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从零开始学D3js:在react中搭建d3力导向图

本文作者:BP-Captain

来源:juejin.im/post/5a5755…

D3js是什么?

  • 是一个能够制作精美、复杂图表的数据可视化库。
  • 是一个由数据驱动的数据可视化库,要把数据绑定到DOM上,然后才能展示。
  • 是一个基于Html、CSS、svg/canvas的js数据可视化库。

本文代码实现效果:

  • 连线有箭头
  • 点击节点能改变该节点颜色及其连接线的粗细
  • 能够缩放
  • 能够拖拽。

版本:4.X

安装和导入

npm安装:npm install d3

前端导入:import * as d3 from 'd3';

一、完整代码

import React, { Component } from 'react';
import PropTypes from 'prop-types';
import { connect } from 'react-redux';
import { push } from 'react-router-redux';
import * as d3 from 'd3';
import { Row, Form } from 'antd';

import { chartReq} from './actionCreator';
import './Chart.less';

const WIDTH = 1900;
const HEIGHT = 580;
const R = 30;

let simulation;

class Chart extends Component {
  constructor(props, context) {
    super(props, context);
    this.print = this.print.bind(this);
    this.forceChart = this.forceChart.bind(this);
    this.state = {

    };
  }

  componentWillMount() {
    this.props.dispatch(push('/Chart'));
  }

  componentDidMount() {
    this.print();
  }

  print() {
    let callback = (res) => { // callback获取后台返回的数据,并存入state
      let nodeData = res.data.nodes;
      let relationData = res.data.rels;
      this.setState({
        nodeData: res.data.nodes,
        relationData: res.data.rels,
      });
      let nodes = [];
      for (let i = 0; i < nodeData.length; i++) {
        nodes.push({
          id: (nodeData[i] && nodeData[i].id) || '',
          name: (nodeData[i] && nodeData[i].name) || '',
          type: (nodeData[i] && nodeData[i].type) || '',
          definition: (nodeData[i] && nodeData[i].definition) || '',
        });
      }
      let edges = [];
      for (let i = 0; i < relationData.length; i++) {
        edges.push({
          id: (relationData[i] && (relationData[i].id)) || '',
          source: (relationData[i] && relationData[i].start.id) || '',
          target: (relationData[i] && relationData[i].end.id) || '',
          tag: (relationData[i] && relationData[i].name) || '',
        });
      }
      this.forceChart(nodes, edges); // d3力导向图内容
    };
    this.props.dispatch(chartReq({ param: param }, callback));
  }

  // func
  forceChart(nodes, edges) {
    this.refs['theChart'].innerHTML = '';

    // 函数内其余代码请看下文的**【拆解代码】**
    
    }

      render() {
        return (
          <Row style={{ minWidth: 900 }}>
            <div className="outerDiv">
              <div className="theChart" id="theChart" ref="theChart">
    
              </div>
            </div>
          </Row>
        );
      }
    }

    Chart.propTypes = {
      dispatch: PropTypes.func.isRequired,
    };
    
    function mapStateToProps(state) {
      return {
    
      };
    }
    
    const WrappedChart = Form.create({})(Chart);
    export default connect(mapStateToProps)(WrappedChart);
复制代码

