| Инструменты анализа данных

Урок 5
§4. Инструменты анализа данных

4.1. Диаграммы

Как правило, электронные таблицы содержат большое количество числовых данных, которые требуется сравнивать, оценивать их изменение с течением времени, определять соотношение между ними т. д. Проводить подобный анализ большого количества числовых данных значительно легче, если изобразить их графически (визуализировать). Для графического представления числовых данных используются диаграммы.

Диаграмма - это графическое представление числовых данных, позволяющее быстро оценить соотношение нескольких величин.

Табличные процессоры позволяют строить диаграммы следующих типов:

Гистограмма;
диаграмма с областями;
линейчатая диаграмма;
поверхностная диаграмма;
круговая диаграмма;
график;
лепестковая диаграмма и др.

Чтобы в Microsoft Excel просмотреть все доступные типы диаграмм, изучите группу Диаграммы на вкладке Вставка (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Типы диаграмм в Microsoft Excel

Выясните, какие типы диаграмм можно создавать в табличном процессоре, имеющемся в вашем распоряжении.

В диаграмме любого типа можно выделить следующие объекты (рис. 1.9) :

1 - область диаграммы (в ней размещаются все объекты диаграммы);
2 - название диаграммы, чётко описывающее то, что представлено на диаграмме;
3 - область построения диаграммы (непосредственно в ней располагается сама диаграмма);
4 - ось значений (вертикальная, ось Y). На ней находится шкала с определённым шагом, устанавливаемым автоматически, в зависимости от наименьшего и наибольшего значений данных, изображённых на диаграмме. Именно по этой шкале можно оценить данные, представленные на диаграмме;
5 - ряды данных - наборы числовых данных, некоторым образом связанных между собой и размещённых в электронной таблице в одной строке или столбце. На диаграмме ряд данных изображается геометрическими фигурами одного вида и цвета;
6 - ось категорий (горизонтальная, ось X). На ней отображаются значения определённого свойства данных;
7 - легенда, поясняющая соответствие между названиями рядов и используемыми на диаграмме цветами. По умолчанию названия рядов являются названиями строк (или столбцов) диапазона данных, по которым построена диаграмма;
8 - названия осей.

Рис. 1.9. Основные элементы диаграммы

Воспроизведите в табличном процессоре диаграмму, представленную на рисунке 1.9. С помощью контекстного меню исследуйте свойства каждого объекта этой диаграммы.

На диаграммах разных типов числовые данные могут быть представлены точками, отрезками, прямоугольниками, секторами круга, прямоугольными параллелепипедами, цилиндрами, конусами и другими геометрическими фигурами. При этом размеры геометрических фигур или расстояния от них до осей пропорциональны числовым данным, которые они отображают.

Диаграммы, создаваемые в электронных таблицах, динамические - при редактировании данных в таблице размеры или количество фигур, обозначающих эти данные, автоматически изменяются.

Вспомните основные приёмы построения диаграмм, известные вам из курса информатики основной школы.

Рассмотрим самые распространённые типы диаграмм.

Гистограммы целесообразно создавать тогда, когда нужно сравнить значения нескольких наборов данных, графически изобразить отличия значений одних наборов данных от других, показать изменения данных с течением времени.

Различают следующие виды гистограмм :

Гистограмма с группировкой;
гистограмма с накоплением;
нормированная гистограмма с накоплением;
объёмная гистограмма.

В гистограмме с группировкой прямоугольники, которые являются графическими изображениями числовых данных из разных наборов, располагаются рядом друг с другом (см. рис. 1.9). В гистограмме с накоплением прямоугольники, изображающие числовые данные, располагаются друг над другом (рис. 1.10). Это даёт возможность оценить суммарные данные и вклад каждой составляющей в общую сумму.

В нормированной гистограмме с накоплением вертикальная ось имеет шкалу в процентах. Это даёт возможность оценить долю (процентную часть) данных в общей сумме (рис. 1.11).

Подумайте, по какой из трёх диаграмм проще всего определить:

1) продажа каких напитков неуклонно возрастала;
2) продажа каких напитков принесла наибольшую прибыль в июле;
3) динамику изменений суммарной выручки от продажи всех трёх напитков;
4) вклад от продажи каждого напитка в общую выручку.

Рис. 1.10. Пример гистограммы с накоплением

Рис. 1.11. Нормированная гистограмма с накоплением

Линейчатые диаграммы аналогичны гистограммам и отличаются от них лишь горизонтальным расположением геометрических фигур.

К типу диаграмм Круговая относятся плоские и объёмные круговые диаграммы. Их целесообразно использовать тогда, когда нужно отобразить части одного целого, сравнить соотношение частей между собой и отношение частей к целому.

Круговые диаграммы позволяют отобразить только один ряд данных. Они теряют наглядность, если содержат много элементов данных. Несколько круговых диаграмм можно заменить, например, одной нормированной гистограммой с накоплением.

Подумайте, сколько разных круговых диаграмм можно построить по информации, содержащейся в диаграмме, представленной на рисунке 1.9.

Сколько круговых диаграмм потребуется для того, чтобы изобразить информацию, представленную на гистограмме с накоплением (см. рис. 1.10)?

Диаграммы типа График целесообразно использовать, если количество данных в наборе достаточно большое, если нужно отобразить динамику изменения данных во времени, сравнить изменения нескольких рядов данных (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Пример диаграммы График с маркерами

Точечные диаграммы с гладкими кривыми можно использовать для построения графиков функций, предварительно заполнив диапазон ячеек значениями аргумента и соответствующими значениями функции. Можно построить на одной диаграмме графики двух функций и использовать их для приближённого решения уравнения.

Пример. Найдём на отрезке корень уравнения , построив в табличном процессоре графики функций, соответствующих левой и правой частям равенства.

