ECharts 3D 饼图近似实现

ZXand618

发布于 2022-04-10 10:16:32

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发布于 2022-04-10 10:16:32

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忘了从哪里看到的了，有人问如何做一个 3D 饼图？当时翻了半天 ECharts-GL 配置项，但始终没有找到思路。

后来，在观摩学习曲面图（ECharts-GL 的 series-surface）的官方示例时，偶然得到了这个：

偶然把一个球拍扁了

当时特别激动，感觉 pie3D 大有希望了~

但是由于自己是第一次见到参数方程，当时完全没有理解，虽然一通瞎改弄出来了半圆和 1/4 圆，但任意角度的扇形半天也弄不出来……于是又搁置了

直到最近，忽然发现 Gallery 里的「3D 饼图尝试中」，居然有几个收藏（我当时设置的不是仅自己可见么）……

估计收藏的人是想看我最后能试出什么成果吧。想到这，心里顿时升起一种负罪感：让人家白白等了好几个月，我这却一点动静也没有被这种负罪感驱使着，最近几天一有空就去想想、去试试，最后终于把想要的扇形做出来了。

3D 扇形

后面就相对容易了，花了些时间把 3D 饼图的提示框格式定制一下，再把选中效果、高亮（放大）效果尝试了下，最后写个自动生成 3D 饼图配置项的函数……最终得到了这样的效果：

最终效果

整体思路

首先要介绍一下 ECharts-GL 的曲面图 series-surface，这是一个基于三维直角坐标系（grid3D）的 3D 曲面，可以通过函数或者参数方程来描绘曲面，比如这些（官方示例）：

3D surface 官方示例

然后得到 3D 扇形的思路就是

以球体的参数方程为基础，把 z 轴坐标压平，先得到一个圆柱；

然后再将圆柱不需要的部分，映射到截面上（分段函数），如下图，绿色映射到左侧截面，黄色映射到右侧截面，得到一个扇形；

再得到一个扇形

最后再将多个这类的扇形拼合，就组成了一个 3D 饼图。

最后得到一个 3D 饼图

具体实现

【一】定义一个函数，用于获得特定比例扇形的参数方程，其输入参数包括：

startRatio（浮点数）: 当前扇形起始比例，取值区间 [0, endRatio)
endRatio（浮点数）: 当前扇形结束比例，取值区间 (startRatio, 1]
isSelected（布尔值）:是否选中，效果参照二维饼图选中效果（单选）
isHovered（布尔值）: 是否放大，效果接近二维饼图高亮（放大）效果（未能实现阴影）

startRatio 和 endRatio

函数定义如下：

// 生成扇形的曲面参数方程，用于 series-surface.parametricEquation
function getParametricEquation(startRatio, endRatio, isSelected, isHovered) {

    // 计算
    let midRatio = (startRatio + endRatio) / 2;

    let startRadian = startRatio * Math.PI * 2;
    let endRadian = endRatio * Math.PI * 2;
    let midRadian = midRatio * Math.PI * 2;

    // 如果只有一个扇形，则不实现选中效果。
    if (startRatio === 0 && endRatio === 1) {
        isSelected = false;
    }
    
    // 计算选中效果分别在 x 轴、y 轴方向上的位移（未选中，则位移均为 0）
    let offsetX = isSelected ? Math.sin(midRadian) * 0.1 : 0;
    let offsetY = isSelected ? Math.cos(midRadian) * 0.1 : 0;

    // 计算高亮效果的放大比例（未高亮，则比例为 1）
    let hoverRate = isHovered ? 1.05 : 1;