二、拆解代码

1.组件

<div className="theChart" id="theChart" ref="theChart">
</div>
复制代码

整个图都将在div里绘制。

2.构造节点和连线

在【完整代码】中已经构造了节点和连线,但那是基于后台传来的数据,可能不够直观。现在我给出两组数据,然后构造节点和连线的数据。

const nodeData = [
    { id: 1, name: '中国' },
    { id: 2, name: '北京' },
    { id: 3, name: '天津' },
    { id: 4, name: '上海' },
    { id: 5, name: '重庆' },
    { id: 6, name: '福建' },
    { id: 7, name: '广东' },
    { id: 8, name: '广西' },
    { id: 9, name: '浙江' },
    { id: 10, name: '江苏' },
    { id: 11, name: '河北' },
    { id: 12, name: '山西' },
    { id: 13, name: '吉林' },
    { id: 14, name: '辽宁' },
    { id: 15, name: '黑龙江' },
    { id: 16, name: '安徽' },
    { id: 17, name: '江西' },
    { id: 18, name: '山东' },
    { id: 19, name: '河南' },
    { id: 20, name: '湖南' },
    { id: 21, name: '湖北' },
    { id: 22, name: '海南' },
    { id: 23, name: '贵州' },
    { id: 24, name: '云南' },
    { id: 25, name: '新疆' },
    { id: 26, name: '西藏' },
    { id: 27, name: '台湾' },
    { id: 28, name: '澳门' },
    { id: 29, name: '香港' },
    { id: 30, name: '陕西' },
    { id: 31, name: '甘肃' },
    { id: 32, name: '青海' },
    { id: 33, name: '内蒙古' },
    { id: 34, name: '宁夏' },
    { id: 35, name: '四川' },
    
    { id: 36, name: '福州' },
    { id: 37, name: '厦门' },
    { id: 38, name: '漳州' },
    { id: 39, name: '莆田' },
    { id: 40, name: '南平' },
    { id: 41, name: '龙岩' },
    { id: 42, name: '三明' },
    { id: 43, name: '宁德' },
    { id: 44, name: '泉州' },
];
let nodes = [];
for (let i = 0; i < nodeData.length; i++) {
  nodes.push({
    id: (nodeData[i] && nodeData[i].id) || '', // 节点id
    name: (nodeData[i] && nodeData[i].name) || '', // 节点名称
  });
}
const relData = [
    { id: 1, source: 1, target: 2, tag: '省份' },
    { id: 2, source: 1, target: 3, tag: '省份' },
    { id: 3, source: 1, target: 4, tag: '省份' },
    { id: 4, source: 1, target: 5, tag: '省份' },
    { id: 5, source: 1, target: 6, tag: '省份' },
    { id: 6, source: 6, target: 36, tag: '地级市' },
    { id: 7, source: 6, target: 37, tag: '地级市' },
    { id: 8, source: 6, target: 38, tag: '地级市' },
    { id: 9, source: 6, target: 39, tag: '地级市' },
    { id: 10, source: 6, target: 40, tag: '地级市' },
    { id: 11, source: 6, target: 41, tag: '地级市' },
    { id: 12, source: 6, target: 42, tag: '地级市' },
    { id: 13, source: 6, target: 43, tag: '地级市' },
    { id: 14, source: 6, target: 44, tag: '地级市' },
    { id: 15, source: 1, target: 7, tag: '省份' },
    { id: 16, source: 1, target: 8, tag: '省份' },
    { id: 17, source: 1, target: 9, tag: '省份' },
    { id: 18, source: 1, target: 44, tag: '省份' },
    { id: 19, source: 1, target: 10, tag: '省份' },
    { id: 20, source: 1, target: 11, tag: '省份' },
    { id: 21, source: 1, target: 12, tag: '省份' },
    { id: 22, source: 1, target: 13, tag: '省份' },
    { id: 23, source: 1, target: 14, tag: '省份' },
    { id: 24, source: 1, target: 15, tag: '省份' },
    { id: 25, source: 1, target: 16, tag: '省份' },
    { id: 26, source: 1, target: 17, tag: '省份' },
    { id: 27, source: 1, target: 18, tag: '省份' },
    { id: 28, source: 1, target: 19, tag: '省份' },
    { id: 29, source: 1, target: 20, tag: '省份' },
    { id: 23, source: 1, target: 21, tag: '省份' },
    { id: 31 source: 1, target: 22, tag: '省份' },
    { id: 32, source: 1, target: 23, tag: '省份' },
    { id: 33, source: 1, target: 24, tag: '省份' },
    { id: 34, source: 1, target: 25, tag: '省份' },
    { id: 35, source: 1, target: 26, tag: '省份' },
    { id: 36, source: 1, target: 27, tag: '省份' },
    { id: 37, source: 1, target: 28, tag: '省份' },
    { id: 38, source: 1, target: 29, tag: '省份' },
    { id: 39, source: 1, target: 30, tag: '省份' },
    { id: 40, source: 1, target: 31, tag: '省份' },
    { id: 41, source: 1, target: 32, tag: '省份' },
    { id: 42, source: 1, target: 33, tag: '省份' },
    { id: 43, source: 1, target: 34, tag: '省份' },
];
let edges = [];
for (let i = 0; i < relData.length; i++) {
  edges.push({
    id: (relData[i] && (relData[i].id)) || '', // 连线id
    source: relData[i].source, // 开始节点
    target: relData[i].target, // 结束节点
    tag: (relData[i].tag) || '', // 连线名称
  });
}
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依据自己的项目,力导向图需要什么就给它什么。

