學(xué)生生活中的數(shù)據(jù)可視化工具研究與設(shè)計(jì)

夏海棚 周勝 熊俊杰 孫嘉 曹陽波

摘要：數(shù)據(jù)可視化主要是借助于圖形化手段，清晰有效地傳達(dá)數(shù)據(jù)信息，與溝通信息與信息圖形、信息可視化、科學(xué)可視化以及統(tǒng)計(jì)圖形密切相關(guān)。我們對學(xué)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以反映出很多非常有價(jià)值的東西。對學(xué)生生活與日常消費(fèi)情況數(shù)據(jù)的可視化進(jìn)行分析可以讓我們進(jìn)一步了解當(dāng)代學(xué)生各方面信息，與此同時(shí)對其如何理財(cái)?shù)鹊壬钜?guī)劃問題提出合理化建議。我們調(diào)用學(xué)生數(shù)據(jù)運(yùn)用柱狀圖，餅圖，雷達(dá)圖等方法供用戶選擇。在Android端，我們可以利用Android提供的SQLite數(shù)據(jù)庫對于數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過SQLite數(shù)據(jù)庫編寫業(yè)務(wù)邏輯，來讓生活中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化的功能，此外，對于結(jié)合地圖和熱點(diǎn)圖的構(gòu)想，我們可以利用Android對于GPS應(yīng)用所提供的LocationManager類結(jié)合當(dāng)前一些主流的地圖的sdk進(jìn)行開發(fā)從而實(shí)現(xiàn)其功能。

關(guān)鍵詞：學(xué)生;數(shù)據(jù)可視化;設(shè)計(jì);Android

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號：1009-3044（2018）36-0216-02

1 背景

隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，日常生活中的數(shù)據(jù)變得越來越復(fù)雜，如若對每一個(gè)數(shù)據(jù)都進(jìn)行分析，勢必會(huì)浪費(fèi)大量人力物力與時(shí)間，對于數(shù)據(jù)間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，如何將學(xué)生生活中的數(shù)據(jù)信息恰當(dāng)直觀的反映出來是我們亟待解決的問題。一幅圖勝過千言萬語，人類從外界獲得的信息約有80%來自視覺系統(tǒng)?，F(xiàn)在，利用數(shù)據(jù)可視化的方法可以使得數(shù)據(jù)更直觀地展現(xiàn)在人們面前，并且生動(dòng)形象地體現(xiàn)出不同數(shù)據(jù)中的內(nèi)容以及它們之間的聯(lián)系，使得繁復(fù)枯燥的數(shù)據(jù)變得生動(dòng)有趣。

2 數(shù)據(jù)可視化的基本思想

數(shù)據(jù)可視化的基本思想，是將數(shù)據(jù)庫中的每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)看作是一個(gè)獨(dú)立的圖形元素，從而將大量的數(shù)據(jù)集合構(gòu)成圖像，使得用戶可以發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息并可進(jìn)行交互式處理的方法、理論和技術(shù)。從而將復(fù)雜的數(shù)據(jù) 信息得以更加直觀地表達(dá)出來。

通過人機(jī)交互的技術(shù)將抽象的數(shù)據(jù)表現(xiàn)為直觀可視的圖形或圖像，加強(qiáng)了用戶對于數(shù)據(jù)的理解能力，使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)更加容易被人們所理解。

3 學(xué)生生活中的數(shù)據(jù)可視化

3.1 應(yīng)用

當(dāng)下，學(xué)生群體已經(jīng)是社會(huì)中不可忽視的一部分。在學(xué)生校園中存在著很多有價(jià)值的研究數(shù)據(jù)信息，比如學(xué)生的成績，學(xué)生日常支出情況等。我們對學(xué)生的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以反映出很多非常有價(jià)值的東西。況且，如今學(xué)生群體早已是流行的風(fēng)向標(biāo)，對于學(xué)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析還可以更加直觀地看出當(dāng)前社會(huì)的流行趨勢。