    // 返回曲面参数方程
    return {

        u: {
            min: 0,
            max: Math.PI * 2,
            step: Math.PI / 100
        },
        
        v: {
            min: 0,
            max: Math.PI,
            step: Math.PI / 50
        },
        
        x: function(u, v) {
            if (midRatio - 0.5 < 0) {
                if (u < startRadian || u > midRadian + Math.PI) {
                    tmp = u - Math.PI - midRadian < 0 ? u + Math.PI - midRadian : u - Math.PI - midRadian;
                    return offsetX + Math.sin(startRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
                if (u > endRadian && u < midRadian + Math.PI) {
                    tmp = midRadian + Math.PI - u;
                    return offsetX + Math.sin(endRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
            } else {
                if (u < startRadian && u > midRadian - Math.PI) {
                    tmp = u + Math.PI - midRadian;
                    return offsetX + Math.sin(startRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
                if (u > endRadian || u < midRadian - Math.PI) {
                    tmp = midRadian - Math.PI - u < 0 ? midRadian + Math.PI - u : midRadian - Math.PI - u;
                    return offsetX + Math.sin(endRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
            }
            return offsetX + Math.sin(v) * Math.sin(u) * hoverRate;
        },
        
        y: function(u, v) {
            if (midRatio - 0.5 < 0) {
                if (u < startRadian || u > midRadian + Math.PI) {
                    tmp = u - Math.PI - midRadian < 0 ? u + Math.PI - midRadian : u - Math.PI - midRadian;
                    return offsetY + Math.cos(startRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
                if (u > endRadian && u < midRadian + Math.PI) {
                    tmp = midRadian + Math.PI - u;
                    return offsetY + Math.cos(endRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
            } else {
                if (u < startRadian && u > midRadian - Math.PI) {
                    tmp = u + Math.PI - midRadian;
                    return offsetY + Math.cos(startRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
                if (u > endRadian || u < midRadian - Math.PI) {
                    tmp = midRadian - Math.PI - u < 0 ? midRadian + Math.PI - u : midRadian - Math.PI - u;
                    return offsetY + Math.cos(endRadian) * tmp / (Math.PI - midRadian + startRadian) * hoverRate;
                }
            }
            return offsetY + Math.sin(v) * Math.cos(u) * hoverRate;
        },
        
        z: function(u, v) {
            return Math.cos(v) > 0 ? 0.1 : -0.1;
        }
    };
}

【二】再定义一个：传入数据，生成 3D 饼图的配置项的函数。

其中传入数据的格式示意如下：

[{
    name: '数据1',
    value: 10
}, {
    // 数据项名称
    name: '数据2',
    value: 56,
    itemStyle: {
        // 透明度
        opacity: 0.5,
        // 扇形颜色
        color: 'green'
    }
}]

函数定义如下：

// 生成模拟 3D 饼图的配置项
function getPie3D(pieData) {

    let series = [];
    let sumValue = 0;
    let startValue = 0;
    let endValue = 0;
    let legendData = [];

    // 为每一个饼图数据，生成一个 series-surface 配置
    for (let i = 0; i < pieData.length; i++) {

        sumValue += pieData[i].value;

        let seriesItem = {
            name: typeof pieData[i].name === 'undefined' ? `series${i}` : pieData[i].name,
            type: 'surface',
            parametric: true,
            wireframe: {
                show: false
            },
            pieData: pieData[i],
            pieStatus: {
                selected: false,
                hovered: false
            }
        };

        if (typeof pieData[i].itemStyle != 'undefined') {

            let itemStyle = {};

            typeof pieData[i].itemStyle.color != 'undefined' ? itemStyle.color = pieData[i].itemStyle.color : null;
            typeof pieData[i].itemStyle.opacity != 'undefined' ? itemStyle.opacity = pieData[i].itemStyle.opacity : null;

            seriesItem.itemStyle = itemStyle;
        }
        series.push(seriesItem);
    }

    // 使用上一次遍历时，计算出的数据和 sumValue，调用 getParametricEquation 函数，
    // 向每个 series-surface 传入不同的参数方程 series-surface.parametricEquation，也就是实现每一个扇形。
    for (let i = 0; i < series.length; i++) {
        endValue = startValue + series[i].pieData.value;

        series[i].pieData.startRatio = startValue / sumValue;
        series[i].pieData.endRatio = endValue / sumValue;
        series[i].parametricEquation = getParametricEquation(series[i].pieData.startRatio, series[i].pieData.endRatio, false, false);

        startValue = endValue;

