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數據可視化范文1
中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-0278（2014）07-172-01
一、大數據概述
巨量資料（big data），或稱大數據、海量資料，指的是所涉及的資料量規模巨大到無法透過目前主流軟件工具，在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業經營決策更積極目的的資訊。大數據的4V特點：Volume、Velocity、Variety、Veracity?！按髷祿笔怯蓴盗烤薮?、結構復雜、類型眾多數據構成的數據集合，是基于云計算的數據處理與應用模式，通過數據的整合共享，交叉復用，形成的智力資源和知識服務能力。
二、可視化數據與大數據
數據可視化主要旨在借助于圖形化手段，清晰有效地傳達與溝通信息。但是，這并不就意味著，數據可視化就一定因為要實現其功能用途而令人感到枯燥乏味，或者是為了看上去絢麗多彩而顯得極端復雜。
三、可視化數據方法的工具
目前可用的數據可視化工具大約有上百種，但適合處理大數據的工具并不太多，約有20余種，以下簡單介紹幾種常用工具：
（一）簡易數據處理工具
Excel的圖形化功能并不強大，但Excel是分析數據的理想工具，它也能創建供內部使用的數據圖，但是Excel在顏色、線條和樣式上可選擇的范圍有限，這也意味著用Excel很難制作出能符合專業出版物和網站需要的數據圖。
CSV（逗號分隔值）和JSON（JavaScript對象注釋）雖然并不是真正的可視化工具，但卻是常見的數據格式。你必須理解他們的結構，并懂得如何從這些文件中導入或者導出數據。以下將要介紹的所有數據可視化工具都支持CSV、JSON中至少一種格式。
Google Chart API工具集中取消了靜態圖片功能，目前只提供動態圖表工具。能夠在所有支持SVG＼Canvas和VML的瀏覽器中使用，但是GoogleChart的一個大問題是：圖表在客戶端生成，這意味著那些不支持JavaScript的設備將無法使用，此外也無法離線使用或者將結果另存其他格式，之前的靜態圖片就不存在這個問題。盡管存在上述問題，不可否認的是Google Chart API的功能異常豐富，如果沒有特別的定制化需要，或者對Google視覺風格的抵觸，那么你大可以從Google Chart開始。
D3（Data Driven Documents）是支持SVG渲染的另一種JavaScript庫。但是D3能夠提供大量線性圖和條形圖之外的復雜圖表樣式，例如Voronoi圖、樹形圖、圓形集群和單詞云等。雖然D3能夠提供非?；ㄉ诘幕訄D表，但你在選擇數據可視化工具時，需要牢記的一點是：知道在何時保持簡潔。
（二）進階數據處理工具
作為用來分析大數據集的統計組件包，R是一個非常復雜的工具，需要較長的學習實踐，學習曲線也是本文所介紹工具中最陡峭的。但是R擁有強大的社區和組件庫，而且還在不斷成長。當你能駕馭R的時候，一切付出都是物有所值的。
Processing是數據可視化的招牌工具。你只需要編寫一些簡單的代碼，然后編譯成Java。目前還有一個Processing.is.項目，可以讓網站在沒有Java Applets的情況下更容易地使用Processing。由于端口支持Obiective-C，你也可以在iOS上使用Processing。雖然Processing是一個桌面應用，但也可以在幾乎所有平臺上運行，此外經過數年發展，Processing社區目前已近擁有大量實例和代碼。
四、針對大數據的可視化數據方法的使用
針對不同的大數據體系和數據結構，我們可以選擇以上所介紹的幾種工具來使用，不同的工具使用技巧和難度迥異，然而如何在適當的數據面前使用適當的工具來處理也是一個不小的難題。我們應當針對不同的問題和數據的使用效率來決定使用哪種工具。例如：需要統計一個地區的年溫度數據并可視化的時候，我們可以使用D3（DataDrivenDocuments）來進行處理，然而如果需要統計全球的溫度數據并按時間序列排布且能進行動態化演示的時候，我們就需要類似Open-Layers的工具來達成目的了。
五、結論
大數據技術的戰略意義不在于掌握龐大的數據信息，而在于對這些含有意義的數據進行專業化處理。換言之，如果把大數據比作一種產業，那么這種產業實現盈利的關鍵，在于提高對數據的“加工能力”，通過“加工”實現數據的“增值”。通過一定的可視化數據方法，我們可以很有效的對大數據進行深入加工，從而獲得數據中的潛在信息。
從某種程度上說，大數據是數據分析的前沿技術。簡言之，從各種各樣類型的數據中，快速獲得有價值信息的能力，就是大數據技術，也是大數據的可視化方法最有價值的一點。明白這一點至關重要，也正是這一點促使該技術具備走向眾多企業的潛力。
參考文獻：
[1]維克托?邁爾-舍爾維恩，肯尼斯?庫克耶.大數據時代[M].浙江人民出版社，2013.