3.2 對于學(xué)生生活數(shù)據(jù)的可視化應(yīng)用

對于需要可視化的學(xué)生數(shù)據(jù)，我們可以把可視化的類型分為數(shù)據(jù)關(guān)系的可視化和數(shù)據(jù)特征的可視化兩種。而數(shù)據(jù)關(guān)系的可視化，我們可以理解為反映學(xué)生數(shù)據(jù)信息之間的關(guān)聯(lián)性，比如說，每個(gè)學(xué)生每個(gè)月的支出的分類的占比情況;而所謂數(shù)據(jù)特征的可視化則是反映出一個(gè)數(shù)據(jù)的基本特征，比如說，一個(gè)學(xué)生每年績點(diǎn)的變化情況。

對于不同的種類我們可以使用不同的可視化方法來實(shí)現(xiàn)可視化。

3.2.1 對于學(xué)生日常消費(fèi)情況的可視化

隨著各種花唄，白條等分期付款支付方式的完善，現(xiàn)在，分期付款已經(jīng)成為學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)購的一種主流的支付方式，學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)管理自己的財(cái)務(wù)，因此，學(xué)會(huì)對自己的消費(fèi)情況進(jìn)行分析也是非常重要的一環(huán)。我們通過編寫出一款記賬功能的app使得學(xué)生可以在里面記錄自己的每一筆收入和支出，同時(shí)對每一筆款項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)的分類與精準(zhǔn)的備注。與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖形化的功能，當(dāng)學(xué)生需要的時(shí)候，該功能可以將每一筆的款項(xiàng)進(jìn)行繪圖，例如可對任意學(xué)生在某一個(gè)時(shí)間區(qū)間里面的消費(fèi)數(shù)額與種類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制一個(gè)餅圖，由此直觀地反映出學(xué)生的消費(fèi)占比情況。這里可以是日常飲食情況，網(wǎng)購信息，購買日常用品多少或購買書籍?dāng)?shù)量等支出占比。也可以通過柱形圖反映任意學(xué)生在某一個(gè)時(shí)間區(qū)間的消費(fèi)數(shù)額大小。通過這些圖表，可以幫助學(xué)生直觀快速地分析出自己的數(shù)據(jù)信息特點(diǎn)，從而讓其科學(xué)的制定出自己更加理性的消費(fèi)計(jì)劃。

3.2.2 對于學(xué)生日常消費(fèi)區(qū)域的可視化

對于學(xué)生的生活數(shù)據(jù)，我們可以通過熱度圖來對學(xué)生的喜好進(jìn)行分析，我們可以在上面提到的app的基礎(chǔ)上開發(fā)一個(gè)平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)可以添加當(dāng)前一些主流的地圖的sdk。用戶如果覺得一個(gè)地方很不錯(cuò)，就可以通過這個(gè)平臺(tái)給這個(gè)地方進(jìn)行點(diǎn)贊的操作，隨著某個(gè)地方收到的贊的數(shù)量的增加，我們可以逐漸在地圖上加深這個(gè)地方的顏色。由此用戶便通過熱度圖快速發(fā)現(xiàn)當(dāng)前熱門與受歡迎的消費(fèi)場所，為自己提供參考。

4 對于學(xué)生生活數(shù)據(jù)可視化的實(shí)現(xiàn)

4.1 數(shù)據(jù)可視化的方法

4.1.1 傳統(tǒng)方法

比較傳統(tǒng)的可視化方法有柱狀圖，折線圖，餅圖，表格，流程圖等。在這里，以柱狀圖和餅圖為例進(jìn)行說明。

4.1.1.1 柱狀圖

柱狀圖一般用于展示二維數(shù)據(jù)，在一般情況下，用橫坐標(biāo)表示數(shù)據(jù)的類別，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的數(shù)據(jù)的數(shù)值，即利用柱子的高度反映數(shù)據(jù)的差異，因此柱狀圖是對單一維度的數(shù)據(jù)的一種有效的比較方法。

在學(xué)生生活數(shù)據(jù)的可視化中，我們可以利用柱狀圖的特點(diǎn)，對學(xué)生的消費(fèi)情況類別進(jìn)行繪制柱狀圖，這樣可以一目了然地看出學(xué)生在某段時(shí)間區(qū)間消費(fèi)的大致情況。