3.定义力模型

const simulation = d3.forceSimulation(nodes) // 指定被引用的nodes数组
    .force('link', d3.forceLink(edges).id(d => d.id).distance(150))
    .force('collision', d3.forceCollide(1).strength(0.1))
    .force('center', d3.forceCenter(WIDTH / 2, HEIGHT / 2))
    .force('charge', d3.forceManyBody().strength(-1000).distanceMax(800));
复制代码

通过simulation.force()设置力,可以设置这几种力:

  • Center:重力点,设置力导向图的力重心位置。设置之后无论怎么拖拽,力的重心都不会变;不设置的话力重心会改变,但力重心的初始位置会在原点,这意味着刚进入页面你只能看到1/4的图,很影响体验。

  • Collision:节点碰撞作用力,.strength参数范围为[0,1]。

  • Links:连线的作用力;.distance设置连线两端节点的距离。

  • Many-Body:.strength的参数为正时,模拟重力,为负时,模拟电荷力;.distanceMax的参数设置最大距离。

  • Positioning:给定向某个方向的力。

通过simulation.on监听力图元素位置变化。(请查阅下文【监听图元素的位置变化】)

4.绘制svg

const svg = d3.select('#theChart').append('svg') // 在id为‘theChart’的标签内创建svg
      .style('width', WIDTH)
      .style('height', HEIGHT * 0.9)
      .on('click', () => {
        console.log('click', d3.event.target.tagName);
      })
      .call(zoom); // 缩放
const g = svg.append('g'); // 则svg中创建g
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创建svg,在svg里创建g,将节点连线等内容放在g内。

  • select:选择第一个对应的元素

  • selectAll:选择所有对应的元素

  • append:创建元素

  • style:设置样式

  • on('click', function()):click设置点击响应事件

  • call(zoom):缩放函数,详细请查阅下文【缩放】部分

5.绘制连线

const edgesLine = svg.select('g')
    .selectAll('line')
    .data(edges) // 绑定数据
    .enter() // 为数据添加对应数量的占位符
    .append('path') // 在占位符上面生成折线(用path画)
    .attr('d', (d) => { return d && 'M ' + d.source.x + ' ' + d.source.y + ' L ' + d.target.x + ' ' + d.target.y; }) //遍历所有数据。d表示当前遍历到的数据,返回绘制的贝塞尔曲线
    .attr('id', (d, i) => { return i && 'edgepath' + i; }) // 设置id,用于连线文字
    .attr('marker-end', 'url(#arrow)') // 根据箭头标记的id号标记箭头
    .style('stroke', '#000') // 颜色
    .style('stroke-width', 1); // 粗细
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  • data(),enter(),append():这仨是一起的,绑定数据到创建图形

  • attr:设置属性

  • style:设置样式

  • 连线用贝塞尔曲线绘制:(M 起点X 起点y L 终点x 终点y)

如果你想详细了解贝塞尔曲线,请移步:点我了解贝塞尔曲线更多知识.