        legendData.push(series[i].name);
    }

    // 补充一个透明的圆环，用于支撑高亮功能的近似实现。
    series.push({
        name: 'mouseoutSeries',
        type: 'surface',
        parametric: true,
        wireframe: {
            show: false
        },
        itemStyle: {
            opacity: 0
        },
        parametricEquation: {
            u: {
                min: 0,
                max: Math.PI * 2,
                step: Math.PI / 20
            },
            v: {
                min: 0,
                max: Math.PI,
                step: Math.PI / 20
            },
            x: function(u, v) {
                return Math.sin(v) * Math.sin(u) + Math.sin(u);
            },
            y: function(u, v) {
                return Math.sin(v) * Math.cos(u) + Math.cos(u);
            },
            z: function(u, v) {
                return Math.cos(v) > 0 ? 0.1 : -0.1;
            }
        }
    });

    // 准备待返回的配置项，把准备好的 legendData、series 传入。
    let option = {
        //animation: false,
        legend: {
            data: legendData
        },
        tooltip: {
            formatter: params => {
                if (params.seriesName !== 'mouseoutSeries') {
                    return `${params.seriesName}<br/><span style="display:inline-block;margin-right:5px;border-radius:10px;width:10px;height:10px;background-color:${params.color};"></span>${option.series[params.seriesIndex].pieData.value}`;
                }
            }
        },
        xAxis3D: {
            min: -1,
            max: 1
        },
        yAxis3D: {
            min: -1,
            max: 1
        },
        zAxis3D: {
            min: -1,
            max: 1
        },
        grid3D: {
            show: false,
            boxHeight: 30,
            //top: '30%',
            bottom: '50%'
        },
        series: series
    };
    return option;
}

函数的流程大致是：

首次遍历传入的数据，为每一个数据项。准备对应的系列（series-surface）基础配置，存入列表「series」中，并计算数据值的总和 sumValue；
遍历列表「series」，为每一个系列补充对应的参数方程「series-surface.parametricEquation」，并在系列配置中记录生成参数方程所用的原始参数，startRatio、endRatio 等（isSelected、isHovered 在首次遍历时，已记录在 series-surface.pieStatus 中，均为默认值 false）
在列表「series」末尾追加一个透明的辅助系列，包在 3D 饼图周围，相当于一个「围栏」，用于判断鼠标是否移出饼图范围。
使用准备好的 series，组成完整的配置项 option，作为函数返回值。

【三】监听鼠标点击事件，实现饼图选中效果（单选）

// 用于记录上次选中的扇形对应的系列号 seriesIndex
let selectedIndex = '';

// 监听点击事件，实现选中效果（单选）
myChart.on('click', function(params) {
    // 从 option.series 中读取重新渲染扇形所需的参数，将是否选中取反。
    let isSelected = !option.series[params.seriesIndex].pieStatus.selected;
    let isHovered = option.series[params.seriesIndex].pieStatus.hovered;
    let startRatio = option.series[params.seriesIndex].pieData.startRatio;
    let endRatio = option.series[params.seriesIndex].pieData.endRatio;

    // 如果之前选中过其他扇形，将其取消选中（对 option 更新）
    if (selectedIndex !== '' && selectedIndex !== params.seriesIndex) {
        option.series[selectedIndex].parametricEquation = getParametricEquation(option.series[selectedIndex].pieData.startRatio, option.series[selectedIndex].pieData.endRatio, false, false);
        option.series[selectedIndex].pieStatus.selected = false;
    }

    // 对当前点击的扇形，执行选中/取消选中操作（对 option 更新）
    option.series[params.seriesIndex].parametricEquation = getParametricEquation(startRatio, endRatio, isSelected, isHovered);
    option.series[params.seriesIndex].pieStatus.selected = isSelected;
    
    // 如果本次是选中操作，记录上次选中的扇形对应的系列号 seriesIndex
    isSelected ? selectedIndex = params.seriesIndex : null;

    // 使用更新后的 option，渲染图表
    myChart.setOption(option);
});