Для этого:

1) используя стандартные функции COS и КОРЕНЬ, построим таблицу значений функций для х , изменяющегося с шагом 0,1:

Рис. 1.13. Графики функций

2) по значениям диапазона B2:N3 построим графики функций COS(x) и КОРЕНЬ(х) (рис. 1.13);

3) заменим номера точек, проставленные по горизонтальной оси, на значения аргумента х рассматриваемых функций. Для этого вызовем контекстное меню горизонтальной оси и выберем пункт Выбрать данные. Появится окно Выбор источника данных (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Окно Выбор источника данных

В открывшемся окне нажмём на кнопку изменения подписей горизонтальной оси и выберем диапазон со значениями аргумента (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Окно Подписи оси

После редактирования (совмещения) точки пересечения осей и добавления вертикальных линий сетки график приобретёт вид, представленный на рисунке 1.16.

Рис. 1.16. График после редактирования

В результате построения графиков функций видно, что корень уравнения приблизительно равен 0,64.

Построенную диаграмму можно редактировать:

Изменять способ формирования ряда данных: из данных строки или из данных столбца;
изменять диапазон ячеек, по которым строится диаграмма;
изменять тип, вид или макет диаграммы;
вставлять, перемещать, удалять или изменять название диаграммы, легенды, подписей данных;
изменять отображение осей и линий сетки и др. Построенную диаграмму можно форматировать. При этом можно применить стилевое форматирование сразу ко всей диаграмме, воспользовавшись одним из стилей оформления диаграмм. Кроме того, можно форматировать отдельные объекты диаграммы, которые предварительно надо выделить.

Некоторые объекты диаграммы, например ряд, состоят из нескольких частей. Чтобы выделить только одну часть, например отдельную точку ряда, необходимо сначала выделить весь объект, а затем выбрать нужную его часть.

Тема 9. Деловая и научная графика для решения фармацевтических задач в среде табличного процессора

Понятие деловой графики включает методы и средства графической интерпретации научной и деловой информации: таблицы, схемы, диаграммы, иллюстрации, чертежи.

Средства деловой графики предназначены для создания иллюстраций при подготовке отчетной документации, статистических сводок и других иллюстративных материалов. Программные средства деловой графики включаются в состав текстовых и табличных процессоров.

В среде MS Office имеются встроенные инструменты для создания деловой графики. Остановимся подробнее на типах и приемах создания диаграмм в табличном процессоре MS Excel.

Типы и виды диаграмм.

1. Гистограмма (Рис. 1). Отображает значения различных категорий. Виды:

· обычная гистограмма;

· объемный вариант обычной гистограммы;

· трехмерная гистограмма. Показывает раскладку значений по категориям и рядам данных;

· гистограмма с накоплением. Отображает вклад каждой категории в общую сумму;

· объемный вариант гистограммы с накоплением;

· гистограмма, нормированная на 100%. Отражает долю каждой категории в общей сумме;

· объемный вариант нормированной гистограммы.

Рис. 1. Пример гистограммы

2. Линейчатая диаграмма (Рис. 2). По использованию является аналогом гистограммы. Виды те же.

Рис. 2. Пример линейчатой диаграммы

3. График (Рис. 3). Отображает развитие процесса во времени или по категориям. Виды:

· обычный;

· график с маркерами – график, на котором помечены точки данных;

· объемный вариант графика;

· график с накоплением. Хорошо отображает изменение общей суммы по времени или по категориям;

· график с накоплением с маркерами;

· нормированный график. Отображает изменение вклада каждого значения во времени или по категориям;

· нормированный график с маркерами.

Рис. 3. Пример графика.

4.Круговая диаграмма (Рис. 4). Отображает один ряд данных. Виды:

· обычная круговая диаграмма. Отображает долю каждого значения в структуре значения переменной;

· разрезанная круговая диаграмма. Отображает вклад каждого значения в общую сумму, выделяя отдельные элементы;

· объемный вариант обычной круговой диаграммы;

· объемный вариант разрезанной круговой диаграммы;

· вторичная круговая диаграмма – круговая диаграмма с частью значений, вынесенных во вторую диаграмму (для облегчения работы с маленькими секторами в основной диаграмме их можно объединить в один элемент, а затем разбить в отдельную диаграмму рядом с основной);

· вторичная гистограмма – круговая диаграмма с частью значений, вынесенных в гистограмму.

Рис. 3. Пример круговой диаграммы.

5. Кольцевая диаграмма (Рис. 5). Отображает несколько рядов данных, причем каждое кольцо соответствует одному ряду данных и показывает вклад каждого значения в общую сумму ряда. Виды те же, что и у круговой диаграммы.

Рис. 5. Пример кольцевой диаграммы

6. Точечная диаграмма (Рис. 6). Или показывает отношения между численными значениями в нескольких рядах данных, или отображает две группы чисел как один ряд координат X и Y . Эта диаграмма показывает неравные промежутки, или кластеры, данных и обычно используется для отображения результатов научных исследований. Виды:

· точечная диаграмма со значениями, соединенными сглаживающими линиями (с маркерами или без них);

· точечная диаграмма со значениями, соединенными отрезками (с маркерами или без них).

Рис. 6. Пример точечной диаграммы

7. Пузырьковая диаграмма (Рис. 7). Отображает на плоскости наборы из трех значений. Подобна точечной диаграмме, но третья величина отображается размером пузырька.

Чтобы создать пузырьковую диаграмму, расположите данные на листе в строках или столбцах так, чтобы значения X перечислялись в первой строке или столбце, а соответствующие значения Y и значения размеров (Z) - в соседних строках или столбцах. Например, разместите данные на листе, как показано на следующем рисунке.

Рис. 7. Пример пузырьковой диаграммы.

