Peter_Zhang_Jie的专栏

《Excel 数据之美--科学图表与商业图表的绘制》内容简介引入R ggplot2, Python Seaborn, Tableau, D3.js, Matlab 2015, Origin等绘图软件的图表风格与配色方案；对比并总结了《华尔街日报》、《商业周刊》、《经济学人》等商业经典杂志的图表风格；配套开发了一款Excel 插件EasyCharts，可以实现颜色拾取、数据拾取、图像截取、图表风格美化、新型图表绘制、数据分析等功能。

三维面积图其实跟 图4-2-1多系列数据面积图表达的数据信息类似；当只有2个数据系列时，可以使用图4-2-1多系列数据面积图绘制图表；当多于2个数据系列时，需要使用三维面积图表达数据信息。三维面积图的绘图方法与3.11 三维柱形图类似。图4-8-1三维面积图的作图思路：在Excel自动生成三维面积图的基础上，调整绘图区背景和面积格式。

Excel 2016引入了新的图表类型，如瀑布图、柱状图、Pareto图、箱型图、 Whisker、树状图和旭日图。Excel 2016可以统计数据也能快速创建易于理解的可视化内容。

我觉得滑珠散点图跟条形图图想表达的内容基本一致，滑珠图在《ggplot2：数据分析与图形艺术》也有介绍。下面就仿照ggplot2风格绘制Excel滑珠散点图，如图5-1所示。作图思路：在彩色散点图的基础上对重点通过辅助数据系列的添加和网格线的类型进行设定。

雷达图（ Radar Chart），又可称为戴布拉图、蜘蛛网图（ Spider Chart）。其实，在论文中雷达图是很少见的，但是极坐标图很常见，极坐标图可以间接地通过雷达图绘制。 本节将以图 5-1-1 为例讲解填充雷达图的制作过程。

多数据系列的柱状图， 根据数据系列的数值绘制柱状图。 这种图的做法跟图 3-8-1 多数据系列的柱形图制作方法相同，只是在数据的预处理和图表的颜色方案选择有关。下面以图 3-8-5 为例讲解多数据系列柱形图的数据预处理和图表颜色方案的选择。

文图表的配色主要是彩色和黑白两种配色方案。大部分国内的期刊杂志都是要求论文图表是黑白的；国外大部分的期刊杂志都是允许论文投稿时图表是彩色的，但是如果印刷出版时作者要求是彩色的时，就要求交额外的费用。在《Excel图表之道：如何制作专业有效的商务图表》中作者指出：在我看来，普通图表与专业图表的差别，很大程度就体现在颜色运用上。我觉得在论文图表的制作上，美丽与否的关键也是在颜色的运用上。因为大家图表基本都是按照《Author Guidelines》来制作的，唯一的区别就是在色彩的运用。

当数据点重叠很严重时候，用散点图观察变量之间的关系就有些费劲，需要采用新的方式去看观测点主要集中在那个区域。对于高密度的散点图，在R语言中可以使用hexbin包中的hexbin()函数将二元变量的封箱放到六变形单元格中；也可以使用IDPmisc 包中的iplot()函数通过颜色来展示点的密度；也可以使用ggplot2中的qplot()函数来画图，使用半透明颜色来解决图形重叠的问题。本节将从R语言绘制密度图的基本原理出发，继续讲解高密度散点图的制作方法。

折线图主要应用在时间序列数据的可视化。时间序列数据是指任何随时间而变换的数据。Excel 2013中折线图系列图表类型如图2-14-1所示。我觉得折线图系列中，标准的折线图①和带数据标记的折线图④可以用于很好地可视化数据。三维折线图⑦不是一个合适的图表类型，因为图表的三维透视效果很容易让读者误解数据。②③⑤⑥四种类型的折线图都可以使用相应的面积图很好地代替，例如，堆积折线图②的数据可以使用4.3堆积面积图绘制，展示的效果会更加清晰和美观。

作图思路： 跟 4.2 多数据系列的面积图的制作方法类似，只需要添加辅助数据系列。

本节跟 3.9 带阈值分割的柱形图的制作方法很类似，都是通过使用阈值来分割面积图的颜色。本节将以图 4-5-1 为例讲解局部区域颜色变化面积图的制作过程。

两条曲线填充的面积图，我是在 Python 的 Matplotlib 包教程中阅读的，当时就觉得 Excel 也能绘制。所以，本节将以图 4-6-1 为例讲解两条曲线填充面积图的制作。

三维柱形图其实跟 图3-4-5 不同效果的双系列数据簇状柱形图表达的数据信息类似；当只有2个数据系列时，可以使用图3-4-5双系列数据簇状柱形图绘制图表；当多于2个数据系列时，需要使用三维柱形图表达数据信息。图3-11-1三维柱形图的作图思路：在Excel自动生成三维柱形图的基础上，调整绘图区背景和柱状格式。

