给奥运金牌做可视化

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· 2021-08-03

前言

2020 东京奥运会已经开幕很多天了，还记得小时候看奥运会的是在2008年的北京奥运会，主题曲是「北京欢迎你」，那个时候才上小学吧，几乎有中国队的每场必看，当时也是热血沸腾了，时间转眼已经到了2021年而我也从小学生变成了一个每天不断敲代码的程序员👩‍💻，看奥运的时间又少，但是又想出分力，既然是程序员，想着能为奥运会搞点什么？第一时间想到了就是给奥运奖牌数🏅做可视化，因为单看表格数据，不能体现出我们中国的牛逼🐂，废话不多说，直接开写。

数据获得

我们先看下奥运奖牌数的表格，这东西肯定是接口获得的吧，我不可能手写吧，而且每天都是更新的，难道我要每天去改，肯定不是这样的，我当时脑子里就想着去做爬虫，去用「puppeteer」 去模拟浏览器的行为然后获取页面的原生dom,然后将表格的数据搞出来，然后我就很兴奋的去搞了，写了下面的代码：

const puppeteer = require('puppeteer')

async function main() {
  // 启动chrome浏览器
  const browser = await puppeteer.launch({
    // // 指定该浏览器的路径
    // executablePath: chromiumPath,
    // 是否为无头浏览器模式，默认为无头浏览器模式
    headless: false,
  })

  // 在一个默认的浏览器上下文中被创建一个新页面
  const page1 = await browser.newPage()

  // 空白页刚问该指定网址
  await page1.goto(
    'https://tiyu.baidu.com/tokyoly/home/tab/%E5%A5%96%E7%89%8C%E6%A6%9C/from/pc'
  )

  // 等待title节点出现
  await page1.waitForSelector('title')

  // 用page自带的方法获取节点

  // 用js获取节点
  const titleDomText2 = await page1.evaluate(() => {
    const titleDom = document.querySelectorAll('#kw')
    return titleDom
  })
  console.log(titleDomText2, '查看数据---')
  // 截图
  //await page1.screenshot({ path: 'google.png' })
  //   await page1.pdf({
  //     path: './baidu.pdf',
  //   })
  browser.close()
}
main()

然后当我很兴奋的想要去结果的时候，结果发现是空。百度是不是做了反爬虫协议，毕竟我是爬虫菜鸟，搞了很久。还是没搞出来。如果有大佬会，欢迎指点我下哦！

不过这个「puppeteer」，这个库有点牛皮的，可以实现网页截图、生成pdf、拦截请求，其实有点自动化测试的感觉。感兴趣的同学可以自行了解一下，这不在本篇文章介绍的重点。

接口获得

然后这时候就开始疯狂百度，开始寻找有没有现成的「api」, 真是踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫。被我找到了，原来是有大佬已经开始做了，这时候我本地直接去请求那个接口是有问题的，前端不得不处理的问题—— 跨域。看着东西我头疼哇，不过没关系，我直接node起一个服务器，我node去请求那个接口，然后后台在配置下跨域，搞定接口数据就直接获得了，后台服务我是用的express，搭建的服务器直接随便搞搞的。代码如下：

const axios = require('axios')
const express = require('express')
const request = require('request')
const app = express()

const allowCrossDomain = function (req, res, next) {
  res.header('Access-Control-Allow-Origin', '*')
  res.header('Access-Control-Allow-Methods', 'GET,PUT,POST,DELETE')
  res.header('Access-Control-Allow-Headers', 'Content-Type')
  res.header('Access-Control-Allow-Credentials', 'true')
  next()
}
app.use(allowCrossDomain)

app.get('/data', (req, res) => {
  request(
    {
      url: 'http://apia.yikeapi.com/olympic/?appid=43656176&appsecret=I42og6Lm',
      method: 'GET',
      headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
    },
    function (error, response, body) {
      if (error) {
        res.send(error)
      } else {
        res.send(response)
      }
    }
  )
})
app.listen(3030)