[2]弗萊（Fry.B）.可視化數據[M].電子工業出版社，2009.
數據可視化范文2
關鍵詞：網絡安全；安全可視化；發展現狀；發展趨勢
中圖分類號：TP393.08
計算機網絡安全問題產生于20世紀后半葉，人們在享受網絡所帶來的快捷與方便的同時，也需要承擔風險，所以目前為止，網絡安全性已經成為網絡建設與管理的重要考核指標.
人們提出了許多安全防范措施和檢測措施去解決網絡安全問題，例如安全網關、防火墻等都解決了一定程度上的安全問題，但隨著網絡規模達擴大以及各種網絡攻擊越來越復雜，各種問題也相應出現，為此，本文提出了網絡安全數據可視化的研究，能夠涵蓋網絡中現有的多種安全設備，與傳統的網絡安全產品有著本質的不同。
1 網絡安全可視化的必要性以及傳統安全防御模式的缺陷
隨著網絡的不斷擴大，科技的快速發展，用戶對網絡安全性能的要求也越來越高。目前所使用的大部分網絡安全產品，不管是異常檢測還是日志的分析，全是在網絡安全受到攻擊后才能夠做出的反應。也就是說在確定安全已被破壞，已經造成一定危害的情況下，對安全漏洞進行“補丁”的表現。這也就相當于“亡羊補牢”。對于防御者來說，一直處于被動狀態，給攻擊者時間，受到或深或淺的傷害后才會有所行動，這無異于雪上加霜。隨著網絡數據量的快速增長，出現的攻擊類型越來越多，越來越復雜，網絡安全岌岌可危，現有的網絡安全產品也僅僅只是對安全領域的小部分進行防護，但無法真正起到防御的作用。漏洞修復只負責對網絡中明顯存在的漏洞進行修補，防火墻檢測內部網絡的行為異常以及外部網絡的訪問狀況，IDS也只是負責外部網絡對內網攻擊行為的檢測，它們各盡其職，看起來兢兢業業，卻對彼此陌生，沒有互動，這也就給網絡安全的維護人員帶來了麻煩，同時也讓攻擊者有機可乘。不僅如此，安全產品的漏報率也是影響其性能的主要因素，較高的漏報率影響了網絡安全維護人員的判斷和分析。
針對安全產品的種種不足，人們紛紛提出了很多方法去解決和完善，卻都無法從根本上解決問題，因此提出來網絡安全數據可視化的研究，多方面對安全防護問題進行完善。
2 網絡安全數據可視化技術
2.1 科學計算可視化?？茖W計算可視化早在1986年10月美國國家自然科學基金會特別專家就提出了，第二年以報告為標志作為一門學科正式宣布誕生?？茖W計算可視化（簡稱可視化，英文是Visualizationin Scientific Computing，簡稱ViSC）做為圖形科學的新領域，成為計算機圖形學的一個重要研究方向?？茖W計算可視化的基本含義是將科學與工程計算等產生的大規模數據，通過運用一般圖形學的方法和原理或者計算機圖形學轉換為圖形、圖像，以直觀的形式呈現在人們面前，不僅可以讓人們看到原來看不見的現象，還提供了模擬與計算的視覺交互手段。
2.2 信息可視化。在可視化領域中出現的一個新的研究分支信息可視化，其在現實生活中占據著越來越重要的地位。出現信息可視化的原因數字是數字化帶來的龐大的信息和數據庫是由于日益漸增的海量數據和網絡技術所造成的。信息可視化是一個首在研究大規模非數值型信息資源的視覺呈現的一個跨科學領域，人們理解和分析數據受到了軟件系統之中眾多文件或者一行的程序代碼，以及利用圖形技術的科學方法的幫助，數據可視化、信息圖形學、知識可視化、科學可視化以及視覺設計都被信息可視化這條術語所囊括。表格、圖形、地圖甚至包括文本在內，如果加以充分適當的整理，無論靜態或動態。不僅能讓我們理解其他形式情況下不易發覺的事，讓我們洞察其中的問題發現關系并找出答案。創建那些以直觀方式傳達抽象信息的手段和方法，是信息可視化的重點，利用人類的眼睛通往心靈深處的廣闊優勢是可視化的表達形式與交互技術。