8. С областями (Рис. 8). Хорошо отображает изменение значений ряда с течением времени. Виды:

· обычная;

· диаграмма с областями с накоплением. Отображает как изменение общей суммы, так и изменение вклада отдельных значений;

· нормированная диаграмма с областями. Отображает изменение вклада значений с изменением времени.

Рис. 8. Пример точечной диаграммы

9. Лепестковая диаграмма (Рис. 9). Является аналогом графика в полярной системе координат, отображает распределение значений относительно начала координат. В лепестковой диаграмме каждой категории соответствует своя ось координат. Линиями соединяются значения, относящиеся к одному ряду. Виды:

· обычная;

· лепестковая диаграмма с маркерами;

· заполненная лепестковая диаграмма.

Рис. 9. Пример точечной диаграммы

10. Биржевая диаграмма (Рис. 10). Как следует из названия, биржевая диаграмма наиболее часто используется для иллюстрации изменений цен на акции. Однако эту диаграмму можно также применять и для других областей, в том числе обработки научных данных. Например, биржевая диаграмма используется для отображения колебаний дневных или годовых температур, колебаний объемов продаж и т.д.

· обычная. Отображает наборы данных из трех значений (например, самый высокий курс, самый низкий курс, курс закрытия);

· биржевая диаграмма для наборов из четырех значений (курс открытия, курс закрытия, самый высокий курс, самый низкий курс);

· биржевая диаграмма для наборов из четырех значений (курс закрытия, самый высокий курс, самый низкий курс, объем). Для объема используется дополнительная ось, параллельная оси Y ;

· биржевая диаграмма для наборов из пяти значений (курс открытия, курс закрытия, самый высокий курс, самый низкий курс, объем).

Способ расположения данных, которые будут использованы в биржевой диаграмме, очень важен. Например, чтобы создать простую биржевую диаграмму, данные должны быть распределены таким образом:

Рис. 10. Пример биржевой диаграммы

11. Поверхность (Рис. 11). Отображает изменение значений по двум измерениям в виде поверхности. Такую диаграмму целесообразно использовать для поиска наилучшего сочетания в двух наборах данных. Виды:

· обычная – области, относящиеся к одному диапазону, выделяются одинаковым цветом или узором;

· проволочная (прозрачная);

· контурная. Представляет собой вид сверху на поверхность диаграммы. Цвета представляют интервалы значений;

Рис. 11. Пример диаграммы «Поверхность».

12. Коническая, цилиндрическая, пирамидальная диаграмммы (Рис. 12)– гистограммы или линейчатые диаграммы, в которых значения представлены не прямоугольниками, а конусами, цилиндрами или пирамидами.

Рис. 12. Коническая диаграмма.

Существуют еще и нестандартные типы. Из них наиболее интересным и иллюстративным является совмещенная диаграмма, включающая гистограмму и график (Рис. 13).

Рис. 13. Совмещенная диаграмма

Кроме указанных выше видов диаграмм, MS Excel предоставляет пользователю средство для иллюстрации структурированного отчета по нескольким таблицам данных, характеризующим некоторую сферу. Это так называемый отчет сводной диаграммы.

Отчет сводной диаграммы – интерактивная диаграмма с данными графического анализа существующих списков, баз данных и отчетов сводных таблиц. Создав отчет сводной диаграммы, его можно просматривать на различных уровнях подробности. Для изменения структуры диаграммы можно перетаскивать мышью ее поля и элементы или выбирать в раскрывающихся списках полей элементы, которые должны отображаться на экране.

Отчет сводной диаграммы следует использовать в случаях, когда требуется быстро изменять вид диаграммы и просматривать данные в различных представлениях для сравнения данных и выявления тенденций.

— В некотором смысле, показывая человеку круговую диаграмму, вы можете оскорбить его интеллектуальные способности

К. Г. Карстен, «Диаграммы и графики» (1923)

Первые негативные выпады в сторону круговых (секторных) диаграмм начались более 100 лет назад. В 1914 году инженер и сторонник визуализации, Виллард Бринтон (Willard Brinton), опубликовал работу под названием «Графические методы», которую принято считать первой книгой о правильной визуализации данных для широкой аудитории. Он был Эдвардом Тафтом своего времени: пропагандистом наглядного обмена информацией и памфлетистом плохих форм.

Значительная часть книги Бринтона предостерегает читателей от использования круговых диаграмм (pie chart). В самой первой главе, описывая «составные элементы», автор объясняет:

«Круговая диаграмма, вероятно, используется гораздо чаще, чем любая другая форма, для демонстрации пропорций элементов. Однако, круг с секторами — это далеко не оптимальная форма, поскольку он и близко не обладает такой же выразительностью, как столбиковые диаграммы. Недостатком секторного представления является невозможность размещения частей таким образом, чтобы их можно было легко сравнить или просуммировать».

С тех пор, как Бринтон написал эти слова, многие статистики и эксперты в области визуализации выступили против секторных диаграмм и настаивали на использовании различных альтернатив. Хотя изначально в своих суждениях критики апеллировали к логике, за последние 40 лет они отыскали экспериментальные доказательства, которые указывают на неполноценность таких диаграмм в плане точности передачи информации.

Тем не менее, круговые диаграммы остаются весьма востребованными. Крупные издательства и медиа-корпорации, например, The Walt Street Journal и Target Corporation, до сих пор используют их, чтобы отображать свои данные. Кроме того, некоторые веб-ресурсы также задействуют этот довольно спорный графический метод.

Чтобы понять суть проблемы, вернемся к ее истокам и рассмотрим аргументы сторонников и критиков секторных диаграмм.

