怎样用JavaScript和HTML5 Canvas绘制图表

现在，我们有了画一个饼形图的所有必要的工具，让我们看看如何一起使用它们。

在概念上，任意图表都有两部分：

包含要展示的数据的数据模型。 这由特定类型的图表进行结构化。

图形化展示是指按照数学公式的规则，将数据模型中的数据通过视觉元素来进行展示。

饼状图数据模型
结构化饼状图数据的方式中，最常用的就是用一系列的类别和对应的值，每个类别的值与饼图的份相关联。

例如，饼图的数据模型展示按照流派进行分组，看起来就是下面这样：

古典音乐：10

另类摇滚：14

流行：2

爵士：12

我们可以在script.js文件中添加一个JS对象来存储数据模型，如下：

var myVinyls = {
    "Classical music": 10,
    "Alternative rock": 14,
    "Pop": 2,
    "Jazz": 12
};

饼状图的图形化展示
饼状图用圆来显示数据模型中的信息，通过将圆切分成一份份。 每份和数据模型中的类别对应，每份的大小与对应类别的值成正比。

我的音乐集有四个类别。 每个类别在饼形图中的份数大小，与它的类别对应的值成正比。

但是我们怎样度量份数的大小？ 简单--我们通过每份的角度。 我们所需要知道的就是它占360度或者2PI的份数。 那么半圆就是180deg或者PI，1/4圆90度或PI/2，以此类推。

为了决定每个类别的份的角度，我们用以下公式：

份角度= 2 * PI * 类别值 / 总值

按照这个公式，古典音乐的那份近似得到如下角度。 0.526 * PI 或者 94度

让我开始画吧。 这次我们将用JavaScript类，将其命名为 PieChart 构造函数接受options做为参数，options包含以下：

canvas：指向我们想要画饼状图的索引

data：盛放数据模型的对象的索引

colors：一个数组，数组中是每份的颜色。

PieChart类同时也包含一个draw()方法，它来对图表进行实际的绘制。

var Piechart = function(options){
    this.options = options;
    this.canvas = options.canvas;
    this.ctx = this.canvas.getContext("2d");
    this.colors = options.colors;
 
    this.draw = function(){
        var total_value = 0;
        var color_index = 0;
        for (var categ in this.options.data){
            var val = this.options.data[categ];
            total_value += val;
        }
 
        var start_angle = 0;
        for (categ in this.options.data){
            val = this.options.data[categ];
            var slice_angle = 2 * Math.PI * val / total_value;
 
            drawPieSlice(
                this.ctx,
                this.canvas.width/2,
                this.canvas.height/2,
                Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2),
                start_angle,
                start_angle+slice_angle,
                this.colors[color_index%this.colors.length]
            );
 
            start_angle += slice_angle;
            color_index++;
        }
 
    }
}

类中首先将传入的options参数进行存储。 它保存了canvas的索引，同时也创建一个绘画上下文作为类成员变量。 然后它存储了options中的colors数组。

接下来的部分是最根本的，函数draw()。 它会从数据模型中提取数据。 首先，它计算数据模型中所有数据值的和。 然后对其中每个类别应用上面提到的计算角度的函数。 最后我们调用drawPieSlice()函数，用canvas的中心作为饼状图的中心。 至于半径，我们用canvas宽度的一半与canvas高度的一半的较小值，因为我们不想让饼状图超出canvas。

同样，每次画一个类别时，要偏移每份的起始角度和结束角度，否则会发生重叠。

要想使用类，我们必须先创建一个实例对象，然后在创建的对象上调用draw()方法。

var myPiechart = new Piechart(
    {
        canvas:myCanvas,
        data:myVinyls,
        colors:["#fde23e","#f16e23", "#57d9ff","#937e88"]
    }
);
myPiechart.draw();

结果看起来如下这样:

我们已经看到如何创建饼状图。 同样我们看到，圆环图与饼状图不同之处仅在于中间多了一个洞。 怎样画洞呢？ 我们可以画一个白色的圆在饼状图上。

让我们通过修改PieChart类来做它。

var Piechart = function(options){
    this.options = options;
    this.canvas = options.canvas;
    this.ctx = this.canvas.getContext("2d");
    this.colors = options.colors;
 
    this.draw = function(){
        var total_value = 0;
        var color_index = 0;
        for (var categ in this.options.data){
            var val = this.options.data[categ];
            total_value += val;
        }
 
        var start_angle = 0;
        for (categ in this.options.data){
            val = this.options.data[categ];
            var slice_angle = 2 * Math.PI * val / total_value;
 
            drawPieSlice(
                this.ctx,
                this.canvas.width/2,
                this.canvas.height/2,
                Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2),
                start_angle,
                start_angle+slice_angle,
                this.colors[color_index%this.colors.length]
            );
 
            start_angle += slice_angle;
            color_index++;
        }
 
        //drawing a white circle over the chart
        //to create the doughnut chart
        if (this.options.doughnutHoleSize){
            drawPieSlice(
                this.ctx,
                this.canvas.width/2,
                this.canvas.height/2,
                this.options.doughnutHoleSize * Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2),
                0,
                2 * Math.PI,
                "#ff0000"
            );
        }
 