2.3 數據挖掘與可視化。可視化數據挖掘是理解交互數據挖掘算法、采用可視化的檢查?？梢暬Ｐ妥阅M階段的變換過程為：數據預處理、映射、繪制、圖像處理、顯示。利用數據可視化技術，可以完善數據分析性能，發現傳統方式無法發現的的異常規律和信息，數據可視化能夠讓用戶了解專業數據、易分析，進而提高用戶的觀察力。
2.4 安全數據可視化。網絡安全數據可視化屬于信息可視化的范圍，通過以圖形圖像方式把采集的數據顯示在可視化的視圖中，通過人工分析、安全評估、數據交互等，挖掘網絡數據中包含的安全信息，實現對網絡安全數據的可視化顯示。網絡安全數據可視化是一種將網絡數據安全態勢的可視化顯示，有助于人們對網絡安全態勢的認識和分析。
3 網絡安全可視化方法
3.1 保證網絡數據流量安全下的可視化模式。在網絡數據流量安全方面，由于端口掃描、服務攻擊受阻、系統蠕蟲擴散等安全問題的頻繁發生，且多呈現為一對一、多對一特性的存在，就促使攻擊事件在網絡數據流量方面存在異樣，同時就顯示流量方面來說，合理的對流量進行監控和分析，能夠促使網絡安全人員更好的對網絡系統安全進行維護和防御，其中就網絡數據流量安全下的可視化模式而言，其屬性大致可分為源IP屬性、目的IP屬性、協議、數據時間、網絡端口、目的端口等幾方面。
3.2 網絡端口信息安全下的可視化模式。由于黑客在對網絡系統進行攻擊時通過數據分析，判斷目標主機中的那些程序正在運行，一次來發現目標主機中存在的系統漏洞，因此，綜上所述對目標主機的端口進行攻擊最為常見。
3.3 網絡入侵檢測技術安全的可視化模式。就目前網絡安全來說，網絡分析人員會通過對入侵系統的防御和識別模式，來判斷網絡蠕蟲、木馬病毒的存在，即入侵系統通過對以存儲的網絡病毒進行掃描分析匹配，最終通過警示傳輸給網絡系統分析人員，再由其對網絡系統進行修復升級。
3.4 網絡防火墻時間安全的可視化模式。通過使用防火墻，可將存儲在目標主機中的日志信息進行掃描檢測分析，同時還可記錄目標主機和外界聯系的準確時間和操作流程。
4 網絡安全數據可視化發展現狀
網絡安全數據可視化是新的研究領域，它將安全態勢與可視化技術的需求結合到了一起，當今國內外的很多研究機構都對此領域展開了研究，并取得了一定的成果。但是，由于日志本身限制了日志數據的可視化，并且實時性不好，上傳時間較長，無法滿足較高的網絡需求。同時由于實際性的問題，當攻擊為被檢測時，日志有可能會被篡改，導致日志不可信。因此提出來基于數據流的可視化方法，通過對網絡流量的實時監控提出網絡攻擊行為的可視化。
5 發展趨勢
網絡安全可視化發展經歷了一段時間的研究，在內容、形式以及顯示結果方面都有了較大的進步。目前可視化軟件相對于最初而言有了很大的進步，在顯示、處理方面都已經得到了很大的改進，直觀性強，操作性能好。由于網絡不斷地發展，人們對安全性能也越來越重視，對可視化的要求也隨之變高。因此，可視化的發展將向以下幾個方面完善：（1）顯示實時數據；（2）數據多維顯示；（3）多源數據可視化；（4）更加直觀且具有交互性；（5）預測功能。網絡安全數據可視化將隨著網絡的發展和人們的需求不斷發展完善。
6 結束語
網絡安全數據可視化的研究還在不斷的深入，通過不斷的探索研究更多的理論和方法產生，逐漸構建實用完整的網絡安全數據可視化系統。不過，目前面臨著種種困難，在顯示處理大規模網絡數據無法有效地、實時的處理，無法自動報警和防御，到目前為止都沒有出現一套完整地理論去引導網絡安全可視化的研究。當然，隨著人們對安全的重視程度的加重，網絡安全可視化的研究也會不斷深入，不斷完善。
參考文獻：
[1]王慧強，賴積保，朱亮.網絡態勢感知系統研究綜[J].計算機科學，2006（33）：5-10.