История возникновения

Отцом современной визуализации данных можно по праву назвать Уильяма Плейфэра (William Playfair). Он родился в Шотландии в 1759 году и вел очень увлекательный образ жизни. Плейфэр принимал участие во взятии Бастилии, внес свой вклад в развитие телеграфа и, конечно же, опубликовал первую круговую диаграмму. Он также является создателем столбиковой и линейной диаграмм.

Круговая диаграмма является одной из многих инноваций шотландского «мошенника» Уильяма Плейфэра

На рубеже XVIII века, использование иллюстраций в серьезной интеллектуальной литературе считалось слишком детским подходом. Но, как свободно мыслящего человека, Плейфэра это не остановило.

В 1801 году он опубликовал «Статистический Бревиарий» (Statistical Breviary) — книгу, посвященную демографическим и экономическим данным европейских государств. В этой работе, которая содержала первую круговую диаграмму, Плейфэр аргументирует ценность использования графических элементов: «Создание визуального образа для наших глаз при сохранении всех пропорций и размеров — это наиболее оптимальный и читабельный способ выражения определенной идеи».

Секторная диаграмма, опубликованная на страницах «Статистического Бревиария», показана ниже. На ней изображены доли земельных участков Турецкой Империи, расположенных в Азии, Африке и Европе тех времен. Этот рисунок принято считать первой круговой диаграммой, где идея о целом была представлена в виде круга, а для различия секторов использовался цвет.

Распределение площади Турецкой Империи является первой известной секторной диаграммой

Но как Плейфэр пришел к такой идее?

Некоторые эксперты считают, что секторная диаграмма обязана своим появлением кругам, которые использовались для представления понятий в философии и математике. Брат Плейфэра, Джон, был уважаемым математиком и ученым. Вполне вероятно, что Уильям увидел разделенный круг, изображающий составные части категории, в одной из его работ. Математики и философы применяют этот тип иллюстрации еще с XIV века.

Пример использования круга для представления составных частей в XIV веке

Секторная диаграмма, впрочем как и другие инновации Плейфэра, обрела широкое распространение не сразу. В то время Уильяма считали «мошенником» и нечистым на руку бизнесменом, поэтому, как правило, его идеи игнорировались.

Так продолжалось до 1850-х годов, пока круговая диаграмма не обрела еще одного важного сторонника — французского инженера Чарльза Джозефа-Минарда (Charles Joseph-Minard), который подтвердил эффективность данного метода. Минард был «пионером» статистических графиков и, по мнению многих, создателем самых гениальных методик визуализации данных.

Будучи в первую очередь картографом, Минард дополнил круговыми диаграммами свои карты. На размещенном ниже примере он изобразил в виде таких диаграмм количество мяса, поставляемого в парижские магазины из различных регионов Франции. Размер круга представляет общее количество мяса, и каждый круг разделен пропорционально на доли баранины, телятины и говядины:

Карта, созданная пионером визуализации данных Чарльзом Джозефом-Минардом в 1858 году, с использованием круговых диаграмм

Изобретение секторной диаграммы иногда ошибочно приписывают легендарной британской медсестре и общественному деятелю Флоренс Найтингейл (Florence Nightingale). В 1858 году она распределила причины смертности британских солдат в Крымской войне по месяцам. Флоренс использовала эту диаграмму, чтобы убедить правительство Великобритании улучшить санитарные условия и питание в военных лагерях.

Несмотря на то, что ее чертеж смотрится очень мощно и убедительно, на самом деле он не является круговой диаграммой. Это так называемая областная диаграмма (polar-area chart), в которой круг делится на ровные части, но их длина зависит от величины переменной:

Областная диаграмма Флоренс Найтингейл, которую часто путают с круговой диаграммой

Критика в адрес круговой диаграммы

Первые сто лет истории круговой диаграммы были мирным временем, но буря уже надвигалась. Слова Бринтона, которые мы цитировали в начале поста, являются самым ранним примером критики в сторону данной инновации, но к 1920 году в мире появилось еще больше литературы, резко осуждающий этот метод.

В 1923 году американский экономист Карл Густав Карстен (Karl G. Karsten) согласился с предупреждением Бринтона касательно секторных диаграмм. Заявления Карстена в его книге «Диаграммы и графики» (Charts and Graphs) удивительно похожи на те, что мы слышим сегодня:

«У секторной диаграммы очень много недостатков. Во-первых, человеческий глаз не может нормально сравнить длину дуги окружности, поскольку секторы направлены в различные стороны. Во-вторых, человеческое зрение не приспособлено к сравнению углов в принципе…

Наконец, невозможно эффективно оценить величину областей, особенно если они представлены в виде неравномерных секторов в круге. Не существует способа, который бы позволял сравнивать компоненты круглой фигуры так же быстро и точно, как части прямой линии или столбца»

Однако, хотя подобные выпады звучали все чаще, статистик Вальтер Кросби Иллс (Walter Crosby Eells) отметил, что многие критические замечания основываются «исключительно на личных предпочтениях». Иллс и другие решили проверить это предположение.

Ранние исследования в этой области были направлены на то, чтобы выяснить, пропорции какой разделенной фигуры — круга или столбца — люди определяют более точно. В ходе эксперимента 1927 года, проведенного Фредериком Крокстоном (Frederick Croxton) и Роем Страйкером (Roy Stryker), ученые попросили более 800 испытуемых угадать пропорции каждого компонента различных сегментированных фигур:

В данном случае пропорции практически идентичны.

Исследователи рассчитали среднюю погрешность предположений респондентов, но в этом эксперименте и многих других экспериментах ученым так и не удалось отыскать серьезных доводов, дискредитирующих круговые диаграммы. Сторонники данного типа визуализации до сих пор используют результаты проведенных в 1927 году исследований, чтобы аргументировать свою точку зрения.