    }
}

添加的代码在options参数中，通过一个doughnutHoleSize成员变量。 如果这个参数在options中没有传，代码就按照之前的进行绘制，如果传了，就在饼状图中心画一个白色的圆形。

圆的半径由饼形图的半径和doughnutHoleSize参数的乘积来决定。 它应该是0到1之间的数字，0代表饼形图，大于0时，值越大饼形图中间的洞越大，当值为1时会使图表不可见。

要想画一个图表一半大小的圆环图，我们可以将doughnutHoleSize设置为0.5，然后像下面这样调用：

var myDougnutChart = new Piechart(
    {
        canvas:myCanvas,
        data:myVinyls,
        colors:["#fde23e","#f16e23", "#57d9ff","#937e88"],
        doughnutHoleSize:0.5
    }
);
myDougnutChart.draw();

以下是结果：

我们的饼状图表和圆环图表看起来挺棒了，但是它会变得更棒，通过添加两样东西：

值标签：显示每份对应的百分比

图表图例：显示图表中每个类别和颜色的对应关系

通常，每份的值用百分比来表示，通过100 * 每份值 / 总的值来计算，整个圆代表100%。

例如，在我们的例子数据中，古典音乐可以近似地用26%来表示。 如果能将这个值刚好显示在对应的份上面就太好了。 要想这样，我们可以用绘图上下文的fillText(text, x, y)函数。 这个函数接受三个参数：文本和x，y坐标。

怎样计算放置文本的x和y坐标呢？ 我们必须动用一些几何知识了，一个叫做极坐标的东西。 一般地，极坐标用半径和角度来定义一个点的位置。 我们将要用到的两个公式是：

x = R * cos(angle)

y = R * sin(angle)

我们将要应用这个公式，将文本放在饼状图的半径的一半位置与每份角度的一半位置处。 要想做它，我们需要修改我们的PieChart类，增加如下代码在if(this.options.doughnutHoleSize){...}代码块中。

...
start_angle = 0;
for (categ in this.options.data){
    val = this.options.data[categ];
    slice_angle = 2 * Math.PI * val / total_value;
    var pieRadius = Math.min(this.canvas.width/2,this.canvas.height/2);
    var labelX = this.canvas.width/2 + (pieRadius / 2) * Math.cos(start_angle + slice_angle/2);
    var labelY = this.canvas.height/2 + (pieRadius / 2) * Math.sin(start_angle + slice_angle/2);
 
    if (this.options.doughnutHoleSize){
        var offset = (pieRadius * this.options.doughnutHoleSize ) / 2;
        labelX = this.canvas.width/2 + (offset + pieRadius / 2) * Math.cos(start_angle + slice_angle/2);
        labelY = this.canvas.height/2 + (offset + pieRadius / 2) * Math.sin(start_angle + slice_angle/2);               
    }
 
    var labelText = Math.round(100 * val / total_value);
    this.ctx.fillStyle = "white";
    this.ctx.font = "bold 20px Arial";
    this.ctx.fillText(labelText+"%", labelX,labelY);
    start_angle += slice_angle;
}
...

上面代码遍历每份，计算百分比和位置，然后调用fillText()方法将之绘制到图表上。 我们用了fillStyle属性来设置文本颜色为白色，font属性来设置标签文本的字体、样式和大小。 同样重要，需要注意的是圆环图的doughnutHoleSize设置后，标签会被往边沿推，以使文本能处于圆环图每份的中央。

以下就是带值标签的图表看起来的样子：

要想完成图表，最后一件事就是为图表添加图例。 我们的图表图例将会显示数据模型中数据的类别和对应每份的颜色。 首先，我们需要对index.html文件做些修改，添加一个

...
        if (this.options.legend){
            color_index = 0;
            var legendHTML = "";
            for (categ in this.options.data){
                legendHTML += "
  "+categ+"
";
            }
            this.options.legend.innerHTML = legendHTML;
        }
...

var myLegend = document.getElementById("myLegend");
 
var myDougnutChart = new Piechart(
    {
        canvas:myCanvas,
        data:myVinyls,
        colors:["#fde23e","#f16e23", "#57d9ff","#937e88"],
        legend:myLegend
    }
);
myDougnutChart.draw();

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