4.1.1.2 餅圖

對于需要進(jìn)行按比例分析的數(shù)據(jù)，我們可以將它繪制為餅圖。餅圖是通過將圓分割為多個(gè)扇形來表達(dá)不同類別的數(shù)據(jù)占總體的比例。對于它們之間的大小關(guān)系，餅圖的功能實(shí)際上包含在擴(kuò)展的柱狀圖里面了，但是使用餅圖意味著要著重強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)間的比例關(guān)系，而不是具體的數(shù)值，從而滿足了特定的要求。

4.1.2 雷達(dá)圖

雷達(dá)圖是多維數(shù)據(jù)可視化比較的有效工具，其是由多個(gè)同心圓和一組坐標(biāo)組成的圖形，能夠?qū)⒍鄠€(gè)指標(biāo)映射到一個(gè)坐標(biāo)系上進(jìn)行比較分析?？梢哉宫F(xiàn)出數(shù)據(jù)集中各個(gè)數(shù)據(jù)的權(quán)重的高低情況。

根據(jù)雷達(dá)圖的特點(diǎn)，我們可以把學(xué)生生活數(shù)據(jù)中不僅需要一目了然看出差距，還要看出其在整體中所占的比重的數(shù)據(jù)信息繪制為雷達(dá)圖的形式。例如：學(xué)生在一段時(shí)間區(qū)間中的各項(xiàng)支出數(shù)據(jù)，以及其在整體中的占比情況。

4.1.3 地圖與熱度圖

地圖常因具有存儲(chǔ)、展示和分析空間數(shù)據(jù)的屬性信息等功能，而被作為一種可視化的表達(dá)工具，用于展示與空間數(shù)據(jù)相關(guān)的信息。熱度圖通常與地圖配合使用。其原理就是通過在地圖上用特殊高亮的形式顯示用戶所熱衷的地理區(qū)域的圖示。從而告訴你地圖的哪些部分吸引了更多用戶的注意。

針對熱度圖的特點(diǎn)，我們可以把學(xué)生生活數(shù)據(jù)信息中需要和空間相結(jié)合的數(shù)據(jù)信息在地圖上附加繪制出熱度圖，借此反映出學(xué)生的愛好等各種數(shù)據(jù)信息。

4.2 在Android上實(shí)現(xiàn)對于學(xué)生生活數(shù)據(jù)的可視化

4.2.1 對于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)：SQLite數(shù)據(jù)庫

Android系統(tǒng)集成了一個(gè)輕量級的數(shù)據(jù)庫：SQLite，SQLite本質(zhì)上只是一個(gè)嵌入式的數(shù)據(jù)庫引擎，專門適用于資源有限的設(shè)備（智能手機(jī)，平板電腦等PDA產(chǎn)品）上適量的數(shù)據(jù)存取。從本質(zhì)上看，SQLite的操作方式只是一種便捷的文件操作，當(dāng)用戶創(chuàng)建或打開一個(gè)SQLite數(shù)據(jù)庫時(shí)，其實(shí)只是打開了一個(gè)文件準(zhǔn)備進(jìn)行讀寫。

Android提供了SQLiteDatebase代表了一個(gè)數(shù)據(jù)庫，一旦應(yīng)用程序獲得了代表指定數(shù)據(jù)庫的SQLiteDatebase對象，就可以通過該對象來進(jìn)行管理和操作數(shù)據(jù)庫。

4.2.2 基于SQLite數(shù)據(jù)庫在Android端對學(xué)生生活數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化

我們可以在數(shù)據(jù)庫中先創(chuàng)建表，通過表來管理我們所需要的數(shù)據(jù)。例如：我們?nèi)缧鑼τ脩羝綍r(shí)的消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，那么我們可以創(chuàng)建一張表，里面記錄了用戶近一段時(shí)間的各種支出的金額以及種類情況。將數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)表時(shí)，我們在布局設(shè)計(jì)上，存在一組單選按鈕、一個(gè)輸入框，一個(gè)Button組件，通過一個(gè)Button組件將輸入框、單選按鈕與數(shù)據(jù)表建立聯(lián)系，當(dāng)事件監(jiān)聽器監(jiān)聽到單擊按鈕事件發(fā)生時(shí)，將輸入框中的數(shù)據(jù)，還有單選按鈕對應(yīng)的內(nèi)容插入到數(shù)據(jù)表之中。又當(dāng)我們要對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的分析時(shí)，需要在布局界面上增加一個(gè)Button組件，當(dāng)單擊這個(gè)組件時(shí)，我們可以通過開發(fā)自定義的View來實(shí)現(xiàn)在一個(gè)新的界面上繪制自己想要的外觀。由此，我們可以通過讀取SQLite數(shù)據(jù)庫中關(guān)于學(xué)生消費(fèi)情況表的數(shù)據(jù)來在新的界面上繪制自己所需的圖形。

