功能已經(jīng)非常全面。相對Echarts來講，Highcharts在功能上還存在一些不足：在圖表支持方面，Highcharts部支持力導(dǎo)布局圖與和弦圖。在功能交互方面，不支持拖拽重計(jì)算、數(shù)據(jù)視圖、值域漫游和大規(guī)模散點(diǎn)。

二、Django架構(gòu)

1.開發(fā)模式

Django框架與其他常用的開源Web框架一樣，也采用MVC的開發(fā)模式，根據(jù)其類庫名稱的特點(diǎn)稱為MTV更為合適。[5]

（1）MVC

MVC（Model、View和Controller的縮寫），是Web開發(fā)的通用的開發(fā)架構(gòu)。它將界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)以及界面交互分成獨(dú)立的三個(gè)模塊：視圖（View）、模型（Model）和控制器（Controller）。視圖層主要是用于進(jìn)行前端頁面的設(shè)計(jì)和管理，模型層定義了數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，而控制層則負(fù)責(zé)定義處理用戶請求和服務(wù)器如何響應(yīng)的規(guī)則。

（2）MTV

在Django框架中對于視圖和控制器層的模塊命名有所不同。Django中的視圖層模塊被稱謂Templates，控制器層模塊被命名為View，因而被成為MTV設(shè)計(jì)模式。然而MTV和MVC在設(shè)計(jì)思想上沒有什么不同，僅僅是命名規(guī)則不同而已。

2.功能特點(diǎn)

Django是基于Python語言的一種Web框架，基于Python強(qiáng)大的第三方庫，其功能非常強(qiáng)大。使用Django進(jìn)行Web開發(fā)可以讓開發(fā)人員省去許多不必要的麻煩，從而達(dá)到快速開發(fā)。Django在數(shù)據(jù)庫訪問、頁面管理、表單處理和后臺(tái)管理等方面設(shè)計(jì)十分靈巧：

（1）數(shù)據(jù)庫訪問

Django使用ORM的數(shù)據(jù)庫訪問機(jī)制。ORM機(jī)制能夠讓開發(fā)人員省去編寫復(fù)雜的SQL語句的步驟，利用程序代碼實(shí)現(xiàn)建庫、建表等操作。

（2）頁面管理

Django在頁面管理方面類似于Jinjia2，具有模板的可繼承性。通過這種機(jī)制可以將真?zhèn)€頁面劃分成若干小的功能模塊，使用時(shí)直接導(dǎo)入而不必對代碼進(jìn)行復(fù)制粘貼。

（3）表單處理

Django可以通過ModelForm根據(jù)模型自動(dòng)生成相應(yīng)表單，并且可以通過對Form類的設(shè)置對表單進(jìn)行驗(yàn)證。

（4）后臺(tái)管理

Django擁有強(qiáng)大的后臺(tái)管理功能，只需要在配置文件中設(shè)置參數(shù)便可開啟。系統(tǒng)管理者可以運(yùn)用后臺(tái)管理界面進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問、修改等操作。

結(jié)語

隨著社會(huì)信息量的不斷增加，可視化技術(shù)已不單單面向企業(yè)和單位而會(huì)越來越多的面向大眾。Django作為一種能夠進(jìn)行快速開發(fā)的Web框架，在面向大眾的可視化話應(yīng)用開發(fā)中將會(huì)扮演重要的角色。本文簡單的講解了Django框架和數(shù)據(jù)可視化的概念，并介紹了一些開源庫，謹(jǐn)供開發(fā)愛好者參考斧正。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱成.基于Django 的安全威脅任務(wù)管理系統(tǒng)構(gòu)建[D]. 復(fù)旦大學(xué). 2011.

[2] 郭力子. 基于開源的 Web 開發(fā)架構(gòu)———ZOPE/Python[J]. 計(jì)算機(jī)時(shí)代. 2008，（07）.

[3] 張寶輝，張金磊，黃龍翔（2013）.計(jì)算機(jī)建模在教學(xué)評價(jià)中的應(yīng)用研究[J].中國電化教育， （4）：103-109.

[4] 王亞卿，方龍. 淺析 python 在地圖處理中的運(yùn)用. 華東森林經(jīng)理. 2008，（01）.

[5] 吳衛(wèi)平， 王麗芳， 蔣澤軍. 基于 ORM 的數(shù)據(jù)持久層框架研究[J]. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)， 2008， 25（7）： 188-191.

作者簡介

侯佳奇，男，西北民族大學(xué)碩士研究生