这样我就是实现了接口转发，也搞定了跨域问题，前台我直接用 fetch去请求数据然后做一层数据转换，但是这个接口不能频繁请求，动不动就crash, 是真的烦， OK所以直接做了一个操作，将数据存到localstorage中，然后做一个定时刷新，时间大概是一天一刷。这样就保证数据的有效性。代码如下：

getData() {
  let curTime = Date.now()
  if (localStorage.getItem('aoyun')) {
    let { list, time } = JSON.parse(localStorage.getItem('aoyun'))
    console.log(curTime - time, '查看时间差')
    if (curTime - time <= 24 * 60 * 60 * 60) {
      this.data = list
    } else {
      this.fetchData()
    }
  } else {
    this.fetchData()
  }
}

fetchData() {
  fetch('http://localhost:3030/data')
    .then((res) => res.json())
    .then((res) => {
      const { errcode, list } = JSON.parse(res.body)
      if (errcode === 100) {
        alert('接口请求太频繁')
      } else if (errcode === 0) {
        this.data = list
        const obj = {
          list,
          time: Date.now(),
        }
        localStorage.setItem('aoyun', JSON.stringify(obj))
      }
    })
    .catch((err) => {
      console.log(err)
    })
}

数据如下图所示：

柱状图的表示

其实我想了很多表达中国金牌数的方式，最终我还是选择用2d柱状图去表示，并同时做了动画效果，显得每一块金牌🏅来的并不容易。我还是用原生手写柱状图不去使用「Echarts」 库，我们首先先看下柱状图：

从图中可以分析出一些元素

x轴和y轴以及一些直线，所以我只要封装一个画直线的方法
有很多矩形，封装一个画矩形的方法
还有一些刻度和标尺
最后就是一进入的动画效果

画布初始化

在页面上创建canvas和获取canvas的一些属性，并对canvas绑上移动事件。代码如下：

get2d() {
    this.canvas = document.getElementById('canvas')
    this.canvas.addEventListener('mousemove', this.onMouseMove.bind(this))
    this.ctx = this.canvas.getContext('2d')
    this.width = canvas.width
    this.height = canvas.height
  }

画坐标轴

坐标轴本质上也是一个直线，直线对应的两个点，不同的直线其实就是对应的端点不同，所以我直接封装了一个画直线的方法：

  // 画线的方法
  drawLine(x, y, X, Y) {
    this.ctx.beginPath()
    this.ctx.moveTo(x, y)
    this.ctx.lineTo(X, Y)
    this.ctx.stroke()
    this.ctx.closePath()
  }

可能有的人对canvas不熟悉，这里我还是大概说下，开启一段路径，移动画笔到开始的点，然后画直线到末尾的点，然后描边这一步是canvas做渲染，很重要，很多小白不写，直线就不出来，然后闭合路径。结束over!

画坐标轴我们首先先确定原点在哪里，我们首先给画布向内缩一个padding距离，然后呢，算出画布实际的宽度和高度。

代码如下：

initChart() {
  // 留一个内边距
  this.padding = 50
  // 算出画布实际的宽度和高度
  this.cHeight = this.height - this.padding * 2
  this.cWidth = this.width - this.padding * 2
  // 计算出原点
  this.originX = this.padding
  this.originY = this.padding + this.cHeight
}

有了原点我们就可以画X轴和Y轴了，只要加上「实际画布」对应的宽度和高度就好了。代码如下：

 //设置canvas 样式
  this.setCanvasStyle()
  // 画x轴
  this.drawLine(
    this.originX,
    this.originY,
    this.originX,
    this.originY - this.cHeight
  )
  // 画Y轴
  this.drawLine(
    this.originX,
    this.originY,
    this.originX + this.cWidth,
    this.originY
  )

第一个函数就是设置canvas画笔的样式的，其实这东西没什么。我们看下效果：

很多人以为到这里就结束了哈哈哈，那你想太多了， canvas我设置的画线宽度是1px 为什么看图片的线的宽度像是2px？不仔细观察根本发现不了这个问题，所以我们要学会思考这到底是什么问题？其实这个问题也是我看「Echarts」源码发现的，学而不思则罔，思而不学则殆哇！

彩蛋——canvas如何画出1PX的直线

在这里我举一个例子，你就明白了，假设我要画从（50，10）到（200，10）这样的一条直线。为了画这条线，浏览器首先到达初始起点(50，10)。这条线宽1px，所以两边各留0.5px。所以基本上初始起点是从(50，9.5)延伸到(50，10.5)。现在浏览器不能在屏幕上显示0.5像素——最小阈值是1像素。浏览器别无选择，只能将起点的边界延伸到屏幕上的实际像素边界。它会在两边再加0.5倍的“垃圾”。所以现在，最初的起点是从(50，9)扩展到(50，11)，所以看起来有2px宽。情况如下:

现在你就应该明白了原来「浏览器不能显示0.5像素哇，四舍五入了」，知道了问题我们就一定有解决方案

平移canvas

ctx.translate (x,y ) 这个方法：

translate() 方法, 将 canvas 按原始 x点的水平方向、原始的 y点垂直方向进行「平移变换」

如图：

说的更直白点，你对canvas做了translate变化后，你之前所有画的点，都会相对偏移。所以呢，回到我们这个问题上来，解决办法就是什么呢？就我将画布整体向下偏移 0.5 ，所以原本坐标（50，10）变成了（50.5,10.5）和（200.5, 10.5）ok 然后浏览器的再去画的他还是要预留像素，所以就是从（50.5, 10）到（50.5, 11）这个区间去画OK，就是1px了。我们来try it.

代码如下：

this.ctx.translate(0.5, 0.5)
// 画x轴
this.drawLine(
  this.originX,
  this.originY,
  this.originX,
  this.originY - this.cHeight
)
// 画Y轴
this.drawLine(
  this.originX,
  this.originY,
  this.originX + this.cWidth,
  this.originY
)
this.ctx.translate(-0.5, -0.5)

偏移完之后还是要恢复过去的，还是要十分注意的。我画了两张图作比对：

偏移后偏移前

不多说了，看到这里，如果觉得对你有帮助的话，或者学到了话，我是希望你给我点赞👍、评论、加收藏。

画标尺

我们现在只有X轴和Y轴，光秃秃的，我给X轴和Y轴底部增加一些标尺，X轴对应的标尺，肯定就是每个国家的名字，大概的思路就是数据的数量去做一个分段，然后去填充就好了。

代码如下：

drawXlabel() {
  const length = this.data.slice(0, 10).length
  this.ctx.textAlign = 'center'
  for (let i = 0; i < length; i++) {
    const { country } = this.data[i]
    const totalWidth = this.cWidth - 20
    const xMarker = parseInt(
      this.originX + totalWidth * (i / length) + this.rectWidth
    )
    const yMarker = this.originY + 15
    this.ctx.fillText(country, xMarker, yMarker, 40) // 文字
  }
}

这里的话我截取了排名前10的国家，分段的思路，首先两边留白20px, 我们首先先定义每一个柱状图的宽度假设是 30 对应上文的 this.rectWidth, 然后每个文字的坐标其实就很好算了，起初的x + 所占的分端数 + 矩形宽度就可以画出来了

如图：

x轴画完了，我们开始画Y轴， Y轴的大概思路就是以最多的奖牌数去做分段，这里我就分成6段吧。

// 定义Y轴的分段数
this.ySegments = 6
//定义字体最大宽度
this.fontMaxWidth = 40

接下啦我们就开始计算Y轴每个点的Y坐标， X坐标其实很好计算只要原点坐标的X向左平移几个距离就好了，主要是计算Y轴的坐标，这里一定要注意的是，我们从坐标是相对于左上角的，所以呢， Y轴的坐标应该是向上递减的。

drawYlabel() {
  const { jin: maxValue } = this.data[0]
  this.ctx.textAlign = 'right'
  for (let i = 1; i <= this.ySegments; i++) {
    const markerVal = parseInt(maxValue * (i / this.ySegments))
    const xMarker = this.originX - 5
    const yMarker =
      parseInt((this.cHeight * (this.ySegments - i)) / this.ySegments) +
      this.padding +
      20
    this.ctx.fillText(markerVal, xMarker, yMarker) // 文字
  }
}

最大的数据就是数组的第一个数据，然后每个标尺就是所占的比例就好了， Y轴的坐标由于我们是递减的所以对应的坐标应该是 1- 所占的份额，由于这只是算的图标的实际高度，换算到画布里面，还要加上原先我们设置的内边距，由于又加上了文字，文字也占有一定像素，所以有加上了20。OK Y轴画结束了，有了Y轴每个分段的坐标，同时就画出背后的对应的几条实线。

代码如下：

this.drawLine(
  this.originX,
  yMarker - 4,
  this.originX + this.cWidth,
  yMarker - 4
)