Excel 2016添加了新的图表类型，以便于可视化财务或分层数据，并使用新的图表类型突出显示数据的统计属性：树状图(Treemap)、瀑布图(Waterfall)、排列图(Pareto)、直方图(Histogram)、箱形图(Box & Whisker)和旭日图(Sunburst)。瀑布图显示加上或减去值时的累计汇总，主要用于理解一系列正值和负值对初始值（例如，净收入）的影响时。排列图也称为经过排序的直方图，其中同时包含降序排序的列和用于表示累积总百分比的行，用于排列图突出显示一组数据中的最大因素。

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热度地图是一种图形化的数据表现形式，在一个二维地图上以变化的颜色代表数值大小。热力地图也指用于表现某个专题的分布图。本节将以图8-1-1为例讲解使用Excel Map Power绘制热度地图的过程。

Excel 2013版以后在“插入”中引入“三维地图”工具，可以很好地展示地理空间数据。刘万祥老师出版过一本关于Excel绘制地图方法的书籍：《用地图说话 在商业分析与演示中运用Excel数据地图》，通过使用VBA编程实现地图的可视化，相对来说，比较复杂、不便操作。Excel 2013 的“三维地图”工具既可以绘制三维地图，又可以绘制二维地图，包括簇状柱形图、堆积柱形图、气泡图、热度图和分档填色图，同时还可以实现动态效果以及创建视频，更多信息可参考：https://www.microsoft.com/en-

我个人首先推荐使用Excel2007以上的版本。有时候看到有人还在使用Excel2003，然后说Excel绘制的图像太丑，我实在是想揍他一顿。不懂就请不要乱说话。我在此讲解的Excel绘图操作都是在Excel2013中完成。我想一般人都知道如何在Excel创建图表，除非你不是一般人。要在Excel中创建一个图表，先要将数据设定好布局，接着选中需要作图的数据区域，然后选择菜单”插入“中的子功能”图表“栏中需要的图表类型，就可以生成基本的图表构造。

Excel 2016 在“数据”模块提供了一个“预测工作表”工具，以用于数据预测。如果你有基于历史时间的数据，可以将其用于创建预测。创建预测时，Excel 将创建一个新工作表，其中包含历史值和预测值，以及表达此数据的图表。预测可以帮助你预测将来的销售额、库存需求或消费趋势之类信息。

分档填色地图是根据指标数据的大小，对各区域按比例填充颜色，颜色深浅反映其数值大小。也有用不同的颜色代表不同分类属性的应用形式。图8-3-1为分档填色中国地图,原始数据为8-2-2中国省份数据，选用Excel map power自动生成分档填色地图，如图8-3-1所示。默认“色阶”为10%，“不透明度”为100%，填充“颜色”为(244, 137, 19)的橙色。

气泡地图其实跟气泡图很类似,只是把数据系列从直角坐标转换到空间地理坐标,气泡的大小反映该区域指标数值的大小，如图8-2-1所示。

E2D3 (Excel to D3.js)是Excel 2016的一款加载项，它是一款Excel与D3.js接通使用的工具(可参考https://github.com/e2d3 )。它可以通过“应用商店”，添加到“我的加载项”，然后选定符合标准格式的数据，可以自动生成D3.js类型的图表。E2D3可供选择的图表类型比较多，但都是套用标准数据而一键生成，不能像Excel自身绘制的图表可以调整每个图表元素。另外，“我的加载项”里的绘图工具都需要连网才能使用。

频率分布直方图是数据分析中一个重要部分， Excel 2013 可以使用 Excel“数据”模块中的“数据分析” “直方图”模板计算数据的频率分布直方图，在使用 3.2 簇状直方图的方法绘制直方图分析结果。 Excel 2016 在绘图新功能里添加了直方图的绘制，可以将直方图与数据分析相连通，只需要调整图表的参数，就可以修改数据频率分析结果。 在 Excel 2016 自动生成的直方图的基础上，使用 3.2 簇状直方图的方法调整柱形数据系列、绘图区背景与网格线的格式。 注意：水平坐标轴标签可以通

Excel 2016添加了新的图表类型，以便于可视化财务或分层数据，并使用新的图表类型突出显示数据的统计属性：树状图(Treemap)、瀑布图(Waterfall)、排列图(Pareto)、直方图(Histogram)、箱形图(Box & Whisker)和旭日图(Sunburst)。瀑布图显示加上或减去值时的累计汇总，主要用于理解一系列正值和负值对初始值（例如，净收入）的影响时。排列图也称为经过排序的直方图，其中同时包含降序排序的列和用于表示累积总百分比的行，用于排列图突出显示一组数据中的最大因素。

百分比面积图跟百分比柱状图有点类似，制作方法比堆积面积图更加简单容易，如图4-4-1所示。其中图4-4-1(b)为Excel自动生成的百分比面积图（只需要调整坐标轴的格式）；再对数据系列颜色按4.3堆积面积图调整颜色，结果如图4-4-1(a)所示。

