Wilkinson The Grammar of Graphics

2. Auflage 2006
ISBN: 978-0-387-28695-2
Verlag: Springer-Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Englisch, 691 Seiten

Preface to First Edition Before writing the graphics for SYSTAT in the 1980’s, I began by teaching a seminar in statistical graphics and collecting as many different quantitative graphics as I could find. I was determined to produce a package that could draw every statistical graphic I had ever seen. The structure of the program was a collection of procedures named after the basic graph types they p- duced. The graphics code was roughly one and a half megabytes in size. In the early 1990’s, I redesigned the SYSTAT graphics package using - ject-based technology. I intended to produce a more comprehensive and - namic package. I accomplished this by embedding graphical elements in a tree structure. Rendering graphics was done by walking the tree and editing worked by adding and deleting nodes. The code size fell to under a megabyte. In the late 1990’s, I collaborated with Dan Rope at the Bureau of Labor Statistics and Dan Carr at George Mason University to produce a graphics p- duction library called GPL, this time in Java. Our goal was to develop graphics components. This book was nourished by that project. So far, the GPL code size is under half a megabyte.

Autoren/Hrsg.

Wilkinson, Leland

Inhaltsverzeichnis

1;Preface;7
2;Contents;13
3;1 Introduction;17
3.1;1.1 Graphics Versus Charts;18
3.2;1.2 Object-Oriented Design;19
3.2.1;1.2.1 What is OOD?;19
3.2.2;1.2.2 What is not OOD?;20
3.2.3;1.2.3 Why OOD?;21
3.3;1.3 An Object-Oriented Graphics System;22
3.3.1;1.3.1 Specification;22
3.3.2;1.3.2 Assembly;23
3.3.3;1.3.3 Display;23
3.4;1.4 An Example;24
3.4.1;1.4.1 Specification;25
3.4.2;1.4.2 Assembly;25
3.4.3;1.4.3 Display;26
3.4.4;1.4.4 Revision;27
3.5;1.5 What This Book Is Not;29
3.5.1;1.5.1 Not a Command Language;29
3.5.2;1.5.2 Not a Taxonomy;30
3.5.3;1.5.3 Not a Drafting Package;30
3.5.4;1.5.4 Not a Book of Virtues;31
3.5.5;1.5.5 Not a Heuristic System;32
3.5.6;1.5.6 Not a Geographic Information System;33
3.5.7;1.5.7 Not a Visualization System;33
3.6;1.6 Background;34
3.7;1.7 Sequel;34
4;Part I;37
4.1;2 How To Make a Pie;39
4.1.1;2.1 Definitions;41
4.1.1.1;2.1.1 Sets;41
4.1.1.2;2.1.2 Relations;43
4.1.1.3;2.1.3 Functions;43
4.1.1.4;2.1.4 Graphs;44
4.1.1.5;2.1.5 Compositions;44
4.1.1.6;2.1.6 Transformations;45
4.1.1.7;2.1.7 Algebras;45