數據可視化范文3
中圖分類號：TP319
文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）006-0059-04
0 引言
近年來，隨著醫療保險領域數據量的日益增多，分析數據日益龐大，且醫療保險涉眾廣，不同年齡段和不同地區的數據表征和變動特征差異性大[1-2]，同時醫療保險采用實收實付制，人工分析很難發現醫保數據變化趨勢，不易對醫保數據進行對比分析和預測。
本文針對醫療保險數據的數據特征，設計并實現了醫療保險數據可視化系統，通過數據可視化展示數據，可及時有效地對醫保收支和參保人員數據進行對比分析，掌握其運作情況并作出預測，為醫保決策作出有力支撐[3]。
1 相關技術
1.1 Spring MVC
Spring MVC是基于MVC設計模式的請求響應模型的Web框架[4]，使用了前端控制器模式來進行設計，再根據請求映射規則分發給相應的頁面控制器進行處理。
1.2 Maven
Maven是一個軟件項目管理工具，通過簡單的描述信息實現對象項目的管理[5]。Maven提供三大功能：依賴管理、項目構建、項目知識管理。
1.3 Vue.js
Vue.js是基于MVVM模式的漸進式框架[6]，旨在克服原生的HTML和Javascript構建應用上的不足，采用單文件組件和Vue.js生態系統支持的庫開發復雜的單頁面應用，數據的雙向綁定和組合的視圖組件只需要通過簡單的API就可以實現。
1.4 Echarts數據可視化技術
Echarts是由百度開發的基于Javascript的數據可視化圖表庫，提供靈活、直觀且交互性強的數據可視化圖表。打破了單純的視圖呈現，允許用戶對所呈現的數據進行挖掘、整合，讓可視化成為輔助人們進行視覺化思維的方式[7]。提供混搭、拖拽重計算、數據視圖、動態類型切換、圖例開關、數據區域選擇、多圖聯動、子區域地圖等功能。
1.5 MyBatis
MyBatis是一個持久層框架，其支持SQL查詢和定制、高級映射和存儲過程。MyBatits可以通過配置文件將接口和Java普通類映射成數據庫中的記錄，從而自動獲取結果集[8]。
2 系統設計
醫保數據采用實收實付制，人工分析很難發現數據變化趨勢。本文設計實現一個基于Vue.js+SpringMVC+MyBatis+Maven框架的醫療保險數據可視化系統，從多維度、多層面分析和展示，便于決策者對醫保收支作對比并分析數據變化趨勢。
系統主體分為3個部分：數據庫、服務器和Web客戶端[9]。Web客戶端向服務器發出HTTP請求，服務器根據不同的請求信息調用業務邏輯從數據庫中獲取數據，對請求作出相應的響應。系統架構如圖1所示。
該系統是基于用戶請求響應的框架[10]，用戶發出請求，前端控制器根據請求信息（如URL）分發給相應的頁面控制器，如圖2中的步驟1、2。頁面控制器接收到請求后，將請求對象委托給業務對象進行處理，通過Mybatis與數據庫進行交互，實現數據處理；處理結束后將數據和視圖返回到前端控制器，如圖2中的步驟3、4、5、6。前端控制器收回控制權，將數據和視圖交給 Vue.js，Vue.js將數據綁定到Echarts上，如圖2中的步驟7、8；最終前端控制器將獲得的數據和頁面一并呈現給用戶，如圖2中的步驟9，至此整個流程結束。
3.2 數據庫實現
醫療保險數據由參保人信息、醫保收支信息、醫?；拘畔⑷蟛糠纸M成[2]。參保人信息包括城鎮職工、城鎮居民。醫保收支信息包括醫保收入信息、醫保支出信息、醫保結算信息。同時，醫保收入信息又由個人繳費、企業事業繳納、政府補貼以及利息組成。醫保支出信息又分為個人賬戶支出和統籌賬戶支出。個人賬戶支出由用藥費、診斷費和檢查費構成，統籌賬戶支出由大病支出和特殊病種支出組成。醫保結算信息主要包括醫保支出和收入結余及醫保收入支出的變化率。醫?；拘畔⒅饕@示醫療保險規定的個人繳費比例和政府繳費比例等。
通過對以上信息中字段的提取和信息的關聯，設計出如圖3 所示的EER圖，并存于數據庫中。其中，u_staff_acc為城鎮職工醫療保險結算表，包含統籌基金收入、個人賬戶收入、統籌基金支出、個人賬戶支出等字段；u_res_acc為城鎮居民醫療保險結算表，包含當年收入、當年支出、當年結余等字段，per_expdetail為個人賬戶支出明細，包括用藥費、診斷費和檢查費等字段；whole_expdetail表示統籌賬戶支出，包含大病支出和特殊病種等字段；income_detail為醫療保險收入明細表；perinfo表示參保人信息，包括性別、年齡、人員類別等字段；all_change為收支變化率表；basicinfo表示醫療保險基本信息包括個人繳費比例、政府繳費比例、退休年齡等字段。