主要就是先读取被点击扇形当前的状态，再调用函数「getParametricEquation」更新其参数方程，最后更新图表。

【四】结合辅助『围栏』，监听 mouseover 和 globalout 事件，近似实现高亮（放大）效果。

// 记录上次高亮的扇形对应的系列号 seriesIndex
let hoveredIndex = '';

// 监听 mouseover，近似实现高亮（放大）效果
myChart.on('mouseover', function(params) {
    
    // 准备重新渲染扇形所需的参数
    let isSelected;
    let isHovered;
    let startRatio;
    let endRatio;
    
    // 如果触发 mouseover 的扇形当前已高亮，则不做操作
    if (hoveredIndex === params.seriesIndex) {
        return;
        
    // 否则进行高亮及必要的取消高亮操作
    } else {

        // 如果当前有高亮的扇形，取消其高亮状态（对 option 更新）
        if (hoveredIndex !== '') {
            // 从 option.series 中读取重新渲染扇形所需的参数，将是否高亮设置为 false。
            isSelected = option.series[hoveredIndex].pieStatus.selected;
            isHovered = false;
            startRatio = option.series[hoveredIndex].pieData.startRatio;
            endRatio = option.series[hoveredIndex].pieData.endRatio;

            // 对当前点击的扇形，执行取消高亮操作（对 option 更新）
            option.series[hoveredIndex].parametricEquation = getParametricEquation(startRatio, endRatio, isSelected, isHovered);
            option.series[hoveredIndex].pieStatus.hovered = isHovered;
            
            // 将此前记录的上次选中的扇形对应的系列号 seriesIndex 清空
            hoveredIndex = '';
        }

        // 如果触发 mouseover 的扇形不是透明圆环，将其高亮（对 option 更新）
        if (params.seriesName !== 'mouseoutSeries') {
            // 从 option.series 中读取重新渲染扇形所需的参数，将是否高亮设置为 true。
            isSelected = option.series[params.seriesIndex].pieStatus.selected;
            isHovered = true;
            startRatio = option.series[params.seriesIndex].pieData.startRatio;
            endRatio = option.series[params.seriesIndex].pieData.endRatio;

            // 对当前点击的扇形，执行高亮操作（对 option 更新）
            option.series[params.seriesIndex].parametricEquation = getParametricEquation(startRatio, endRatio, isSelected, isHovered);
            option.series[params.seriesIndex].pieStatus.hovered = isHovered;

            // 记录上次高亮的扇形对应的系列号 seriesIndex
            hoveredIndex = params.seriesIndex;

        }
        
        // 使用更新后的 option，渲染图表
        myChart.setOption(option);
    }
});

// 修正取消高亮失败的 bug
myChart.on('globalout', function() {


    if (hoveredIndex !== '') {
        // 从 option.series 中读取重新渲染扇形所需的参数，将是否高亮设置为 true。
        isSelected = option.series[hoveredIndex].pieStatus.selected;
        isHovered = false;
        startRatio = option.series[hoveredIndex].pieData.startRatio;
        endRatio = option.series[hoveredIndex].pieData.endRatio;

        // 对当前点击的扇形，执行取消高亮操作（对 option 更新）
        option.series[hoveredIndex].parametricEquation = getParametricEquation(startRatio, endRatio, isSelected, isHovered);
        option.series[hoveredIndex].pieStatus.hovered = isHovered;
        
        // 将此前记录的上次选中的扇形对应的系列号 seriesIndex 清空
        hoveredIndex = '';
    }
    
    // 使用更新后的 option，渲染图表
    myChart.setOption(option);
});

大致思路是，在饼图外部套一层透明的圆环，然后监听 mouseover 事件，获取到对应数据的系列序号 params.seriesIndex 或系列名称 params.seriesName，如果鼠标移到了扇形上，则先取消高亮之前的扇形（如果有）,再高亮当前扇形；如果鼠标移到了透明圆环上，则只取消高亮之前的扇形（如果有），不做任何高亮。
当鼠标移动过快，直接划出图表区域时，有可能监听不到透明圆环的 mouseover，导致此前高亮没能取消，所以补充了对 globalout 的监听。

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原始发表：2020-08-10，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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