4.1.1.8;2.1.8 Variables;45
4.1.1.9;2.1.9 Varsets;46
4.1.1.10;2.1.10 Frames;46
4.1.2;2.2 Recipe;47
4.1.2.1;2.2.1 Create Variables;47
4.1.2.2;2.2.2 Apply Algebra;48
4.1.2.3;2.2.3 Apply Scales;49
4.1.2.4;2.2.4 Compute Statistics;50
4.1.2.5;2.2.5 Construct Geometry;50
4.1.2.6;2.2.6 Apply Coordinates;51
4.1.2.7;2.2.7 Compute Aesthetics;52
4.1.3;2.3 Notation;54
4.1.3.1;2.3.1 Specifications;54
4.1.3.2;2.3.2 Functions;56
4.1.4;2.4 Sequel;56
4.2;3 Data;57
4.2.1;3.1 Data Functions;58
4.2.2;3.2 Empirical Data;60
4.2.2.1;3.2.1 Reshaping Data;61
4.2.2.2;3.2.2 Bootstrapping;63
4.2.3;3.3 Abstract Data;64
4.2.3.1;3.3.1 Time Series;64
4.2.3.2;3.3.2 Counts;65
4.2.4;3.4 Metadata;67
4.2.5;3.5 Data Mining;67
4.2.5.1;3.5.1 MOLAP;68
4.2.5.2;3.5.2 ROLAP;69
4.2.5.3;3.5.3 Visual Query of Databases;70
4.2.6;3.6 Sequel;70
4.3;4 Variables;71
4.3.1;4.1 Transforms;72
4.3.2;4.2 Examples;73
4.3.2.1;4.2.1 Sorting;73
4.3.2.2;4.2.2 Probability Plots;74
4.3.2.3;4.2.3 Aggregating Variables;75
4.3.2.4;4.2.4 Regression Residuals;76
4.3.3;4.3 Sequel;77
4.4;5 Algebra;79
4.4.1;5.1 Syntax;79
4.4.1.1;5.1.1 Symbols;79
4.4.1.2;5.1.2 Operators;79
4.4.1.3;5.1.3 Rules;84
4.4.2;5.2 Examples;89
4.4.2.1;5.2.1 Cross;89
4.4.2.2;5.2.2 Nest;91
4.4.2.3;5.2.3 Blend;92
4.4.3;5.3 Other Algebras;96
4.4.3.1;5.3.1 Design Algebra;96
4.4.3.2;5.3.2 Relational Algebra;96
4.4.3.3;5.3.3 Functional Algebra;98
4.4.3.4;5.3.4 Table Algebra;99
4.4.3.5;5.3.5 Query Algebra;99
4.4.3.6;5.3.6 Display Algebra;99
4.4.4;5.4 Sequel;99
4.5;6 Scales;101
4.5.1;6.1 Scaling Theory;101
4.5.1.1;6.1.1 Axiomatic Measurement;101
4.5.1.2;6.1.2 Unit Measurement;102
4.5.1.3;6.1.3 Applied Scaling;105
4.5.1.4;6.1.4 Graphics and Scales;108
4.5.2;6.2 Scale Transformations;109
4.5.2.1;6.2.1 Categorical Scales;110
4.5.2.2;6.2.2 Linear Scales;111
4.5.2.3;6.2.3 Time Scales;114
4.5.2.4;6.2.4 One-bend Scales;116
4.5.2.5;6.2.5 Two-bend Scales;121
4.5.2.6;6.2.6 Probability Scales;124
4.5.3;6.3 Sequel;125
4.6;7 Statistics;127
4.6.1;7.1 Methods;129
4.6.1.1;7.1.1 Bin;130
4.6.1.2;7.1.2 Summary;131
4.6.1.3;7.1.3 Region;131
4.6.1.4;7.1.4 Smooth;131
4.6.1.5;7.1.5 Link;134
4.6.1.6;7.1.6 Conditional and Joint Methods;135
4.6.1.7;7.1.7 Form and Function;136
4.6.2;7.2 Examples;139
4.6.2.1;7.2.1 Point;139
4.6.2.2;7.2.2 Line/Surface;141
4.6.2.3;7.2.3 Interval;147
4.6.2.4;7.2.4 Bins;149
4.6.2.5;7.2.5 Polygon;156
4.6.2.6;7.2.6 Path;160
4.6.2.7;7.2.7 Edge;161
4.6.3;7.3 Summary;168
4.6.4;7.4 Sequel;170