4 應用展示
本網站首頁如圖4所示，展示了當月累積收入支出、結余、當年參保人員總數、各項相對變化率、首頁堆疊折線圖，以及當年每??月的收支和結余對比。同時，還將鎮江市每個地區預算收支和實際收支以雷達圖的形式顯示，便于分析出各地區的超支情況。
從整體上，將2007-2015年鎮江市醫療保險收支按年份以動態的方式展示，如圖5所示。橫向對比和縱向深入，縱向挖掘數據規律，對收入較低或者支出較高的年份作深入分析，通過雷達圖可以查看此年份醫療保險收入的組成分布。對于收入較低的項，橫向通過折線圖顯示不同年份該項的收入，對于較低的年份，向下鉆取數據，以地圖的形式來展示各地區的收入情況，從而分析出收入較低的原因，分析預測醫保收支。
局部上，通過堆疊條形圖顯示各類繳費人員（退休人員，在職0～46歲，在職46歲以上）在不同年份月份人數變化[15]，如圖6所示。結合?t療保險繳費合計變化，推斷出下個月或者下一年醫療保險繳費變化。生成分析對比報告，便于決策人員分析。也可以個人賬戶支出為例，結合年齡、性別、地區、支出項（用藥費、診斷費、檢查費等）等多個維度對醫療保險個人賬戶支出進行可視化展示。對不同年齡段中的相同支出項、不同性別的相同支出項進行展示。
此外，結合性別和年齡兩個角度，使用矩陣樹圖的動態縮放功能，有層次地展示不同性別下不同年齡組的醫療保險收入和支出。
數據可視化范文4
關鍵詞：數據結構；排序；可視化
中圖分類號：TP311.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）29-0253-03
引言
在科學高速發展的21世紀，計算機得到了廣泛的應用。在時代的需求下，人們對知識的需求也越來越高。為了人們便于理解和掌握更多復雜的知識，所以可視化技術成為了人們學習復雜知識的工具。那么，什么是可視化呢？可視化（Visualization）是利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及到計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設計等多個領域，成為研究數據表示、數據處理、決策分析等一系列問題的綜合技術。目前正在飛速發展的虛擬現實技術也是以圖形圖像的可視化技術為依托的?？梢暬褦祿D換成圖形，給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領域使科學家的研究方式發生了根本變化?？梢暬夹g的應用大至高速飛行模擬，小至分子結構的演示，無處不在。在互聯網時代，可視化與網絡技術結合使遠程可視化服務成為現實，可視區域網絡因此應運而生。
數據結構是由數據元素依據某種邏輯聯系組織起來的。對數據元素間邏輯關系的描述稱為數據的邏輯結構；數據必須在計算機內存儲，數據結構的實現方式是數據存儲結構，是其在計算機內的表示；此外討論一個數據結構必須同時討論在該類數據上執行的運算才有意義。在許多類型的程序的設計中，數據結構的選擇是一個基本的設計考慮因素。許多大型系統的構造經驗表明，系統實現的困難程度和系統構造的質量都嚴重的依賴于是否選擇了最優的數據結構。許多時候，確定了數據結構后，算法就容易得到了。有些時候事情也會反過來，我們根據特定算法來選擇數據結構與之適應。不論哪種情況，選擇合適的數據結構都是非常重要的。排序算法是數據結構學科經典的內容，其中內部排序現有的算法有很多種，其中包含冒泡排序，直接插入排序，簡單選擇排序，希爾排序，快速排序，堆排序等，各有其特點。
一、設計目的
本次我們的創新實踐項目就是研究關于數據結構的可視化。簡單來說，數據結構可視化就是利用計算機的編程語言將數據結構的內容以動態的方式表現出來。這就為數據結構的學習帶來很多的方便，更容易讓人們理解。
