图形数据可视化：技术、工具与案例

本书主要探讨理解图形数据、建立图形数据结构以及创建有意义的可视化的方法。s书中通过精彩的实例分析和令人信服的案例研究，详细介绍了图形数据可视化的技术与工具。你将学会如何用简单而有效的技术来建模数据、处理大数据以及描述时间和空间数据，并且将有能力探索自己的数据。

Contents?目　　录
译者序
序言
致谢
前言
关于原书封面插图
第一部分　图形可视化基础
第1章　可视化图形介绍 2
1.1　初识图形可视化 3
1.1.1　何谓图形 3
1.1.2　引论 5
1.1.3　图形数据模型概述 5
1.1.4　何时会用到图形 7
1.2　了解图形可视化 9
1.2.1　何时可视化图形 10
1.2.2　图形可视化常用图例 10
1.3　小结 13
第2章　案例研究 14
2.1　情报与恐怖主义 15
2.2　信用卡诈骗 19
2.2.1　网购诈骗 20
2.2.2　在线审查诈骗 22
2.2.3　可视化审查诈骗 22
2.3　信息安全 26
2.3.1　识别异常网络流量 27
2.3.2　解构僵尸网络攻击 28
2.3.3　分析恶意软件传播 30
2.4　销售和营销图形 32
2.5　小结 35
第3章　Gephi与KeyLines介绍 36
3.1　Gephi 37
3.1.1　获取数据 37
3.1.2　导入数据到Gephi 39
3.1.3　用布局可视化组织数据 40
3.1.4　了解标签内容 41
3.1.5　筛选 41
3.1.6　大小 43
3.1.7　颜色 45
3.1.8　最终产品 45
3.2　KeyLines 47
3.2.1　编码HTML页面 47
3.2.2　编写KeyLines JavaScript 48
3.2.3　KeyLines与数据绑定 49
3.3　小结 51
第二部分　可视化自己的数据
第4章　数据建模 54
4.1　什么是数据模型 54
4.1.1　关系数据 55
4.1.2　键值存储 57
4.2　图形数据模型 57
4.2.1　确定结点 57
4.2.2　确定链接 58
4.3　图形数据库 59
4.3.1　Neo4j 60
4.3.2　Titan 63
4.4　小结 64
第5章　构建图形可视化 65
5.1　了解用户需求 66
5.2　使用直观的视觉属性 68
5.2.1　大小 68
5.2.2　颜色 69
5.2.3　结点图标 71
5.2.4　标识符 72
5.2.5　标签 73
5.3　构建有视觉属性的图形 74
5.4　小结 81
第6章　构建交互式可视化 82
6.1　图形浏览 84
6.2　整理图形 86
6.2.1　Gephi实现 88
6.2.2　KeyLines实现 89
6.3　数据量 90
6.4　动画和移动设备 95
6.4.1　动画图形 95
6.4.2　设计移动触摸环境 96
6.5　小结 97
第7章　组 织 图 形 98
7.1　力导向布局 100
7.1.1　Gephi的力导向布局 103
7.1.2　KeyLines实现 105
7.2　其他布局 106
7.2.1　环形布局 107
7.2.2　层次布局 109
7.2.3　径向布局 111
7.2.4　3D布局 113
7.3　小结 114
第8章　大数据：数据太多时使用图形 115
8.1　控制结点和边的可见性 116
8.1.1　在Gephi中筛选数据 119
8.1.2　在KeyLines中筛选数据 122
8.2　分组和组合 125
8.2.1　何谓分组 125
8.2.2　Gephi分组 130
8.2.3　KeyLines分组 131
8.3　小结 133
第9章　动态图形：如何随时间显示数据 134
9.1　图形如何随时间变化 135
9.2　可视化如何随时间变化 137
9.2.1　并排图标——用大量小图显示时间 137
9.2.2　基于时间筛选 137
9.2.3　动态属性图 142
9.3　实现动态图形 143
9.3.1　Gephi动态图形 143
9.3.2　KeyLines动态图形 145
9.4　小结 149
第10章　地图上的图形：图形可视化的位置 150
10.1　处理地理数据 150
10.1.1　位置数据图形 151
10.1.2　图形中如何对位置建模 151
10.1.3　限制位置表示为结点属性 152
10.2　地图上叠加图形 152
10.2.1　筛选数据子集 154
10.2.2　组合或分组 156
10.3　地图上构建图形 158
10.3.1　在KeyLines对象模型中保存数据 158
10.3.2　构建Hubway数据示例 159
10.4　小结 162
附录A　D3.js教程 163