以學(xué)生的日常開銷數(shù)據(jù)為例：

當(dāng)我們需要使用柱狀圖對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化時(shí)，我們以所有的開銷種類作為橫軸，以開銷的金額數(shù)量作為縱軸，讀取數(shù)據(jù)表中每一項(xiàng)開銷種類所對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，再通過合適的比例繪制出每一個(gè)柱相應(yīng)的高度。

我們還可以使用折線圖來反映每一個(gè)種類的開銷在一段時(shí)間區(qū)間中的趨勢。我們以相同的時(shí)間間隔作為橫軸，以當(dāng)前選擇種類的開銷金額數(shù)量作為縱軸。對應(yīng)每段時(shí)間內(nèi)的開銷，通過折線將點(diǎn)連接起來，就可以反映出該種類在當(dāng)前時(shí)間段中的趨勢。

當(dāng)我們需要觀察每個(gè)種類開銷在總開銷中的占比時(shí)，我們可以使用餅圖來對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。我們首先要計(jì)算出每個(gè)種類的金額在總的開銷金額中的占比，然后將圓劃分為于金額占比大小相同的幾個(gè)扇形區(qū)域，并用不同的顏色對其進(jìn)行填充。

4.2.3 對于Android中GPS的應(yīng)用：整合Map服務(wù)（使用熱度圖進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化）

Android為GPS功能支持專門提供了一個(gè)LocationManager類，所有GPS定位相關(guān)的服務(wù)、對象都由該對象來產(chǎn)生。程序并不能直接創(chuàng)建LocationManager的實(shí)例，而是通過調(diào)用Context的getSystemService（）方法來獲取，一旦在程序中獲得LocationManager的對象之后，就可以調(diào)用其方法，來獲取GPS定位的相關(guān)服務(wù)和對象，但是通過以上方法所獲得的GPS定位信息只不過是一些數(shù)字的經(jīng)緯度，我們需要首先把這些經(jīng)緯度數(shù)值首先通過Map服務(wù)整合起來，然后整合數(shù)據(jù)以此來實(shí)現(xiàn)對于在地圖上繪制熱度圖來對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的分析。

例如筆者在上文所提及的，設(shè)計(jì)一個(gè)集合了各種地圖的sdk的平臺(tái)，通過GPS定位，一個(gè)用戶若是覺得某個(gè)地方很不錯(cuò)，就可以給這個(gè)地方點(diǎn)贊，同時(shí)將這個(gè)地點(diǎn)的經(jīng)緯度傳送到后端服務(wù)器上。當(dāng)查看熱度圖時(shí)，系統(tǒng)從后端服務(wù)器調(diào)取數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的密度計(jì)算的算法將點(diǎn)贊集中的區(qū)域的設(shè)置為高亮的形式，這樣就可以通過熱度圖來反映學(xué)生對什么地方感興趣，從而給其他學(xué)生用作參考數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

學(xué)生的生活數(shù)據(jù)信息是一個(gè)比較復(fù)雜的對象。如果我們想從這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系中挖掘出有價(jià)值的信息，便可通過數(shù)據(jù)可視化的技術(shù)對其進(jìn)行處理使得這些數(shù)據(jù)信息更為直觀地呈現(xiàn)在用戶面前。在可視化的過程中，數(shù)據(jù)將會(huì)變得更具備可塑性、可行性，最終更加人性化。由此幫助用戶完善自己的日常生活，提高用戶的生活質(zhì)量。

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[通聯(lián)編輯：謝媛媛]