最终呈现的效果图如下：

画矩形

everything isReady, 下面开始画矩形，还是同样的方式先封装画矩形的方法，然后我们只要传入对应的数据就OK了。

这里用到了，canvas原生的rect 方法。参数理解如下：

矩形宽度我们自定义的，矩形的高度就是对应的奖牌数在画布中的高度，所以我们只要确定矩形的起点就搞定了，这里矩形的（x,y）其实是左上角的点。

代码如下：

//绘制方块
drawRect(x, y, width, height) {
  this.ctx.beginPath()
  this.ctx.rect(x, y, width, height)
  this.ctx.fill()
  this.ctx.closePath()
}

第一步我们先做一个点的映射，我们在画Y轴的时候，将Y轴的上的画布的所有的点都放在一个数组中，注意记得将原点的Y放进去。所以只要计算出每个奖牌数在总部的比例是多少？然后再用原点的Y值做一个相减就可以得到真正的Y轴坐标了。X轴的坐标就比较简单了，原点的X坐标加上（所占的比例 / 总长度）然后在加上一半的矩形宽度就好了。这个道理和画文字是一样的，只不过文字要居中嘛。

代码如下：

drawBars() {
  const length = this.data.slice(0, 10).length
  const { jin: max } = this.data[0]
  const diff = this.yPoints[0] - this.yPoints[this.yPoints.length - 1]
  for (let i = 0; i < length; i++) {
    const { jin: count } = this.data[i]
    const barH = (count / max) * diff
    const y = this.originY - barH
    const totalWidth = this.cWidth - 20
    const x = parseInt(
      this.originX + totalWidth * (i / length) + this.rectWidth / 2
    )
    this.drawRect(x, y, this.rectWidth, barH)
  }
}

画出的效果图如下：

矩形交互优化

黑秃秃的也丑了吧，一个不知道的人根本不知道这是哪一个国家获得多少块金牌。

给矩形加一个渐变
加一些文字

现在画矩形的基础上加一些文字吧，代码如下：

this.ctx.save()
this.ctx.textAlign = 'center'
this.ctx.fillText(count, x + this.rectWidth / 2, y - 5)
this.ctx.restore()

渐变就设计到Canvas一个api了，createLinearGradient

❝
createLinearGradient() 方法需要指定四个参数，分别表示渐变线段的开始和结束点。
❞

那我就开始了首先肯定创建渐变：

getGradient() {
  const gradient = this.ctx.createLinearGradient(0, 0, 0, 300)
  gradient.addColorStop(0, 'green')
  gradient.addColorStop(1, 'rgba(67,203,36,1)')
  return gradient
}

然后呢我们就改造drawReact下，这里用了 restore 和save 这个方法，防止污染文字的样式。

//绘制方块
drawRect(x, y, width, height) {
  this.ctx.save()
  this.ctx.beginPath()
  const gradient = this.getGradient()
  this.ctx.fillStyle = gradient
  this.ctx.strokeStyle = gradient
  this.ctx.rect(x, y, width, height)
  this.ctx.fill()
  this.ctx.closePath()
  this.ctx.restore()
}

如图所示：

添加动画效果

光一个静态的不能看出我们的牛皮🐂，所以得有动画的效果慢慢的增加对吧。其实我们可以思考🤔下整个动画过程，变化的其实就两个，柱状图的高度和文字，其实坐标轴，以及柱状图的x坐标是不变的，所以我只要定义两个变量一个开始的值，和一个总共的值，高度和文字的大小其实在每一帧去乘以对应的高度就可以了。

代码如下：

// 运动相关
this.ctr = 1
this.numctr = 100

我们改造下drawBars 这个方法：

// 每一次的比例是多少
const dis = this.ctr / this.numctr

// 柱状图的高度 乘以对应的比例
const barH = (count / max) * diff * dis

// 文字这里取整下，因为有可能除不尽 
this.ctx.fillText(
  parseInt(count * dis),
  x + this.rectWidth / 2,
  y - 5
)

// 最后执行动画
if (this.ctr < this.numctr) {
  this.ctr++
  requestAnimationFrame(() => {
    this.ctx.clearRect(0, 0, this.width, this.height)
    this.drawLineLabelMarkers()
  })
}