Тем не менее, как отметил ученый Майкл Макдональд-Росс (Michael Macdonald-Ross) в обширном обзоре «Конфронтации круга и столбца», эти первоначальные эксперименты на самом деле не отображают реальное положение вещей. Несмотря на то, что сегментированный столбец в то время считался основной альтернативой кругу, сегодня специалисты практически всегда предлагают использовать гистограммы или точечные диаграммы.

Основной и, возможно, наиболее мощный удар по секторным диаграммам пришелся на 1980-е года, благодаря усилиям статистика Уильяма Кливленда (William Cleveland). Кливленд является автором новаторской книги «Элементы графических данных», в результате которой, как многие считают, визуализация данных обрела научную основу. Его работа не только описывает базовые «задачи восприятия», решаемые при просмотре диаграммы (например, суждения касаемо длины или площади), но и утверждает, с какими из них люди справляются лучше всего.

В эксперименте, проведенном в 1984 году, Кливленд и его друг, исследователь Роберт МакГилл (Robet McGill) тестировали круговую диаграмму. Вместо того, чтобы сравнивать ее с сегментированным столбцом, они сопоставили разделенный на части круг с его истинным конкурентом — гистограммой:.

В эксперименте Кливленда задачей восприятия гистограммы было определение позиции на шкале, а при просмотре круговых диаграмм — угол сегмента. Ученые обнаружили, что гипотез на счет высоты столбцов гистограммы были в 1,96 раз точнее, чем суждения, касающиеся угла. Кливленд отметил: «Круговые диаграммы не обеспечивают эффективную передачу информацию о разнице значений».

После этого, статистик Наоми Роббинс (Naomi Robbins) проводила исследования, чтобы понять, почему мы так плохо определяем углы. В книге «Создание более эффективных графиков» (Creating More Effective Graphs) она пишет, что, как правило, люди склонны недооценивать острые углы и переоценивать тупые. Роббинс также утверждает, что сегменты круга, направленные в стороны, кажутся большими, чем те, что размещены вверху или внизу.

Это исследование подбодрило ярых противников секторных диаграмм, к которым относятся и сегодняшние ведущие специалисты в области визуализации данных — Эдвард Тафт (Edward Tuft) и Стивен Фью (Spethen Few). Тафт пишет: «Таблица практически всегда лучше, чем дурацкая круговая диаграмма, а Фью добавляет: «Пироги можете оставить на десерт» (pie — пирог по-английски).

Кроме того, круговые диаграммы постоянно высмеиваются популярными СМИ, например, в Washington Post, и в New York Times:

Круговая диаграмма, демонстрирующая эффективность круговой диаграммы

Тем не менее, у этого инструмента есть и свои защитники.

Доводы в защиту круговой диаграммы

По мнению многих пользователей, основным преимуществом круговой диаграммы является то, что все сегменты выглядят частью чего-то целого. К примеру, рассматривая график населения страны, распределенного по возрастным группам, зритель понимает, что представленные данные касаются всех людей, проживающих в этой стране. Это допущение не будет столь очевидным в случае с гистограммами.

Некоторые ученые также оспаривают эмпирическую литературу, которая резко критикует секторные диаграммы. Пожалуй, ни один человек не потратил больше времени на поиск аргументов в пользу этих диаграмм, чем психолог Ян Спенс (Ian Spence). В своей книге «Возникновение и использование статистических диаграмм (No Humble Pie: The Origins and Usage of a Statistical Chart) он активно защищает этот осуждаемый многими визуальный элемент.

Спенс утверждает, что исследования восприятия «пирожковых» диаграмм плохо проработаны. Он считает работу Кливленда ошибочной, поскольку в ней испытуемых просят сравнить размеры отдельных сегментов круга, а не оценить величину сегмента по отношению к целой фигуре. По его мнению, круговые диаграммы чаще используются для второй цели. Ссылаясь на другое исследование 1987 года, Спенс заявляет, что в этом плане секторные диаграммы и сегментированные столбцы абсолютно идентичны. Он пишет:

«На мой взгляд, чаще всего круговые диаграммы критиковали люди, которые хотели сделать больше, чем могли на самом деле. Секторная диаграмма — это простой информационный график, и его основное назначение заключается в демонстрации связи между сегментом и целой фигурой»

Исследование 2013 года о толковании человеком круговых диаграмм и столбцов дало сторонникам «пирогов» еще больше аргументов. В ходе эксперимента, проведенного Университетом Тафтса для измерения психической энергии, требуемой при просмотре различных графиков, использовалась около инфра-красная спектроскопия. Авторы обнаружили, что круговые диаграммы оцениваются не менее точно и что среднестатистический человек не считает их изучение более утомительным, чем просмотр гистограмм.

Однако, критикуя данное исследование, Стивен Фью утверждает, что заявления, сделанные психологами, ошибочны и безответственны. Эксперимент проверял способность людей делать гипотезы касаемо отдельных диаграмм (круговой и столбиковой), а не одной и той же. По словам Фью, на самом деле, глядя на эти графики, респонденты должны были действовать не совсем так, поэтому данная работа не имеет большого значения.

Другие считают, что секторная диаграмма может быть полезной, когда она используется редко и в эстетических целях. Нейтан Яу (Nathan Yau) из Flowing Datapoints говорит, что даже если предположения об углах в круговой диаграмме не так точны, как в других случаях, это не особо важно, ведь на практике выдвигать такие допущения не нужно практически никогда (в частности, когда на чертеже изображено только два или три значения). При определенных обстоятельствах, круговую диаграмму выбрать даже лучше, чисто из дизайнерских соображений:

Эта диаграмма не очень информативна с точки зрения представления данных, но она красива и оригинальна (Sky — небо, Sunny side of pyramid — солнечная сторона пирамиды, Shady side of pyramid — теневая сторона пирамиды)

Вместо заключения

Даже после столетних споров об их полезности, круговые диаграммы никуда не делись. На защиту (как и на критику) этого визуального инструмента представления данных было затрачено много энергии, при этом ученым так и не удалось объяснить привлекательность данной фигуры. Возможно, она связана с тем, что это первый тип диаграмм, с которыми люди сталкиваются еще в школе, или же нам попросту нравятся круги. А может, стоит винить Microsoft за то, что они добавили секторные диаграммы в Excel.