　　《图形数据可视化：技术、工具与案例》：
　　动态图形可视化有多种方法，图论的整个子领域都致力于研究它。《图形数据可视化：技术、工具与案例》选择两种最流行的方法来实现范例。当你想查看某段时间内的图形结构变化，而不一定需要查看个别结点和链接的细节时，并排图标方法很适合。时间轴方法提供时间控制窗口便于用户查看所要内容，不把数据全部显示单页面上，因此需要花费更多功夫。
　　9.2.1并排国标——用大量小国显示时间
　　一种随时间推移显示变化的方法就是显示某个瞬间的完全独立图形。这有助于显示随时间变化而发生的图形结构变化，但为显示大量图形让其必须变得相当小以便适应单页。这也导致难以识别精确的项。
　　查看图9.3所示范例。这一连串的图形表明美国国会在过去几十年里两极分化加剧了，正如从众议院每个议员的投票历史所看到的那样。该图显示了议员共同投票的议案，每个结点代表一位议员，颜色表示他们的党派和结点之间的联系。这个图形最初出现在2015年4月的《PLOSOne》期刊（公共科学图书馆）。注意，图形结构变化很明显；上世纪五六十年代，有许多民主党议员给很多共和党议员投票，但最近几年两党之间的联系几乎消失。可是在图中看不到议员个人信息及其投票过程，这些细节丢失了，因为图形只显示结构变化。
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前　　言?Preface
本书的主题是图形可视化，它听起来像一个非常难的专业主题，但实际上有广泛的适用性。图形是组织数据的一种有用方式，能帮助我们更好地理解数据中包含的关系。可视化有助于以视觉方式组织该数据。结合这两种方法可让那些不是数据科学家的人更加了解和理解他们的数据。尤其在当今大数据时代，图形可视化更能提高数据价值。本书通过案例分析研究和编码实现来讨论图形可视化的基本原理及其原则。
如果你正阅读本书印刷版，其中插图为灰度图。黑白插图也能说明问题，但要对其全面了解，请阅读本书电子版，或从该书网站下载全部彩色插图：www.manning.com/books/visualizing-graph-data。
本书读者
有兴趣阅读此书的读者可能为数据科学家、工程师或某些专业人士，这些读者拥有数据并想知道嵌入在数据中的关系。他们会受益于本书。这不是一本学术著作，图形学理论博士可能会觉得这些内容有点太基础。本书部分章节提供JavaScript代码，但并非只针对JavaScript开发人员，因为Gephi的实现没有代码。但是如果开发基于Web的可视化，则需要读者具备JavaScript知识。
本书组织结构
本书分两部分，共有10章和1个附录。第一部分从高层视角介绍图形，结合案例研究说明图形的重要性并讨论数据导入图形模型的方法。第二部分详细介绍如何构建图形可视化，涵盖相关重要知识点。
第一部分讨论理论层面的图形和图形可视化——为什么要可视化图形？其价值是什么？另外，简要介绍在第二部分中用于构建示例的工具。
第1章介绍图形可视化的背景知识并指出它们何时能以恰当方式说明数据。
第2章探讨各种案例研究，其中图形可视化在反恐、防范信用卡诈骗、信息安全、在线审查诈骗以及其他政府和私营部门等领域都得到有效应用。
第3章介绍图形可视化最常用的软件KeyLines和Gephi。
第二部分详细介绍图形可视化的细节，以及使用KeyLines和Gephi实现样本数据集具体概念的方法。
第4章和第5章定义图形可视化的关键术语，并深入介绍图形绘制教程。
第6章和第7章通过更好的技术来构建美观、整洁、互动的图形（动画、3D和优化触摸屏），并且布局良好。
第8章解决可视化大型数据集的常见问题并解释数据筛选过程。
第9章研究可视化连续变化数据的最佳方法以及绘制变化数据的不同图形选项。
第10章讨论地图数据的绘制，讲解将位置建模为图形并在地图上叠加图形的方法。
附录简要介绍D3.js，它是有图形功能的主流可视化库之一。
需要注意，在第二部分中，依次在前几章概念讨论的基础上构建图形可视化示例，所以建议读者先按顺序概览，之后再详细阅读感兴趣的内容。
关于代码
本书包含KeyLines和D3中构建图形可视化的JavaScript代码。在Manning的Git服务器上公开了全部代码，Cambridge Intelligence网站页面上也有托管。示例代码使用KeyLines 3.0版（适用于后续版本）和D3的第4版。
大多数源代码已经调整了格式，添加换行符和相关缩进以适应页面排版。也有极少数源代码清单中包括行连续标记（）。此外，正文中解释代码时通常会从源代码清单中删除其注释。源代码清单中附带的代码注释用于突出重要概念。




关于原书封面插图?
英文原书的封面插图标题为“波斯绅士”。这张图片摘自托马斯·杰夫里斯（Thomas Jefferys）编著的《A Collection of the Dresses of Different Nations，Ancient and Modern》（《各国古今服饰图集》）一书，该书在伦敦于1757年至1772年出版。书中扉页介绍到，这些都是手工着色的铜版画，并用阿拉伯树胶对表面进行了处理。托马斯·杰夫里斯（1719—1771）被称为“国王乔治三世的地理学家”，他是一名英国制图师，也是那时最主要的地图供应商。他为政府和其他官方机构刻印地图，制作了各种商业地图和地图集，特别是北美地区。地图制作工作让他对所调查和绘制区域的服饰习俗产生了兴趣，并在这四卷集中做了精心展示。
迷恋遥远的土地和旅行乐趣是十八世纪晚期相对较新的现象，像这样的收藏品很受欢迎，其让居民足不出户就能领略异域风情。托马斯·杰夫里斯的图集丰富多样地展示了200年前世界各国的独特性。从那时起，服饰要求发生了变化，当时如此丰富的地区和国家的多样性已逐渐消失。现在常常难以表示这种多样性差异。也许可以试着去乐观地看待这种现象，我们已经把文化和视觉多样性转移到更丰富多彩的个人生活中——确切地说，是充满有趣和更多样化的智力和技术的生活。
在这个计算机书籍日渐趋同的时代，我们选择用托马斯·杰夫里斯的画作为封面，从而将我们带回到过去的生活中，并赞颂计算机产业所具有的创造性、主动性和趣味性。