通過本次實踐項目的研究，可以提高學生的思維能力，促進學生的綜合應用能力和專業素質的提高；可以學習并掌握數據結構與算法計，使學生能夠有獨立的分析能力和設計能力，初步掌握軟件開發過程的問題分析、系統設計、程序編碼、測試等基本方法和技能，提高綜合運用所學的理論知識和方法獨立分析和解決問題的能力。下面我們重點來講解一下關于本次研究項目的具體構思和實現方式。
二、具體實現
按要求選擇不同的操作。選擇后根據不同的選擇進行不同的操作，最終達到對各種排序的可視化。系統設計如圖1所示。
（一）分析各種排序算法的特點
1.冒泡排序
這是一種較簡單的排序方法，它重復地走訪要排序的數列，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重復地進行直到沒有再需要交換，也就是說該數列已經排序完成。
2.插入排序
每次從無序表中取出第一個元素，把它插入到有序表的合適位置，使有序表仍然有序。第一趟比較前兩個數，然后把第二個數按大小插入到有序表中； 第二趟把第三個數據與前兩個數從后向前掃描，把第三個數按大小插入到有序表中；依次進行下去，進行了（n-1）趟掃描以后就完成了整個排序過程。
3.選擇排序
它的基本思想是：對待排記錄（R1，R2，...，Rn）進行n次選擇操作。其中第i次操作是選擇第i個?。ɑ虼螅┑挠涗浄旁诘趇個（或n-i+1個）位置上，從而得到一個新的記錄數曾1的有序表。
4.快速排序
首先檢查數據列表中的數據數，如果小于兩個，則直接退出程序。如果有超過兩個以上的數據，就選擇一個分割點將數據分成兩個部分，小于分割點的數據放在一組，其余的放在另一組，然后分別對兩組數據排序。
5.希爾排序
先取一個正整數d1
（二）可視化的實現
在界面的排序方法處選擇需要的排序方法，然后在數值輸入區輸入排序的數字，跟據輸入數字的大小在界面上會出現用來表示不同數字的不同高度的豎條，點擊排序按鈕豎條就會根據排序算法來跳動，整個跳動過程會在界面中顯示，最后隨著排序的完成豎條會停止跳動，最終顯示排序結果。例如插入排序（升序）的可視化；在數值輸入區里輸入以下數值58、37、79、52、64、26、75、52、60、34，界面上會出現高度不一的豎條，然后點擊插入排序按鈕，58為第一關鍵字，因為前面沒有數值，所以不比較；37為第二關鍵字與前面的58進行比較小于58，所以58的豎條向后移動到紅色豎條的位置；第三關鍵字是79與前面的37、58進行比較，79大于58，所以豎條不移動。按照此過程進行逐一比較，排序完成后豎條會按照26、34、37、52、52、58、60、64、75、79，的順序排列在界面上。如果想要完成其他的排序方法，點擊重置按鈕就然后按照上面的過程就可以。如圖2—5所示：
三、結論
數據結構排序算法的可視化將書本上的抽象知識轉變為更為容易理解的動態形式，不僅可以為學生減少學習的難度，還可以提高學生的學習積極性，更容易讓學生掌握各種排序方法。
參考文獻：
[1] 張乃孝.算法與數據結構（C語言描述-第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2] 達爾文（Darwin，F.I）.Java經典實例[M].北京：中國電力出版社，2009.
Design of the data structure algorithm visualization
YANG Xiao-bo，ZHANG Lin，ZHANG Long-hui，PANG Shuang-shuang
（Information Engineering College ，Tibet Nationalities University，Xianyang 712082，China）
數據可視化范文5
【關鍵詞】陰影體 數據可視化 貼地繪制 地震帶
由于長期穩定的構造條件和應力場的作用，我國地震空間分布較為穩定。但地震活動會隨著時間推移不停的發生變化，會存在一些地震問題，如震區搶險救災，地震預警，震源分析等。如果通過已知地震空間分布區域內地震信息的數據，生成一個地震區域虛擬場景。將地震信息貼地繪制在虛擬場景中，這樣就可以很直觀的為地震問題的探索和研究提供有價值的參考。
1 問題分析
在虛擬現實技術的實際應用中，有兩個重要的過程，建模和渲染。在實際的現實應用中，建模過程一般采用成熟的商業建模來完成。在本文我們可以把模型數據看作是固定的，也就是一個靜態過程。那么在這里，虛擬現實技術的實時性和真實性的關鍵點就在于渲染。