Так или иначе, по мере увеличения роли информации и цифровых данных в современной жизни, их грамотная визуализация требует все больше внимания. Многие уже выступают за то, чтобы статистика стала обязательной дисциплиной для изучения в старших классах. Как знать, возможно, благодаря более широкому использованию гистограмм и других графических методик, круговые диаграммы наконец утратят свою актуальность. Или нет.

В стопке; диаграмма сравнения количества подвижного состава - различную длину изображённых поездов и т. д. Благодаря своей наглядности и удобству использования, диаграммы часто используются не только в повседневной работе бухгалтеров , логистов и других служащих, но и при подготовке материалов презентаций для клиентов и менеджеров различных организаций .

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Математика 5 кл Круговые диаграммы

✪ MS Office Excel. Урок 21. Построение диаграмм в Excel.

✪ Уроки.Математика. 6 Класс. Круговые и столбчатые диаграммы. Графики

✪ Как в Ворде сделать диаграмму

✪ Как создать диаграмму в Excel?

Субтитры

Основные типы диаграмм

Диаграммы в основном состоят из геометрических объектов (точек , линий , фигур различной формы и цвета) и вспомогательных элементов (осей координат , условных обозначений, заголовков и т. п.). Также диаграммы делятся на плоскостные (двумерные) и пространственные (трёхмерные или объёмные). Сравнение и сопоставление геометрических объектов на диаграммах может происходить по различным измерениям: по площади фигуры или её высоте, по местонахождению точек, по их густоте, по интенсивности цвета и т. д. Кроме того, данные могут быть представлены в прямоугольной или полярной системе координат .

Диаграммы-линии (графики)

Диаграммы-линии или графики - это тип диаграмм, на которых полученные данные изображаются в виде точек, соединённых линиями. Точки могут быть как видимыми, так и невидимыми (ломаные линии). Также могут изображаться точки без линий (точечные диаграммы). Для построения диаграмм-линий применяют прямоугольную систему координат. Обычно по оси абсцисс откладывается время (годы , месяцы и т. д.), а по оси ординат - размеры изображаемых явлений или процессов . На осях наносят масштабы .

Диаграммы-линии целесообразно применять тогда, когда число размеров (уровней) в ряду велико. Кроме того, такие диаграммы удобно использовать, если требуется изобразить характер или общую тенденцию развития явления или явлений. Линии удобны и при изображении нескольких динамических рядов для их сравнения, когда требуется сравнение темпов роста. На одной диаграмме такого типа не рекомендуется помещать более трёх-четырёх кривых. Их большое количество может усложнить чертёж, и линейная диаграмма может потерять наглядность .

Основной недостаток диаграмм-линий - равномерная шкала , позволяющая измерить и сравнить только абсолютные приросты или уменьшения показателей в течение периода исследований. Относительные изменения показателей искажаются при изображении их с равномерной вертикальной шкалой. Также в такой диаграмме может быть невозможным изображение рядов динамики с резкими скачками уровней, которые требуют уменьшения масштаба диаграммы, и показатели в ней динамики более «спокойного» объекта теряют свою точность. Вероятность присутствия в этих типах диаграмм резких изменений показателей возрастает с увеличением длительности периода времён на графике .

Диаграммы-области

Диаграммы-области - это тип диаграмм, схожий с линейными диаграммами способом построения кривых линий. Отличается от них тем, что область под каждым графиком заполняется индивидуальным цветом или оттенком . Преимущество данного метода в том, что он позволяет оценивать вклад каждого элемента в рассматриваемый процесс. Недостаток это типа диаграмм также схож с недостатком обычных линейных диаграмм - искажение относительных изменений показателей динамики с равномерной шкалой ординат .

Столбчатые и линейные диаграммы (гистограммы)

Классическими диаграммами являются столбчатые и линейные (полосовые) диаграммы. Также они называются гистограммами . Столбчатые диаграммы в основном используются для наглядного сравнения полученных статистических данных или для анализа их изменения за определённый промежуток времени. Построение столбчатой диаграммы заключается в изображении статистических данных в виде вертикальных прямоугольников или трёхмерных прямоугольных столбиков. Каждый столбик изображает величину уровня данного статистического ряда. Все сравниваемые показатели выражены одной единицей измерения, поэтому удаётся сравнить статистические показатели данного процесса .

Разновидностями столбчатых диаграмм являются линейные (полосовые) диаграммы. Они отличаются горизонтальным расположением столбиков. Столбчатые и линейные диаграммы взаимозаменяемы, рассматриваемые в них статистические показатели могут быть представлены как вертикальными, так и горизонтальными столбиками. В обоих случаях для изображения величины явления используется одно измерение каждого прямоугольника - высота или длина столбика. Поэтому и сфера применения этих двух диаграмм в основном одинакова .

Столбчатые диаграммы могут изображаться и группами (одновременно расположенными на одной горизонтальной оси с разной размерностью варьирующих признаков). Образующие поверхности столбчатых и линейных диаграмм могут представлять собой не только прямоугольники, но также квадраты , треугольники , трапеции и т. д.

