前言

当前,我们处在一个数据时代,每时每刻都有数据产生。数据的存储、处理、分析与可视化是数据时代重要的工作。数据可视化在整个数据处理链条中处于最终步骤,成为数据应用的最终呈现。然而,可视化经常会陷入误区,很多人认为可视化就是做一个界面或者采用一些统计方法画一些图表,还有人认为数据可视化就是利用已有的可视化库对数据进行简单呈现。上述观点都相对片面,事实上数据可视化已成为一个学科分支,具备相对完备的理论和方法。

笔者与数据可视化的渊源可以追溯到大学二年级做物理实验时利用可视化图表来表现相关误差、标准差。从那时候起,可视化就成了做实验、写报告、写论文不可或缺的一部分。然而,当时对数据可视化的理解仅限于如何利用可视化表示数据。随着数据分析类项目的开展,数据可视化可以用来讲述故事、说明思路、表现成果。后来,笔者有幸入选了国家留学基金委的公派研究生项目,到佐治亚理工大学计算学院人机交互实验室交流学习,才发现数据可视化以及可视化的交互其实是一种人机交互的设计。在此基础上,数据可视化不再是一张张静态的图表,它可以体现为线条的变化、柱状图的调整、动画的切换,还可以表现为鼠标点击后的响应、手指滑动后的反馈等。数据可视化的用途也不再只是用于单纯呈现数据,而是以数据可视化为驱动,引导用户进行探索性的数据分析,利用人眼敏锐的观察能力和人脑强大的分析能力,发现隐藏在数据背后的关联关系,得出相关的推断结论。数据可视化还可以作为数据挖掘、机器学习中的重要环节,帮助数据分析师快速地了解数据分布特点、数据结果隐含的模式,展示机器学习背后的原理等。数据可视化的思想还可以在学术论文、幻灯片展示设计等方面发挥重要的作用,值得所有从事科学研究、商务活动的人深入学习。

本书系统地向读者介绍了数据可视化的历史、关键过程,以及不同数据类型条件下的数据可视化方法,从而支撑读者创建好的可视化作品,希望读者可以通过本书了解到数据可视化可以作为一种工具、一种设计引导人们思考、探索、获取、形成新的结论和猜想。

本书的内容涵盖了数据可视化的多个方面。本书首先介绍了可视化的数据基础,明确了数据的特征等基础概念,并详细说明了可视化中数据处理的一般流程;然后介绍了高维非空间数据、层次和网络数据、跨媒体数据等各种数据的可视化方法,使读者了解到不同类型的可视化技巧;接着介绍了可视化交互过程,以及如何评估可视化的方法,使读者能够在动态环境中进行可视化呈现;最后介绍了相关可视化软件与工具,帮助读者借助工具进行可视化的设计与实现。读者在进行可视化学习的过程中,应该理解数据的特点,对于不同类型的数据有着不同的可视化图表以及呈现形式。在可视化的过程中,还应当首先明确可视化的目的、业务意义等,然后逐层地剥开隐藏数据的含义。(https://www.daowen.com)

本书的编写得到了北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室的老师、同学等的指导和支持,在此对他们表示由衷的感谢。

林荣恒

北京邮电大学