6.连线名称

const edgesText = svg.select('g').selectAll('.edgelabel')
    .data(edges)
    .enter()
    .append('text') // 为每一条连线创建文字区域
    .attr('class', 'edgelabel')
    .attr('dx', 80)
    .attr('dy', 0);
edgesText.append('textPath')
    .attr('xlink:href', (d, i) => { return i && '#edgepath' + i; }) // 文字布置在对应id的连线上
    .style('pointer-events', 'none') // 禁止鼠标事件
    .text((d) => { return d && d.tag; }); // 设置文字内容
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  • attr()放在.append()后面,表示为.append()创建的元素设置属性
  • .style('pointer-events', 'none')禁止鼠标事件:无法选中,无法点击,鼠标在上面不会变成竖杆。

7.绘制连线上的箭头

const defs = g.append('defs'); // defs定义可重复使用的元素
const arrowheads = defs.append('marker') // 创建箭头
    .attr('id', 'arrow')
    // .attr('markerUnits', 'strokeWidth') // 设置为strokeWidth箭头会随着线的粗细进行缩放
    .attr('markerUnits', 'userSpaceOnUse') // 设置为userSpaceOnUse箭头不受连接元素的影响
    .attr('class', 'arrowhead')
    .attr('markerWidth', 20) // viewport
    .attr('markerHeight', 20) // viewport
    .attr('viewBox', '0 0 20 20') // viewBox
    .attr('refX', 9.3 + R) // 偏离圆心距离
    .attr('refY', 5) // 偏离圆心距离
    .attr('orient', 'auto'); // 绘制方向,可设定为:auto(自动确认方向)和 角度值
arrowheads.append('path')
    .attr('d', 'M0,0 L0,10 L10,5 z') // d: 路径描述,贝塞尔曲线
    .attr('fill', '#000'); // 填充颜色
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  • viewport:可视区域
  • viewBox:实际大小,会自动缩放直至填充viewport

对viewport和viewBox的关系还是不懂,请移步:理解SVG的viewport,viewBox,preserveAspectRatio.

8.绘制节点

const nodesCircle = svg.select('g')
    .selectAll('circle')
    .data(nodes)
    .enter()
    .append('circle') // 创建圆
    .attr('r', 30) // 半径
    .style('fill', '#9FF') // 填充颜色
    .style('stroke', '#0CF') // 边框颜色
    .style('stroke-width', 2) // 边框粗细
    .on('click', (node) => { // 点击事件
        console.log('click');
    })
    .call(drag); // 拖拽单个节点带动整个图
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创建圆作为节点。

.call()调用拖拽函数。

9.节点名称

const nodesTexts = svg.select('g')
    .selectAll('text')
    .data(nodes)
    .enter()
    .append('text')
    .attr('dy', '.3em') // 偏移量
    .attr('text-anchor', 'middle') // 节点名称放在圆圈中间位置
    .style('fill', 'black') // 颜色
    .style('pointer-events', 'none') // 禁止鼠标事件
    .text((d) => { // 文字内容
        return d && d.name; // 遍历nodes每一项,获取对应的name
    });
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这里禁止鼠标事件的意义有两点:

  • 鼠标移到文字上不会变成竖杆,还是保持箭头的样子,这样体验好。

  • 我们给节点设置了点击事件,如果没有禁止鼠标事件,那么文字是占空间的,而且在节点上层,我们点击文字时就无法响应节点事件了。

10.鼠标移到节点上有气泡提示

nodesCircle.append('title')
    .text((node) => { // .text设置气泡提示内容
        return node.name; // 气泡提示为node的名称
    });
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11.监听图元素的位置变化

simulation.on('tick', () => {
    // 更新节点坐标
    nodesCircle.attr('transform', (d) => {
        return d && 'translate(' + d.x + ',' + d.y + ')';
    });
    // 更新节点文字坐标
    nodesTexts.attr('transform', (d) => {
        return 'translate(' + (d.x) + ',' + d.y + ')';
    });
    // 更新连线位置
    edgesLine.attr('d', (d) => {
        const path = 'M ' + d.source.x + ' ' + d.source.y + ' L ' + d.target.x + ' ' + d.target.y;
        return path;
    });
    // 更新连线文字位置
    edgesText.attr('transform', (d, i) => {
        return 'rotate(0)';
    });
});
复制代码