Круговые (секторные) диаграммы

Достаточно распространённым способом графического изображения структуры статистических совокупностей является секторная диаграмма, так как идея целого очень наглядно выражается кругом , который представляет всю совокупность. Относительная величина каждого значения изображается в виде сектора круга, площадь которого соответствует вкладу этого значения в сумму значений. Этот вид графиков удобно использовать, когда нужно показать долю каждой величины в общем объёме. Сектора могут изображаться как в общем круге, так и отдельно, расположенными на небольшом удалении друг от друга.

Круговая диаграмма сохраняет наглядность только в том случае, если количество частей совокупности диаграммы небольшое. Если частей диаграммы слишком много, её применение неэффективно по причине несущественного различия сравниваемых структур. Недостаток круговых диаграмм - малая ёмкость, невозможность отразить более широкий объём полезной информации .

Радиальные (сетчатые) диаграммы

В отличие от линейных диаграмм, в радиальных или сетчатых диаграммах более двух осей. По каждой из них производится отсчёт от начала координат , находящегося в центре. Для каждого типа полученных значений создаётся своя собственная ось, которая исходит из центра диаграммы. Радиальные диаграммы напоминают сетку или паутину, поэтому иногда их называют сетчатыми. Преимущество радиальных диаграмм в том, что они позволяют отображать одновременно несколько независимых величин, которые характеризуют общее состояние структуры статистических совокупностей. Если отсчёт производить не с центра круга, а с окружности, то такая диаграмма будет называться спиральной диаграммой .

Картодиаграммы

Пространственные (трёхмерные) диаграммы

• Трёхмерные диаграммы

• Ботанические диаграммы

  Анимированные диаграммы

  В некоторых случаях стандартных свойств обычных неподвижных диаграмм и графиков бывает недостаточно. С целью повышения информативности, возникла идея: к обычным свойствам статичных диаграмм (формам, цветам, способам отображения и тематики) добавить свойство подвижности и изменения с течением времени. То есть представить диаграммы в виде определённых анимаций .

  Группой исследователей из был найден способ отображения информации с помощью анимированных диаграмм. Разработанные ими диаграммы представляют собой анимированные интерактивные графики, работающие в режиме реального времени . В качестве примера разработки были взяты данные о поведении и действиях пользователей одного из сетевых ресурсов.

  Под руководством Френсиса Лама (Francis Lam) исследователи создали два интерфейса анимированных диаграмм Seascape и Volcano. Характер изменений изображения на диаграммах свидетельствует о социальной активности пользователей ресурса. Например, размер квадратиков указывает на объём темы - чем больше площадь квадратика, тем больше объём обсуждаемой темы. Эти квадратики находятся в постоянном движении, представляющем собой, похожие на гармонические, колебания в плоскости диаграммы, смещающиеся линейно в какую-либо из сторон. По скорости движения можно судить об активности темы, а амплитуда колебаний показывает разницу во времени появления новых сообщений. В любой момент, наведя курсор в плоскость диаграммы, её можно остановить, выбрать интересующий квадратик и открыть тему, которой он соответствует. Открывающаяся в этом же окне тема, также представляет собой анимацию из кружочков, движущихся в разные стороны в пределах окна по типу

Рассмотрим основные типы диаграмм в MS EXCEL 2010: Гистограмма, График, С областями, Круговая, Точечная, Линейчатая.

В этой статье рассмотрены следующие типы диаграмм:

ГИСТОГРАММА

Построим Гистограмму с группировкой на основе таблицы с двумя числовыми столбцами (см. файл примера ).

Для этого выделите любую ячейку таблицы, на вкладке Вставка , в группе Диаграммы нажмите кнопку Гистограмма , в выпавшем меню выберите Гистограмма с группировкой .

Т.к. в таблице 2 числовых столбца, то в диаграмме будет создан 2 ряда данных. Первый столбец таблицы (самый левый, текстовый) используется для подписей по горизонтальной оси (категории).

Если подписи ряда по горизонтальной оси (оси Х) удалить, то тогда они будут заменены последовательностью чисел 1, 2, 3, … Для этого на вкладке Конструктор Данные команду Выбрать данные . В появившемся диалоговом окне выберите нужный ряд, а правее под надписью Подписи горизонтальной оси (категории) , нажмите кнопку Изменить. В появившемся окне удалите ссылку.

Данные на гистограмме выводятся строго по порядку: самой верхней ячейке таблицы соответствует 1, ячейке ниже – 2 и т.д. Если в диапазоне с данными есть пустая ячейка, то соответствующий столбец на диаграмме не выводится (пропускается), но номер на оси (категория) ей присваивается.

В подписях данных можно вывести названия категорий (как это сделать читайте статью ) или любые другие значения (текст, числа).

Совет : Если на диаграмме только 1 ряд, то легенду можно удалить.

При настройке зазора между столбцами нужно воспользоваться Форматом ряда данных , дважды кликнув по любому столбцу.

Боковой зазор управляет шириной пустого пространства между столбцами.

Чтобы воспользоваться бегунком Перекрытие рядов нужно хотя бы 2 ряда.

Можно настроить частичное перекрытие столбцов.

Ряд, который идет первее, будет перекрываться последующими. Что посмотреть/ изменить порядок рядов откройте диалоговое окно Выбор источника данных (чтобы открыть это окно: на вкладке Конструктор (диаграмма должна быть выделена), выберите в группе Данные команду Выбрать данные ).

Существует еще один тип Гистограммы – Нормированная гистограмма с накоплением . В этой Гистограмме данные рядов относящиеся к одной категории (расположенные в одной строке), выводятся пропорционально своему вкладу в категорию.

ЛИНЕЙЧАТАЯ

Создание и настройка Линейчатой диаграммы аналогично Гистограмме. Различие состоит в том, что столбцы расположены не вертикально, а горизонтально.

Гистограммы можно легко преобразовать в Линейчатые диаграммы через меню на вкладке Конструктор : в группе Тип выберите Изменить тип диаграммы .

