【D3.js in Action 3 精译】1.2.2 可缩放矢量图形（二）

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第一部分 D3.js 基础知识
第一章 D3.js 简介
1.1 何为 D3.js？
1.2 D3 生态系统——入门须知
1.2.1 HTML 与 DOM
1.2.2 SVG - 可缩放矢量图形 ✔️
第一部分
【第二部分】✔️
第三部分（精译中 ⏳）

1.2.3 Canvas 与 WebGL（待翻译）
1.2.4 CSS（待翻译）
1.2.5 JavaScript（待翻译）
1.2.6 Node 与 JavaScript 框架（待翻译）
1.2.7 Observable 记事本（待翻译）

译注
（接 1.2.2 小节（一））
……正如您看到的那样，viewBox 属性由四个属性值组成。前两个数值指定了 viewBox 的坐标系原点（x 和 y）。本书将统一使用 0 0，知道这些值可以调整 SVG 容器在屏幕的可见部分还是很有帮助的。viewBox 后两个数值分别指定了宽度（width）和高度（height）。它们定义了 SVG 的宽高比，并确保它能完美适应任何容器并作相应缩放而不致失真。

（……而不致失真。）这里的关键是让 SVG 的尺寸与容器相适应。此时 SVG 所在容器为 <body> 元素，而 <body> 的尺寸又常常与浏览器视口（viewport）相适应。如果视口变得非常大，SVG 也会相应变大。通常，SVG 需要一个最大宽度，以免宽度超过页面上的其他内容。因此，SVG 需要放进一个 div 里面，并让该 div 的宽度为 100%、最大宽度为 1200px。为简便起见，我们将这些样式设为行内样式；实际项目中，它们都应该来自某个 CSS 文件。注意，为了让 SVG 水平居中，还多加了一个值为 0 auto 的外边距：

<div style="width:100%; max-width:1200px; margin:0 auto;">
  <svg viewBox="0 0 900 300" style="border:1px solid black;"> ... </svg>
</div>

改好后，再次调整浏览器大小，看看 SVG 是否能在保持最大宽度的情况下优雅适应任意屏幕大小。该方案有助于将 D3 可视化模块注入到响应式网页中，本书后续都将采用该方案进行演示。

2 SVG 的坐标系

实现 SVG 的响应式设计后，接下来需要重点考虑 SVG 图形在容器内的定位问题。SVG 容器就像一个空白画布，我们可以在上面绘制矢量图形。矢量图形是根据基本几何原理定义的，并相对于 SVG 容器的坐标系进行定位。

SVG 坐标系类似于直角坐标系，其二维平面通过两个相互垂直的轴来定位元素，即 x 轴和 y 轴；这两个轴的起点均为 SVG 容器的 左上角，如图 1.11 所示。y 轴的正方向为 从上到下，记住它可以少走很多弯路。

图 1.11 SVG 容器坐标系与元素位置

要在 SVG 容器内定位一个元素，可以从左上角的原点开始向右移动。这样就得到了元素的水平位置（即 x）；垂直位置（即 y）则从顶部开始向下移动。这些位置信息均由 SVG 图形的呈现属性（presentational attributes）来定义。

下面来看看构建 D3 项目常见的 SVG 图形及其主要的呈现属性。我们的目标并不是编写一份涵盖所有 SVG 图形及其功能特性的全方位指南，而是希望这些基础知识不会在后续的 D3 学习中拖您后腿。

数据可视化小知识：几何基元（Geometric primitives）

出色的艺术家可以用矢量图形来绘制任何事物，但您可能是带着更实际的目标来学习 D3 的。从这个角度来看，理解几何基元（也称图形基元，graphical primitives）的概念至关重要。几何基元是一些简单的形状，如点、线、圆和矩形。这些图形可以组合成更复杂的图形，尤其便于直观地展示信息。

几何基元对于理解现实世界中复杂的信息可视化也很有用。比如本书第 11 章要构建的树形布局，在您意识到它们也不过是一些圆和线时，也就不会那么令人生畏了；当您把交互式时间线看作是矩形和点的集合时，它们就更容易理解和创建了；即使是主要以多边形、点和线的形式出现的地理数据，如果将其分解为最基本的图形结构，也就不会那么令人困惑了。

3 直线

直线元素可能是所有 SVG 图形中最简单的。它需要两个点的位置信息作属性值，并在它们之间绘制出一条直线。回到 index.html 示例文件，在 SVG 容器内添加一个 <line /> 元素，并令其 x1 和 y1 属性分别为 50 和 45。也就是说，该直线的起点位于 SVG 坐标系的 (50, 45)。如果从 SVG 容器的左上角开始，右移 50px、下移 45px，就会到达该起点；同理，利用属性 x2 和 y2 可将该直线的终点坐标设为 (140, 225)，如图 1.12 所示。

<svg>
  <line x1="50" y1="45" x2="140" y2="225" />
</svg>

图 1.12 在 SVG 容器坐标系中定位直线元素

如果保存并重新加载项目，会发现直线不可见——要让它可见，还需要设置其 stroke 属性（attribute）。stroke 用于控制直线段的描边颜色，其值与 CSS 的 color 属性（property）类似；该取值可以是一个颜色名称（black、blue …）、一个 RGB 颜色值（rgb(255,0,0)）或一个十六进制值（#808080）。给直线段添加一个 stroke 描边属性，并选择合适的颜色（示例为黑色），应该就能显示了：