4.7;8 Geometry ;171
4.7.1;8.1 Examples;174
4.7.1.1;8.1.1 Functions;174
4.7.1.2;8.1.2 Partitions;184
4.7.1.3;8.1.3 Networks;187
4.7.1.4;8.1.4 Collision Modifier Examples;188
4.7.1.5;8.1.5 Splitting vs. Shading;192
4.7.2;8.2 Summary;193
4.7.3;8.3 Sequel;194
4.8;9 Coordinates;195
4.8.1;9.1 Transformations of the Plane;196
4.8.1.1;9.1.1 Isometric Transformations;199
4.8.1.2;9.1.2 Similarity Transformations;207
4.8.1.3;9.1.3 Affine Transformations;208
4.8.1.4;9.1.4 Planar Projections;212
4.8.1.5;9.1.5 Conformal Mappings;217
4.8.1.6;9.1.6 Polar Coordinates;221
4.8.1.7;9.1.7 Inversion;232
4.8.1.8;9.1.8 Bendings;233
4.8.1.9;9.1.9 Warpings;239
4.8.2;9.2 Projections onto the Plane;243
4.8.2.1;9.2.1 Perspective Projections;244
4.8.2.2;9.2.2 Stereo Pairs;248
4.8.2.3;9.2.3 Triangular (Barycentric) Coordinates;251
4.8.2.4;9.2.4 Map Projections;254
4.8.3;9.3 3D Coordinate Systems;260
4.8.3.1;9.3.1 Spherical Coordinates;260
4.8.3.2;9.3.2 Triangular-Rectangular Coordinates;261
4.8.3.3;9.3.3 Cylindrical Coordinates;262
4.8.4;9.4 High-Dimensional Spaces;264
4.8.4.1;9.4.1 Projection;264
4.8.4.2;9.4.2 Sets of Functions.;266
4.8.5;9.5 Tools and Coordinates;269
4.8.6;9.6 Sequel;270
4.9;10 Aesthetics;271
4.9.1;10.1 Continuous Scales;272
4.9.1.1;10.1.1 Psychophysics;272
4.9.1.2;10.1.2 Consequences for Attributes;274
4.9.2;10.2 Categorical Scales;277
4.9.2.1;10.2.1 Innate Categories;277
4.9.2.2;10.2.2 Learned Categories;279
4.9.2.3;10.2.3 Scaling Categories;279
4.9.2.4;10.2.4 Consequences for Attributes;280
4.9.3;10.3 Dimensions;281
4.9.3.1;10.3.1 Integral Versus Separable Dimensions;281
4.9.4;10.4 Realism;286
4.9.5;10.5 Aesthetic Attributes;290
4.9.5.1;10.5.1 Position;293
4.9.5.2;10.5.2 Size;293
4.9.5.3;10.5.3 Shape;297
4.9.5.4;10.5.4 Rotation;298
4.9.5.5;10.5.5 Resolution;299
4.9.5.6;10.5.6 Color;300
4.9.5.7;10.5.7 Texture;304
4.9.6;10.6 Examples;309
4.9.6.1;10.6.1Position;309
4.9.6.2;10.6.2 Size;310
4.9.6.3;10.6.3 Shape;312
4.9.6.4;10.6.4 Rotation;322
4.9.6.5;10.6.5 Resolution;323
4.9.6.6;10.6.6 Color;324
4.9.7;10.7 Summary;332
4.9.8;10.8 Sequel;334
4.10;11 Facets;335
4.10.1;11.1 Facet Specification;335
4.10.2;11.2 Algebra of Facets;336
4.10.3;11.3 Examples;343
4.10.3.1;11.3.1 One-Way Tables of Graphics;343
4.10.3.2;11.3.2 Multi-way Tables;345
4.10.3.3;11.3.3 Continuous Multiplots;352
4.10.3.4;11.3.4 Scatterplot Matrices (SPLOMs);353
4.10.3.5;11.3.5 Facet Graphs;354
4.10.3.6;11.3.6 Multiple Frame Models;360
4.10.4;11.4 Sequel;361
