可视化工具solo show-----Processing Prefuse show

2022-10-10 23:09:42

　　继上篇《可视化工具solo show》罗列出一些主要基于Java开发的软件、插件之后，又仔细揣摩了下哪些可以为我所用。

　　一番端详之后，准备挑出其中Processing和Prefuse两位大将出来一展雄威！

　　（备注：上次和此次“solo show”都未提及gephi，并不是说它不入流，不上档次，恰恰它是一款高大上、优秀的可视化工具，只是这两篇都是在笔者继初探gephi源码绊脚后对一些工具的探讨对比，所以没有将其入列。）

1.Processing：

　　Processing 的最初目标是开发图形的 sketchbook 和环境，用来形象地教授计算机科学的基础知识。之后，它逐渐演变成了可用于创建图形可视化专业项目的一种环境。

　　Processing 是用 Java 编程语言写的。

　　Processing的API地址：http://processing.org/reference/ 有如何着色、画线、呈现图形图像等介绍。

http://processing.org/reference/javadoc/core/

　　官网地址：http://www.processing.org/

　　Processing开发的是Java Applet应用程序。Java小程序，也就是Java Applet，可以在Web浏览器中运行。Java Applet必须以<applet>脚本的形式嵌入到HTML页面中，才能在web浏览器中运行。它的缺点之一是要使用到Java小应用程序，在某些计算机上载入时可能会很慢，而且并不是每个人都安装了Java（尽管多数人都安装了）。不过这也有解决办法，Processing已经发布了它的JavaScript版本。

　　但是Java Applet有自己的短处，效率低，需要JVM支持，没有成型的IDE工具。Java小程序，也就是Java Applet，可以在Web浏览器中运行。Java Applet必须以<applet>脚本的形式嵌入到HTML页面中，才能在web浏览器中运行。）

　　下面简要介绍Processing API的一部分：

　　Processing 应用程序是有一定结构的，这一点在开发能够持续运行且随时更改显示窗口的图形应用程序（比动画）时非常重要。在这种情况下，就凸显了 setup 和 draw 这两个函数的重要性。

　　setup（）函数用于初始化，由 Processing 运行时执行一次。通常，setup（）函数包含 size （）函数（用于定义窗口的边界）以及在操作期间要使用的变量的初始化。Processing 运行时会不断执行 draw （）函数。每次 draw（）函数结束后，就会在显示窗口绘制一个新的画面，并且 draw（）函数也会被再次调用。默认的绘制速度是每秒 60 个画面，但是您也可以通过调用 frameRate（）函数来更改这个速度。

　　此外，还可以使用 noLoop（）和 draw（）来控制在何时绘制画面。noLoop（）函数会导致绘制停止，而使用 loop （）函数则可以重新开始绘制。通过调用redraw（）可以控制 draw 在何时调用。

　　size（）关键字指定显示窗口的 X 和 Y 坐标。 size （）接受可选的第三个参数 mode。 mode 用来定义要使用的呈现引擎并支持 PDF（直接呈现为 Adobe® PDF 文档）、OPENGL （利用一个可用的 Open-GL 图形适配器）、P3D（为了迅速的 3-D 呈现）等。默认的是 JAVA2D，它最适合于高质量的 2-D 成像。

　　可以使用 get（）操作来读取显示中的一个给定像素点的颜色。虽然 set（）很简单，但它不是操做显示的最快方式。要想快速访问，可以使用pixels 数组（与 loadPixels 和 updatePixels 函数一致）。

　　在 Processing 内使用单个函数绘制形状十分简单。要设置在绘制形状时使用何种颜色，可以利用 stroke （）函数。此函数可接受一个单独的灰度参数或三个 RGB 参数。此外，还可以用 fill 命令定义这个形状的填充色。

　　line（）函数接受四个参数，代表的是要在其间绘制线条的点。rect （）函数可绘制一个矩形，并且前两个点定义位置，而后面两个点则分别定义宽度和高度。ellipse （）函数也接受四个参数，分别定义位置和宽/高度。当宽和高相等时，就是一个圆形。还可以使用 ellipseMode（）函数定制椭圆，它指定 x,y 位置是否代表了椭圆的角（CORNER）或中心（CENTER）。

　　quad（）可以很容易地绘制有四个边的多边形。四边形接受八个参数，代表的是这个四边形的四个顶点。

　　Processing支持对于键盘和鼠标的事件监听，如keyPressed()、keyRealeased()、mousePressed()、mouseMoved()等。