ГРАФИК

Название диаграммы – График, сразу нам говорит, что она создана для отображения графиков функций (одному значению Х соответствует только одно значение Y).

Выделите любую ячейку таблицы (см. файл примера ), на вкладке Вставка , в группе Диаграммы нажмите кнопку График , в выпавшем меню выберите График .

Хотя в исходной таблице 2 столбца, но в диаграмме будет создан только 1 ряд данных, т.к. числовой только 1 столбец. Первый столбец используется для подписей по горизонтальной оси (категории).

Подписи по горизонтальной оси можно удалить (тогда они будут заменены последовательностью чисел 1, 2, 3, …).

Таким образом, данные на графике выводятся строго по порядку: самой верхней ячейке таблицы соответствует 1, ячейке ниже – 2 и т.д.

Как видно на рисунке ниже, форматирование графика можно сделать практически на любой вкус.

Для этого нужно вызвать диалоговое окно Формат ряда данных , дважды кликнув по линии графика или вызвав его через меню (вкладка Формат или Макет , группа Текущий фрагмент , в выпадающем списке выберите нужный Ряд, нажмите Формат выделенного ).

Совет . О тонкостях настройки формата элементов диаграммы можно в статье .

Иногда удобно отображать вертикальные линии сетки (вкладка Макет , группа Оси ).

Можно отображать вертикальные линии сетки, проходящими через точки графика.

Это сделано через диалоговое окно Формат оси , вкладка Параметры оси , Положение оси – По делениям.

Часто вместо Графика используют Точечную диаграмму, только затем, чтобы соединить точки сглаженными линиями, а не прямыми. На самом деле и у Графика также есть такая возможность.

Для этого нужно в окне свойств формата ряда данных поставить неприметную галочку Сглаженная линия на вкладке Тип линии .

Если в диапазоне с данными есть пустая ячейка, то соответствующая точка на диаграмме может быть отображена 3-мя разными способами:

• не выводится (т.е. пропускается, причем вместе с соединяющими с соседними точками отрезками) – вариант по умолчанию;
• выводится как 0;
• соседние точки соединяются линией.

Формат вывода пустой ячейки на Графике можно настроить с помощью диалогового окна Настройка скрытых и пустых ячеек .

Вызов этого диалогового окна можно сделать из окна Выбор источника данных .

Примечание . Если в ячейке числового столбца содержится текст, то на Графике будет отображено значение 0 вне зависимости от настроек.

Примечание . Если выбран тип диаграммы График с накоплением , то пустая ячейка всегда будет воспринята, как содержащая 0.

С ОБЛАСТЯМИ

Диаграмма С областями очень похожа на График (настройка практически аналогична).

Сама диаграмма С областями не очень интересна, т.к. при наличии нескольких рядов, полностью виден только верхний ряд.

Чаще всего используется диаграмма С областями и накоплением и Нормированная с областями и накоплением .

КРУГОВАЯ

Диаграмма Круговая не похожа на другие типы диаграмм, прежде всего потому, что формально в ней не используются Оси.

Чаще всего используется Круговая диаграмма на основе одного ряда данных (верхняя слева диаграмма).

Если добавить еще один ряд, то он будет фактически скрыт. Лишь раздвинув сектора верхнего ряда, можно увидеть оба ряда (верхняя справа диаграмма). Для этого после добавления второго ряда нужно первый ряд поместить на вспомогательную ось, иначе второй ряд отображен не будет. Таким же образом, можно добавить и последующие ряды, но смысла в этом особого нет, т.к. диаграмма становится неинформативной. Кроме того, Легенда также станет не информативной (будет отображать не описания долей круга, а имена рядов).

Примечание . Интересный тип Круговой диаграммы – Вторичная круговая, когда последние несколько значений столбца отображаются суммарно, а затем расшифровываются на другой круговой диаграмме (см. рисунок выше, нижний ряд диаграмм).

Примечание . Сектора диаграммы можно раздвинуть по отдельности (выделяя по одному сектору, дважды кликая с задержкой примерно 1 сек.) или через Формат ряда данных .

Вообще, совмещением Круговой диаграммы с другими типами диаграмм не стоит заниматься: и не очень наглядно и достаточно трудоемко.

После преобразования второй круговой диаграммы в График, оба ряда становятся расположенными на основной оси и изменить это нельзя. Кроме того, Круговая диаграмма становится вписанной в квадрат, образованный осями, что не всегда удобно для графика, который, как правило, изображают в Области построения прямоугольной формы (см. также статью

Исходя из вышесказанного, при построении диаграммы Точечная целесообразно указывать числовые значения по Х. В противном случае нужно просто использовать График, т.к. для него можно задавать любые подписи по Х (в том числе и текстовые), что для Точечной диаграммы сделать нельзя (только числа).

Примечание: Для точечной диаграммы иногда требуется установить индивидуальные подписи для каждой точки (см. ).

Теперь о совмещении разных типов диаграмм с Точечной. Если для Точечной диаграммы не используется координата Х, то на диаграмме она выглядит как График.

Если для Точечной диаграммы используется координата Х и оба ряда отложены по одной оси, то получается не очень красивая диаграмма.

Это связано с тем, что при совмещении с Точечной диаграммой (на одной оси), диаграмма типа График становится как бы главной: на горизонтальной оси отображаются подписи только для Графика; вертикальная сетка не отображается для отрицательных значений Х (т.к. График строится только для Х=1, 2, 3, …); у Графика невозможно изменить Ось с Основной на Вспомогательную (у Точечной можно).

Следовательно, при совмещении Точечной диаграммы с другими диаграммами, ее стоит строить на Вспомогательной оси Х (горизонтальной).

Совет . Диаграмма типа Точечная используется для и других .