4.11;12 Guides;363
4.11.1;12.1 Scale Guides;364
4.11.1.1;12.1.1 Legends;364
4.11.1.2;12.1.2 Axes;366
4.11.1.3;12.1.3 Scale Breaks;367
4.11.1.4;12.1.4 Double Axes;368
4.11.2;12.2 Annotation Guides;368
4.11.2.1;12.2.1 Text;369
4.11.2.2;12.2.2 Form;370
4.11.2.3;12.2.3 Image;371
4.11.3;12.3 Sequel;372
5;Part 2;374
5.1;13 Space;375
5.1.1;13.1 Mathematical Space;379
5.1.1.1;13.1.1 Topological Space;379
5.1.1.2;13.1.2 Connected and Disconnected Space;380
5.1.1.3;13.1.3 Metric Space;380
5.1.1.4;13.1.4 Maps;382
5.1.1.5;13.1.5 Embeddings;382
5.1.1.6;13.1.6 Multidimensional Scaling;383
5.1.1.7;13.1.7 Geodesics;384
5.1.1.8;13.1.8 Dimensions;385
5.1.1.9;13.1.9 Connected Spaces;386
5.1.1.10;13.1.10 Fractals;389
5.1.1.11;13.1.11 Discrete Metric Spaces;392
5.1.1.12;13.1.12 Graph-Theoretic Space;393
5.1.2;13.2 Psychological Space;394
5.1.2.1;13.2.1 Spatial Models of Pre-attentive Processes;394
5.1.2.2;13.2.2 Spatial Models of Cognitive Processes;396
5.1.2.3;13.2.3 Spatial Cognition;397
5.1.3;13.3 Graphing Space;397
5.1.3.1;13.3.1 Mapping Connected Space to Euclidean Space;398
5.1.3.2;13.3.2 Mapping Discrete Space to Euclidean;405
5.1.3.3;13.3.3 Mapping Graph-Theoretic Space to Euclidean;408
5.1.3.4;13.3.4 Mapping Nested Space to Euclidean;415
5.1.4;13.4 Sequel;421
5.2;14 Time;423
5.2.1;14.1 Mathematics of Time;424
5.2.1.1;14.1.1 Deterministic Models of Time;424
5.2.1.2;14.1.2 Stochastic Models of Time;430
5.2.1.3;14.1.3 Chaotic Models of Time;434
5.2.2;14.2 Psychology of Time;440
5.2.2.1;14.2.1 Sensation;440
5.2.2.2;14.2.2 Duration;441
5.2.2.3;14.2.3 Motion;442
5.2.3;14.3 Graphing Time;443
5.2.3.1;14.3.1 Static Graphics;443
5.2.3.2;14.3.2 Dynamic Graphics;451
5.2.3.3;14.3.3 Real-Time Graphics;453
5.2.4;14.4 Sequel;465
5.3;15 Uncertainty;467
5.3.1;15.1 Mathematics of Uncertainty;467
5.3.1.1;15.1.1 Defining Uncertainty;468
5.3.1.2;15.1.2 Defining Probability;469
5.3.1.3;15.1.3 Bayes’ Theorem;470
5.3.1.4;15.1.4 The Central Limit Theorem;473
5.3.1.5;15.1.5 Interpreting Probability;474
5.3.1.6;15.1.6 Uncertainty Intervals;476
5.3.1.7;15.1.7 Model Error;479
5.3.1.8;15.1.8 Resampling;480
5.3.1.9;15.1.9 Missing Data;480
5.3.2;15.2;482
5.3.3;15.3 Graphing Uncertainty;484
5.3.3.1;15.3.1 Aesthetics;484
5.3.3.2;15.3.2 Uncertainty Intervals;493
5.3.3.3;15.3.3 Multiple Comparisons;495
5.3.3.4;15.3.4 Resampling;498
5.3.3.5;15.3.5 Indeterminacy;499
5.3.3.6;15.3.6 Missing Values;501
5.3.4;15.4 Sequel;504