　　Processing支持面向对象编程。

　　但是Processing不像下面要介绍的Prefuse已经集成有布局算法了。

　　参考资料：http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-datavis/

　　下面是在Processing客户端运行的一个demo（当然也可以在Eclipse/Myeclipse中运行，需要安装Processing的插件）：

 void setup() {

   size(640, 360, P3D);

   noStroke();

 }

 void draw() {

   background(0);

   translate(width / 2, height / 2);

   // Orange point light on the right

   pointLight(150, 100, 0, // Color

              200, -150, 0); // Position

   // Blue directional light from the left

   directionalLight(0, 102, 255, // Color

                    1, 0, 0); // The x-, y-, z-axis direction

   // Yellow spotlight from the front

   spotLight(255, 255, 109, // Color

             0, 40, 200, // Position

             0, -0.5, -0.5, // Direction

             PI / 2, 2); // Angle, concentration

   rotateY(map(mouseX, 0, width, 0, PI));

   rotateX(map(mouseY, 0, height, 0, PI));

   box(150);

 }

运行的效果图：

2.Prefuse：

　　Prefuse的API地址：http://prefuse.org/doc/api/

　　Prefuse的用户手册：http://prefuse.org/doc/manual/

　　Prefuse是采用Java语言开发的数据可视化工具。其支持丰富的数据模型、可视化、交互的特性，具有表格、树形、一系列的布局和动画的效果。Prefuse使用Java的2D图形库编程，能够有效集成到Java Swing的应用程序和Applets中，并且是free to use。------源码可得。

　　官网地址：http://prefuse.org/

　　Prefuse是一个提供交互式信息可视化的用户界面工具包。

　　Prefuse绘制的图形可以是一个文件系统、计算机网络、网站、生物分类或是社交网络等，图形的展示需要数据，所以需要先得到数据并导入。

　　Prefuse提供了图形接口包括节点、边、树状节点、图、树等多种展现形式，其也提供了图形读写接口，包括读取XML、CSV等格式的数据文件。

　　Prefuse提供图形过滤功能，包括锁定某一限定范围的图形进行展示和操作。ItemRegistry（组件注册机制）是Prefuse中的核心数据结构机制，它控制原始图形到可视化组件展现之间的映射关系，并且可以针对需要过滤组件提供一个快速迭代的队列。

　　Renderers（渲染器）负责画图以及计算图形边界，其也是RendererFacotry针对给定的可视化组件进行可视化呈现的途径。

　　渲染器提供了包括图形渲染（ShapeRenderer）、文本渲染（TextRenderer）、文本图像渲染（TextImageRederer）、边渲染（EdgeRenderer）、聚合子树渲染（SubtreeAggregateRenderer）等多种渲染方式。

　　数据展示类（Display）提供了在屏幕上画图以及互动性操作，该类继承了javax.swing.JComponent，并通过ControlListener接口以及prefuse.controls进行图形界面监听以及反馈。该类支持屏幕图形的文本编辑、图形变换、平移以及缩放。

　　图形处理操作（比如过滤、布局、分配属性等）是通过构造一个叫做Actions的处理模块管道来实现的。ActionLists通过向ActivityManager提交任务并执行。

　　Actions中主要包括如下操作：

　　Filters: GraphFilter, TreeFilter, FisheyeTreeFilter, FisheyeGraphFilter

　　Layout: ForceDirectedLayout, RadialLayout, SquarifiedTreeMapLayout, …

　　Assignment: ColorFunction, SizeFunction, FontFunction

　　Interpolation: ColorInterpolator, LinearInterpolator, PolarInterpolator

　　如何使用Prefuse构建一个app：

设计可视化界面，确定如何布局、交互；
确定图数据的输入、输出；
初始化ItemRegistry和Display(s)类；
选择或实现Renderers（渲染器）和RendererFactory（渲染工厂）；
构建各种必须的ActionLists；
使用Actions现有的库，或是定制的模块（或者子模块比如Force函数）；
编写用户回调界面来协调ActionLists。

　　补充：Vizster is a prefuse-built visualization of online social network services such as Friendster and Orkut.

Vizster也是基于Prefuse开发的一款在线社交网络可视化软件。

　　下面我们看看两个Prefuse自带demo的显示效果：

综上可以发现：Processing简单灵活，只需几行代码即可绘制绚丽的图形，其更侧重艺术效果，如3D效果、投光角度等；

Prefuse灵活度更高，API粒度小，操控方便，而且内置力导向布局、树状布局、网格布局等多种布局方式。

如需转载请标明出处：http://www.cnblogs.com/bigdataZJ/p/VisualizationSoloShow2.html

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