[发明专利]一种两类关联层次数据的可视化方法

说明书

技术领域

本发明属于信息可视化领域，具体涉及一种两类关联层次数据的可视化方法，用于可视化关联层次数据。

背景技术

在现实工作和生活中，具有相互联系的多个层次数据广泛存在于食品安全、金融信息和社会网络等各领域中。

层次数据是一组通过层次结构关系互相关联的数据。

两类关联层次数据是指具有关联关系的两个层次数据，包括：2个层次数据以及2个层次数据之间的关联关系信息。

如：在食品中农药残留检测数据就是一个两类层次数据。食品中农药残留检测数据中含有地域和农药分类信息两个层次数据，地域信息包括全国7个区域：华北、华东、华南、华中、东北、西北和西南；区域下包含不同的省；省下包含市；市下包含区县；区县下包含不同的超市，具有明显的层次结构。农药按照毒性程度可以分为4个类别：低毒、中毒、高毒和剧毒；每种毒性下面又包含有多种农药，也具有层次结构。不同超市的农产品检出农药情况就是地域信息与农药信息之间的关联关系。如何对两类层次数据及其隐含的相互关联关系进行可视化和可视分析是一个亟待解决的问题。

迄今为止，针对单个层次数据的可视化方法，已取得大量成果，其主要技术包括节点-链接法(Node-Link)和空间填充法(Space-Filling)两大类。

节点-链接法是外观上最接近树型结构的层次数据可视化方法，该方法采用节点表示树型结构中的信息单元，用连线表示树型结构中的父子关系，可以直观的展示层次结构。常见的有树(Tree)，双曲树(Hyperbolic Browser)，径向树(Radial Tree)等。空间填充法的主要思想是将整个信息集合映射到一个区域，通过用矩形，正方形，扇形或是多边形等的嵌套填充来描述层次结构。其中常见的方法有两种：树图(Treemap)和放射环(Sunburst)。

此外，混合(Hybrid)布局算法在层次数据可视化方法中也逐渐发展起来，其主要思想是将节点-链接、空间填充以及简单的统计图有效的结合起来，达到优势互补的效果。Zhao S等人在2005年在文献《Elastic hierarchies:Combining treemaps and node-link diagrams》中提出将节点-链接和树图相结合，在有限的屏幕空间内，允许用户对树中任何一个节点进行节点-链接和树图之间的切换显示，可以高效查看各节点的信息属性，用以帮助用户更好的了解树图中所携带的信息。该方法保留了节点-链接对层次结构和树图对节点权值的高表现性。Huang M L等人在2009年在文献《Treemapbar:Visualizing additional dimensions of data in bar chart》中将树图嵌入到柱状图中，当柱状图的密度增加时，可以使用表透镜(TableLens)技术查看特定区域的细节，优化显示空间的利用率。2012年，Kobayashi A等人在文献《Edge Equalized Treemaps》中利用树图和柱状图的结合，将柱状图嵌入到树图中，柱状图的宽度相等。通过该方法，可以对数据进行比较。对层次数据可视化的方法还有很多，但这些方法主要解决同一类层次数据的可视化和可视分析问题，对两类层次数据的可视分析问题较少涉及。

因此，已公开的对层次数据进行可视化的方法并不能有效地解决两类层次数据及其关联关系的可视分析。

发明内容

本发明目的是提供一种两类关联层次数据的可视化方法。本发明的基本思想是先用基于力导向的节点-链接树和基于放射环的空间填充树分别可视化相互独立的两类层次数据，然后通过直线将两棵树中具有关联关系的节点连接起来，形成一个双关联树；为减少边交叉和视觉混乱现象，本发明通过路径绕行的布局优化算法，引入了隐形圈的概念，用三次贝塞尔曲线取代直线优化关系边。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种两类关联层次数据的可视化方法，所述两类关联层次数据包括：2个层次数据以及2个层次数据之间的关联关系信息，其特征在于：其具体操作步骤为：

步骤一、用两个多叉树分别存储待可视化的两类层次数据中的两个层次数据，两个多叉树分别表示为多叉树A和多叉树B。所述多叉树中的节点采用顺序存储结构与链式存储结构相结合的方法，具体为：采用链式存储结构按照自顶向下的顺序存储每一层次中的第一个节点；对于同一层次中的节点采用顺序存储结构。

步骤二、对步骤一中得到的多叉树A采用放射环(sunburst)算法生成空间填充布局(layout of space-filling)。