陰影體方法是基于細節層次（LOD）幾何技術中的一種延伸，它需要幾何形體的輪廓產生一個封閉的容積充當遮擋物，然后根據光源（視點）和遮擋物的位置關系計算出場景中會產生陰影的區域，稱之為掩膜。然后對所有物體進行匹配檢測，以確定物體會不會受到掩膜的影響。陰影體以屏幕空間為工作空間，可以做到單像素精確，改善效果問題。同時，它獨立于底層的地形幾何，并利用渲染引擎提高性能，即使是對于高分辨率的數據集也有著廣泛的實用性。在獨立的地形細節層次幾何部分，我們可以最大程度的保證細節層次幾何輪廓的清晰，而不用關注其細節。對掩膜范圍進行匹配計算后，再對范圍內的部分進行渲染。這種處理策略可以很好的應用在我們的問題研究中。
2 陰影體過程步驟描述
陰影體的常見的方法是通過CPU進行遮擋物模型處理，使用純粹的硬件加速模版陰影體技術，然后在GPU上進行交叉點檢測和生成陰影掩膜，根據掩膜進行渲染著色。
常規的過程是在進行光源（視點）測試判斷后，我們需要把地震空間數據，構建成模型，然后繪制到模版緩沖區，以生成適當遮擋物。而為了最大限度減少大多面體所引起的高光柵工作量，我們要盡量減小大多面體的尺寸。要達到這個目的，我們要移動所生成遮擋物幾何的頂部和底部，使它們朝向地形表面，而兩側則盡可能的接近地形表面但是并不與它相交。在我們的實現中，我們要利用地形渲染引擎中所固有的四叉樹包圍盒。用包圍盒來表示封閉遮擋物幾何的上下邊界，為遮擋物幾何的頂部和底部提供合適的上下邊界。
在多邊形幾何的情況下，我們要使用整個多邊形幾何封閉包圍盒投影的最大和最小高度值，用來表示多邊形幾何頂部和底部頂點的高度值。所構造的遮擋物幾何是被包含在包圍盒中的，這是為了確保環繞一致，以便于所有面的法線指向外部。在地震條帶面數據不被修改的前提下，所得的每個幾何形狀對象都是儲存在有效的緩存對象中。
在了解陰影體的基本原理和遮擋物之后，我們要計算出以屏幕空間為光源同以地震空間數據模型作為遮擋物的相對位置關系，然后對地形層次幾何進行匹配檢測，以確定其是否受到影響，對于受影響的部分，生成緩沖區掩膜。
掩膜應用場景必須針對每個對象分別進行，因為每個對象都是允許有不同顏色的。因此，如果直接在模板緩沖區中渲染所有對象，應用生成后會同時渲染屏幕區域，我們無法區分不同對象的顏色。如果只有少數不同的對象顏色在場景中，可以按顏色分類，渲染每個色組。這樣可以幫助我們減少需要填充顏色的比率和應對對象狀態的改變。根據上文，我們用地震數據模型，參照光源，計算生成了掩膜，下一步把掩膜被渲染到模板緩沖區中。這樣就可以得到我們要的效果。
然而在實際情況中，我們其實并不需要進行交叉點檢測，因為我們是以地震空間數據為遮擋物，它的數據地理信息是我們詳細掌握的，我們可以不用CPU進行交點檢測，直接根據數據地理信息生成掩膜，這樣最大的優點就是只用一個GPU就可以實現，釋放了CPU。因此，在掌握有詳細數據的情況下，使用這種策略，可以極大優化性能。
之后使用OpenGL中EXT_stencil_wrap和EXT_stencil_side擴展，目的是為了簡化在模版緩沖區中生成掩膜。EXT_stencil_wrap擴展了兩個特別的額外模版操作，這兩個新的操作類似于現有的遞增和遞減操作，但是新操作的結果更加的完善，這樣可以減少出現因模版緩沖區分辨率不足而導致的陰影結果不正確的情況。EXT_stencil_side擴展提供了雙面模版測試，其中模版關系狀態可以對應不同的前端面和后端面多邊形。使用雙面模版測試前后端面可以在單通道渲染，這樣可以提高性能。
但這中間也存在一個問題，在出現陡峭斜坡時會略有失真，這是一個普遍問題，當渲染對象應保留斜坡的寬度不變時，對于道路或輪廓線之類而言，它們投影會產生失真。
3 結論
本文闡述了一個陰影體特殊應用策略，能夠針對地震條帶的矢量數據進行高質量和高效率的實時可視化。該算法不需要特殊的硬件擴展。事實上，它是獨立于底層的地形繪制引擎的。并且因為這個算法不受地形幾何形狀變化的影響，特別適合與視圖相關的LOD 相關工作。
（通訊作者：姜保慶）
參考文獻
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[4]鄒志昴.實時陰影繪制算法研究及在城市仿真中的應用[D].武漢：華中科技大學，2007.