5.4;16 Analysis;505
5.4.1;16.1 Variance Analysis;506
5.4.1.1;16.1.1 Cross.;506
5.4.1.2;16.1.2;507
5.4.1.3;16.1.3 Blend.;507
5.4.1.4;16.1.4 Smoothing by Design;507
5.4.1.5;16.1.5 An Example;509
5.4.2;16.2 Shape Analysis;512
5.4.3;16.3 Graph Drawing.;516
5.4.3.1;16.3.1 Networks;516
5.4.3.2;16.3.2 Trees;517
5.4.3.3;16.3.3 Directed Graphs;519
5.4.4;16.4 Sequence Analysis;521
5.4.4.1;16.4.1 Identifying Numeric Sequences;523
5.4.4.2;16.4.2 Finding Sequences in Strings;527
5.4.4.3;16.4.3 Comparing Sequences;530
5.4.4.4;16.4.4 Critical Paths;531
5.4.5;16.5 Pattern Analysis;533
5.4.5.1;16.5.1 Matrix Permutation;533
5.4.5.2;16.5.2 Canonical Data Patterns;534
5.4.5.3;16.5.3 Permuting Randomly;540
5.4.5.4;16.5.4 Permuting Systematically;541
5.4.5.5;16.5.5 Summary;548
5.4.6;16.6 Sequel;549
5.5;17 Control;551
5.5.1;17.1 Building;551
5.5.1.1;17.1.1 Procedural Languages;552
5.5.1.2;17.1.2 Object-Based Languages;553
5.5.1.3;17.1.3 Dialog Boxes;554
5.5.1.4;17.1.4 Wizards;555
5.5.1.5;17.1.5 Graphboard;555
5.5.2;17.2 Exploring;568
5.5.2.1;17.2.1 Filtering;568
5.5.2.2;17.2.2 Navigating;571
5.5.2.3;17.2.3 Manipulating;577
5.5.2.4;17.2.4 Brushing and Linking;579
5.5.2.5;17.2.5 Animating;584
5.5.2.6;17.2.6 Rotating;585
5.5.2.7;17.2.7 Transforming;586
5.5.3;17.3 Sequel;593
5.6;18 Automation;595
5.6.1;18.1 Graphics Production Language;596
5.6.1.1;18.1.1 Examples;599
5.6.1.2;18.1.2 GPL Development Environment;605
5.6.2;18.2 Visualization Markup Language;605
5.6.2.1;18.2.1 Data Definition;608
5.6.2.2;18.2.2 Structure;609
5.6.2.3;18.2.3 Style;611
5.6.2.4;18.2.4 Levels of Specification;613
5.6.2.5;18.2.5 Default Settings;614
5.6.2.6;18.2.6 Locales;615
5.6.2.7;18.2.7 Extensibility;616
5.6.2.8;18.2.8 Comparison with Other XMLs;622
5.6.2.9;18.2.9 GraphML;624
5.6.3;18.3 Summary;624
5.6.4;18.4 Sequel;625
5.7;19 Reader;627
5.7.1;19.1 The Problem;628
5.7.2;19.2 A Psychological Reader Model;630
5.7.3;19.3 A Graphics Grammar Reader Model;633
5.7.4;19.4 Research;638
5.7.5;19.5 Sequel;638
5.8;20 Coda;639
5.8.1;20.1 Napoleon’s March;639
5.8.1.1;20.1.1 The Data;639
5.8.1.2;20.1.2 The Graphic;642
5.8.1.3;20.1.3 The Meaning;645
5.8.2;20.2 Monarch Butterfly Migration;645
5.8.2.1;20.2.1 The Data;646
5.8.2.2;20.2.2 The Graphic;646
5.8.2.3;20.2.3 The Meaning;648
5.8.3;20.3 Conclusion;648
5.8.3.1;20.3.1 The Grammar of Graphics;649
5.8.3.2;20.3.2 The Language of Graphics;650
5.8.4;20.4 Sequel;650
6;References;651
7;Author Index;689
8;Subject Index;697