<line x1="50" y1="45" x2="140" y2="225" stroke="black" />

要设置线条宽度，使用 stroke-width 属性。该属性可接受一个绝对数（转换为像素）或一个相对值（%）。例如下面一行代码，直线的 stroke-width 为 3px。如果未声明 stroke-width ，浏览器将默认取 1px。

<line x1="50" y1="45" x2="140" y2="225" stroke="black" stroke-width="3" />

打开浏览器的检查工具（Inspect），找到 SVG 节点及其包含的直线。双击其中一个属性并修改它的值，观察新的属性值对直线起点或终点的影响。再尝试不同的值，以确认您充分理解了属性 x1、y1、x2 及 y2 对直线位置和长度的影响。

接着，令 x1 属性值为 -20，如图 1.13 所示：

图 1.13 直线在 SVG 容器外的部分被隐藏

看到直线的起点消失了吗？ 在 SVG 中，任何位于 viewBox 之外的形状（或形状的一部分）在屏幕上都是不可见的。 此时该元素仍然在 DOM 中，并且可以访问和操作。当 SVG 元素不可见，而您又不清楚原因时，则需要首先检查该元素是否在 SVG 的 viewBox 之外！请牢牢记住，您可以随时通过开发工具查看 DOM 来找到它。前面讲过，在检查工具中只要将鼠标放到该元素上，就算它在 SVG 的 viewBox 之外，也会在视口中高亮显示。

注意

大多数 SVG 元素只需要一个自闭合标签即可（如使用 <line /> 而非 <line></line>）。与其他一些 HTML 标签一样，SVG 元素的固有结构在它们的自闭合标签内已经提供了所有必要的信息；但文本元素属于例外——其文本须放到开闭标签之间。

4 矩形

矩形元素 <rect />，顾名思义，会在屏幕上画出一个矩形。<rect /> 元素需要四个属性（attributes）才能正常显示。如图 1.14 所示，属性 x 和 y 声明了矩形左上角的位置；属性 width 和 height 分别控制其宽度和高度。在 SVG 容器中添加以下 <rect /> 元素及其属性：

<rect x="260" y="25" width="120" height="60"  fill="#6ba5d7" />

示例中，矩形的左上角位于 SVG 容器原点的右侧 260px ，下方 25px；该矩形宽 120px ，高 60px。与其他定位属性一样，这些属性值也可以用百分比来进行设置。例如将 width 设置为 50%，则该矩形将占据 SVG 容器宽度的一半。

图 1.14 在 SVG 坐标系中定位和调整矩形尺寸

您或许注意到了，示例中的矩形被填充成了黑色。默认情况下，浏览器会将大多数 SVG 图形填充为黑色。要修改默认的填充色，可以设置元素的 fill 属性，令其值为任意 CSS 颜色值即可；要给矩形添加边框，则可以添加 stroke 属性。图 1.15 展示了几个例子。注意，如果不声明 stroke 属性，则矩形四周不会描边。此外，在最后一个示例矩形中，属性 fill-opacity 和 stroke-opacity 可分别令 fill 和 stroke 属性变为半透明效果。与 CSS 一样，不透明程度（opacity）可设为绝对值（介于 0 和 1 之间）或百分比（30%）；与填充和描边相关的所有属性也都可以通过 CSS 文件进行设置或修改。

图 1.15 应用于矩形 SVG 图形的不同样式属性

如果想绘制带圆角的矩形，只需添加 rx 和 ry 属性即可，分别表示水平与垂直角半径。这些属性接受绝对值（像素）和相对值（百分比）。例如，下面矩形的每个角的半径都是 20px。将该矩形添加到示例中：

<rect x="260" y="100" width="120" height="60" rx="20" ry="20"  fill="#6ba5d7" />

讲到这您可能会问：SVG 中有没有专门画正方形的元素呢？答案是不需要——只要让 <rect /> 元素 width 和 height 属性相同就行了。例如下面的 <rect /> 元素，最终将画出一个 60px × 60px 的正方形。在示例页中添加以下内容：

<rect x="260" y="175" width="60" height="60"  fill="transparent" stroke="#6ba5d7" />

作为参考，现在 SVG 画廊里有三种矩形：经典矩形、圆角矩形以及正方形。为了增添趣味性，先将颜色统一设为 #6ba5d7 ，再来玩玩它们的 stroke 和 fill 属性。注意，正方形上只有描边（stroke）是可见的，因为其 fill 属性值为 transparent（为 none 也是一样的）。这些矩形应该与图 1.16 相似，除非您更改了属性值，我们也希望您改改看！

<rect x="260" y="25" width="120" height="60" fill="#6ba5d7" />
<rect x="260" y="100" width="120" height="60" rx="20" ry="20" fill="#6ba5d7" />
<rect x="260" y="175" width="60" height="60" fill="transparent" stroke="#6ba5d7" />

图 1.16 三种 SVG 矩形效果

关于 SVG 描边（strokes）的位置

当对齐可视化项目中的图形时，需要特别注意：SVG 图形绘制出的描边是在内外边界上平均展布的。如下图所示，已知一个 width 属性为 40px 的矩形，令 stroke-width 的值为 1，则在视觉效果上会在矩形的左右两边各增加宽度为 0.5px 的描边（而不是下意识地以为的那样在各边均增加 1px），最终实际的总宽度为 41px；若令 stroke-width 的值为 2，则左右两边各增加 1px，以此类推。

描边宽度 stroke-width 对 SVG 图形实际宽度的影响