作者簡介
朱永哲（1992-），男，河南省許昌市人。碩士研究生學位。主要研究方向為計算機圖形學。
通訊作者簡介
姜保慶（1964-），男，河南省滑縣人。博士學位?，F為鄭州電力高等?？茖W校教授。主要研究方向為數據挖掘，計算機圖形學。
郭朝令（1964-），男，河南省滑縣人。高級實驗師。主要研究方向為熱力發電及可視化技術。
作者單位
數據可視化范文6
關鍵詞：數據結構；可視化；設計
在我國的科學技術得到迅速發展的過程中，科學計算的工作量也開始變得愈來愈大，可視化的方法能夠有效的幫助工作人員進行獲取更多的信息，從而更為直觀的來對計算的結果進行分析。由于受到計算機性能以及軟件平臺限制，在最初的可視化軟件系統方面都是在高性能圖形工作站進行發展的，對數據結構可視化類庫的設計能夠有效的將效率得到提高。
一、數據結構可視化類庫設計的重要性及目的
（一）數據結構可視化類庫設計的重要性
在使用以及學習數據結構和程序設計過程中，實現數據結構的可視化能夠有效的提高對數據結構的直觀分析，從而加深理解。在對程序進行調試的過程中，通過數據結構可視化類庫能夠有效的將編程的效率得以提高。從目前的發展情況來看，已經有了諸多的應用廣泛的可視化集成開發環境，其中最為常見的就是Visual C++等，這些可視化的集成開發環境簡化了程序界面的設計，對編寫界面的程序降低了難度，從而有效的提高了軟件的開發效率。
（二）數據結構可視化類庫設計的目的
在數據結構可視化類庫設計的目的上就是使得JVDSCL能夠比較容易的在不同用途中進行應用，這就是要加強其靈活性，JVDSCL能夠直接的應用到軟件應用程序的開發方面，在開發人員方面也能夠通過JVDSCL來進行對新的數據結構進行構造，另外就是加強其可靠性的目的，在這一方面是JVDSCL的最為主要的目的，還有就是面向對象的目的，數據結構是JVDSCL的主要對象，同時算法也是對象，它們保存運行的結果以及提供訪問結果的接口。
二、數據結構可視化類庫的設計和實現探究
（一）數據結構可視化類庫的設計探究。在對數據結構可視化類庫進行設計的過程中，要對問題進行綜合性的考慮，其中在JVDSCL方面它主要是在Java集合庫基礎上來進行對原有的數據結構類中進行的擴展，與此同時也在這一過程中添加了相應的較為復雜化的數據結構，最為常見的就是樹圖。在JVDSCL過程中對可視化數據結構進行構造來實現數據結構的可視化，而這一可視化的數據結構也是在Java集合庫當中的原有數據結構類的操作基礎上進行的，另外就是增添了一些可視屬性以及對可視化的接口進行了提供。在每種數據結構都會有著多種顯示的模式，這就需要開發人員進行有機的選擇，而在JVDSCL當中，對于每種數據結構會有這多種布局的方法來對其加以布局。
在對數據結構可視化類庫進行設計的內容上主要就是基本的可視化接口的設計以及顯示模式和布局方法。其中在可視化接口的設計方面，最為主要的接口就是V Collection接口，它不僅是能夠提供Collection接口的基本方法，同時也提供可視化接口，在這一內容上主要有 void draw，操作上就是重畫指定的數據結構，通過display Mode參數值來決定選用的顯示模式，在這一接口中的參數c是表示數據結構所顯示的顏色。在顯示模式的設計當中，JVDSCL的每種數據結構都會有不相同的顯示模式，如下圖所表示的兩種模式。
另外，在布局的設計上，關于數據結構可視化的關鍵問題就是圖形的布局問題，這對于相關的研究人員對數據結構和算法的效果理解有著非常密切的關系。而在JVDSCL當中的最為主要的就是線性布局的方法以及圖布局的方法，針對于每種不同的布局在算法的實現上也是不同的。其中在線性的布局方面，主要是能夠適用于隊列和線性表的數據結構，在對線性的布局方法上其基本的算法框架就是獲取數據的元素個數以及依靠著所顯示大小和數據元素個數進行對布局的大小值進行計算。如下圖所示。
在圖布局的設計方面在算法上是屬于二維彈性模型的算法，最為基本的思想就是在二維平面上進行計算。這一方法比較的適合圖等數據結構，在JVDSCL當中能夠提供的多種算法實現圖的可視化，其中有基于遺傳模擬退火算法圖的三維可視化以及以上所說的二維彈性模擬算法等?？梢暬夹g的主要目的就是來輔助人們增強認知上的能力，而在計算機的可視化技術方面能夠將其作為是信息的處理工具，以此來考慮多樣化的樣本以及變量和聯系。
（二）數據結構可視化類庫的實現分析。在數據結構的可視化類庫的實現方面由于本論文的篇幅有限簡要進行講述，數據結構動態演示系統演示了各種不同算法的數據結構變化的過程，這還需要相關的設計人員在大量的畫圖操作上得以實現，比如對鏈表的結點的繪制，對于JVDSCL的應用就不需要自己來編碼就能夠實現畫圖的操作，在動態演示系統方面有了很大程度上的層次性提高，在這一過程中設計人員不需對數據結構的布局進行考慮，在JVDSCL自身已經有了布局的功能，只需要根據自身的的需要來進行重寫即可實現。另外，在對數據結構中的draw（）進行調用也能夠有效的實現數據結構的可視化。
三、結語
總而言之，對于數據結構的可視化類庫的設計以及實現能夠有效的將軟件的重用性和擴展性得到提高，在JVDSCL的基礎上進行對其加以設計，對軟件的開發設計的效率有了明顯的提高，在未來我國的軟件技術設計水平不斷提升的過程中，也定能夠在這一領域取得更加優異的設計成果。
參考文獻：
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