R软件ggplot2、Tableau软件和D3.js都能绘制极其炫丽的堆积面积图，我想说Excel也能绘制出这几款软件绘制的堆积面积图效果，并且制作流程很简单。本节将以图4-3-1为例讲解堆积面积图的制作流程。

多系列数据的面积图有时候使用得当，效果可以比多系列数据的曲线图美观很多，本节将以图4-2-1为例讲解多系列数据面积图的制作过程。

频率分布直方图是数据分析中一个重要部分，在Excel中可以通过使用“数据”模块中的“数据分析”部分的计算得到。当柱状数据较多时，就需要使用另外一种风格的柱状图。在数字图像处理中，频率统计直方图往往就是这种情况。本节将以图3-2-1为例讲解另一种风格的柱状图绘制。

气泡图与散点图相似，不同之处在于，气泡图允许在图表中额外加入一个表示大小的变量。实际上，这就像以二维方式绘制包含三个变量的图表一样。所以在Excel中将散点图与气泡图放在相近的位置。气泡由大小不同的标记(指示相对重要程度)表示，在Excel中由气泡的面积或宽度控制。气泡图只能展示三维数据的散点图，而不能展示曲面图，所以在科学论文中很少使用。但是在本节中还是以图2-15-1为例讲解气泡图的制作过程。

前文详细地介绍了带平滑线但无数据标签的散点图制作方法，本节将以图2-12-1为例重点讲解多条曲线图的制作过程。

本节虽然就是在2.12节带平滑线但无数据标签的散点图的基础上绘制，但是本节相对来说需要求取辅助数据。但是这种图表在Origin绘图软件中更容易实现，但是图表效果当然没有Excel美观。当上百个数据点绘制成多条曲线，不仅想让曲线通过线条颜色来区分，还想通过数据标签来更加明显地辨别。如果直接使用Excel自带的图标绘制方法，会出现由于数据点太多太密而导致曲线完全被数据标签覆盖。使用这种图标主要是因为有时候出版科学图表时采用的是黑白图像，所以只能借助数据标签来区分多条曲线，本节将以图2-13-1为例详细地讲解带平

散点图和曲线图是两个应用范围最广的科学论文图标，前文详细地介绍了散点图系列的制作方法，本节将以图2-11-1为例重点讲解曲线图的制作过程。其实，曲线图就是带平滑线但无数据标签的散点图。作图思路：在Excel自动生成的带平滑线散点图的基础上对平滑线进行调整与设定。

有时候，同一个自变量因素，却影响两个因变量因素，这个时候想要将数据绘制成图表，就需要使用双纵坐标的带平滑线的散点图。Excel里可以绘制双纵坐标、双横坐标和双纵横坐标3种特殊类型。本节将详细地讲解双纵坐标的带平滑线的散点图制作过程。作图思路：在带平滑线且带数据标签的散点图中绘制两条平滑线，只是两条平滑线隶属于两个不同的纵坐标轴。

在Excel 2013版中，这个添加数据标签的历史问题终于得到了解决。在数据标签对话框里增加了一个“单元格中的值”选项，你可以通过一个序列，指定来自其他位置的引用。下面以图4-1为例进行讲解散点图中数据标签的设定。

Excel是专业的数据处理软件，其实也可以像MATLAB、R和Python作回归分析和数据拟合，同时直接显示在图表中。其中添加散点图的趋势线就是实现这个功能。作图思路：在彩色散点图的基础上对趋势线进行添加与设定。

作图思路：在彩色散点图的基础上对散点的标记类型进行设定。我们重点改变散点的颜色和标记类型，具体步骤如下：第一步：设定图表的基本要素。将绘图区背景、网格线、图例和坐标轴等图表元素按1.4节的方法设定，数据点的大小设定为8号，颜色为Excel2013默认颜色，如图1-2(a)所示。第二步：改变数据点的标记颜色。将数据点的颜色分别设定为1.2节Set1配色方案中的红色(228,26,28)、蓝色(55,126,184)和绿色(77,175,74)，数据点边框设定为：宽度为0.25磅，颜色为(255,255,2

但请你不要担忧，有一款平凡的软件能绘制这些软件图像的效果，但又不需要编程基础就能实现，它就是众所周知的Excel。用Excel2013绘制图1三种不同图像的结果如图1-2所示，是不是几乎跟这三款软件展示的效果一样！在绘制二维图像方面，我觉得Excel是当之无愧的剑中之屠龙宝刀，它不仅能绘制出各种软件所展示的图像效果，也能通过自己调试制造独特的色彩效果。

本节通过如图4-1的散点图来讲解一下Excel论文图表制作的基本步骤。图4-1为使用R语言ggplot2包自动生成的散点图。下面将使用Excel完成对图4-1的仿照。