12.拖拽

function onDragStart(d) {
    // console.log('start');
    // console.log(d3.event.active);
    if (!d3.event.active) {
    simulation.alphaTarget(1) // 设置衰减系数,对节点位置移动过程的模拟,数值越高移动越快,数值范围[0,1]
      .restart();  // 拖拽节点后,重新启动模拟
    }
    d.fx = d.x;    // d.x是当前位置,d.fx是静止时位置
    d.fy = d.y;
}
function dragging(d) {
    d.fx = d3.event.x;
    d.fy = d3.event.y;
}
function onDragEnd(d) {
    if (!d3.event.active) simulation.alphaTarget(0);
    d.fx = null;       // 解除dragged中固定的坐标
    d.fy = null;
}
const drag = d3.drag()
    .on('start', onDragStart)
    .on('drag', dragging) // 拖拽过程
    .on('end', onDragEnd);
复制代码

13.缩放

function onZoomStart(d) {
    // console.log('start zoom');
}
function zooming(d) {
    // 缩放和拖拽整个g
    // console.log('zoom ing', d3.event.transform, d3.zoomTransform(this));
    g.attr('transform', d3.event.transform); // 获取g的缩放系数和平移的坐标值。
}
function onZoomEnd() {
    // console.log('zoom end');
}
const zoom = d3.zoom()
    // .translateExtent([[0, 0], [WIDTH, HEIGHT]]) // 设置或获取平移区间, 默认为[[-∞, -∞], [+∞, +∞]]
    .scaleExtent([1 / 10, 10]) // 设置最大缩放比例
    .on('start', onZoomStart)
    .on('zoom', zooming)
    .on('end', onZoomEnd);
复制代码

三、其它效果

1.单击节点时让连接线加粗

nodesCircle.on('click, (node) => {
    edges_line.style("stroke-width",function(line){
        if(line.source.name==node.name || line.target.name==node.name){
            return 4;
        }else{
            return 0.5;
        }
    });
})
复制代码

2.被点击的节点变色

nodesCircle.on('click, (node) => {
    nodesCircle.style('fill', (nodeOfSelected) => { // nodeOfSelected:所有节点, node: 选中的节点
    if (nodeOfSelected.id === node.id) { // 被点击的节点变色
        console.log('node')
            return '#36F';
        } else {
            return '#9FF';
        }
    });
})
复制代码

顺便提一下,react中,prevState是前一个state的值。有了state和prevState,就能进行更多判断,创造更多变化了。

四、在react中使用注意事项

componentDidMount() {
    this.print();
}
print() {
    let callback = (res) => { // callback获取后台返回的数据,并存入state
        let nodeData = res.data.nodes;
        let relationData = res.data.rels;
        this.setState({
        nodeData: res.data.nodes,
        relationData: res.data.rels,
        });
        let nodes = [];
        for (let i = 0; i < nodeData.length; i++) {
            nodes.push({
                id: (nodeData[i] && nodeData[i].id) || '',
                name: (nodeData[i] && nodeData[i].name) || '',
                type: (nodeData[i] && nodeData[i].type) || '',
                definition: (nodeData[i] && nodeData[i].definition) || '',
            });
        }
        let edges = [];
        for (let i = 0; i < relationData.length; i++) {
            edges.push({
                id: (relationData[i] && (relationData[i].id)) || '',
                source: (relationData[i] && relationData[i].start.id) || '',
                target: (relationData[i] && relationData[i].end.id) || '',
                tag: (relationData[i] && relationData[i].name) || '',
            });
        }
        this.forceChart(nodes, edges); // d3力导向图内容
    };
    this.props.dispatch(getDataFromNeo4J({
        neo4jrun: 'match p=(()-[r]-()) return p limit 300',
    }, callback));
}
复制代码

在哪里构造图?

因为图是动态的,如果渲染多次(render执行多次,渲染多次),不会覆盖前面渲染的图,反而会造成渲染多次,出现多个图的现象。把构造图的函数print()放到componentDidMount()内执行,则只会渲染一次。

对节点和连线数据进行增删改操作后,需要再次调用print()函数,重新构造图。

从哪里获取数据?

数据不从redux获取,发送请求后callback直接获取。

五、干货:d3项目查找网址

如果要找D3js实例,您可以狠狠点击这里:D3js项目检索.

各位大佬多指教!!!

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本文作者:BP-Captain

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