Excel图表元素:与折线图系列相关的图表元素

Excel的折线图表系列具有:涨跌柱线、高低点连线、垂直线(垂直线面积图也具有)这三个寄生元素,这些元素都不支持对Excel图表系列中的单个数据点进行设置。涨跌柱线、高低点连线要求在同一坐标系中至少有两个折线图表系列,同时必须是在二维图表中才可以显示。涨跌柱线根据“涨”和“跌”两种不同状态可以设置不同的颜色,默认是黑“涨”白“跌”,当然这也受调色板影响;如果调整系列在群组中的次序,则“涨”和“跌”会被倒置。垂直线元素支持在三维图表中显示,其永远与分类轴相连,不论数据点数值是否为负,或分类轴与数值轴的交叉状况如何。


要在折线图表系列中设置这些元素,需要选中该系列,在Excel 2003中,单击鼠标右键>数据系列格式>选项;在Excel 2007/2010中,图表工具>布局>折线/涨跌柱线,选中相应选项,即可显示群组中所有系列全部数据点的相应寄生元素,如图5.3-12[Excel 2003]和图5.3-13[Excel 2007/2010]所示。

Excel 2003折线系列的寄生元素

图5.3-12 Excel 2003折线系列的寄生元素

Excel 2007/2010折线系列的寄生元素

图5.3-13 Excel 2007/2010折线系列的寄生元素

折线图表的系列及寄生元素叠放层次优先级依次是:图表系列、涨跌柱线、高低点连线、垂直线,这一点在制作图表时需要特别留意。

Excel图表元素:趋势线

对于非三维图表,处于直角坐标系中的图表系列,每个图表系列均可使用趋势线这个图表元素,趋势线主要用作趋势预测,比如在概率统计的简单回归分析和股票图中的5日、15日均线。不论版本,单击鼠标右键>数据系列格式>添加趋势线,即会弹出相应的设置界面,如图5.3-9[Excel 2003]和图5.3-10[Excel 2007/2010]所示,选择相应的设置即可显示该系列与之对应的相应趋势线。

Excel 2003系列趋势线设置

图5.3-9 Excel 2003系列趋势线设置

Excel 2007/2010系列误差线设置

图5.3-10 Excel 2007/2010系列误差线设置

Excel 2007/2010的选项面板将Excel 2003的[类型]和[选项]选项卡集成在了一个面板上,这3个版本在设置上并没有不同。

小技巧


Excel提供和趋势相关的函数LINEST。

LINEST(因变量数组或数据区域,[自变量数组或数据区域],[逻辑值,用于指定是否将常量b强制设为0],[逻辑值,用于指定附加回归统计值])

该函数使用最小二乘法计算与现有数据最佳拟合的预测值。

=INDEX(LINEST(因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域),1)可计算斜率

=INDEX(LINEST(因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域),2)可计算截距


a)线性

该趋势预测遵循代数方程y=bx+a的直线,b为直线斜率,a为截距。是典型的一元线性回归,适合图表系列数据点具有线性趋势分布特征的预测,比如销售收入与销量。

小技巧


除使用线性趋势线外,Excel亦提供和线性趋势相关的多个函数。

1.FORECAST(进行值预测的数据点,因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域),通过该函数可以获得数据点所对应的预测值。

当然也可以将趋势线公式代入单元格来获得该点的预测值。

2.SLOPE(因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域)

可用来计算方程y=bx+a中直线斜率b的数值。

3.INTERCEPT(因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域)

可用来计算方程y=bx+a中斜率a的数值。

4.RSQ(因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域)

该函数计算R平方值。

5.CORREL(因变量数组或数据区域,自变量数组或数据区域)

该函数计算相关系数,该值的平方等于R平方值。


b)对数

该趋势预测遵循代数方程y=(c×ln(x))-b的对数曲线,该曲线具有线性y轴和对数x轴。适合图表系列数据点具有对数分布特征,比如人耳对声音的感知。

小技巧


方程系数c和b的计算

1)通过以下公式可计算c:

c=INDEX(LINEST(因变量数组或数据区域,In(自变量数组或数据区域)),1)

2)通过以下公式可计算b:

b=INDEX(LINEST(因变量数组或数据区域,In(自变量数组或数据区域)),2)


c)乘幂

该趋势预测遵循代数方程y=cxb的乘幂曲线。适合图表系列数据点具有以特定速度增加的曲线,比如,汽车发动机一秒内的加速度。如果数据中含有零或负数值,无法创建乘幂趋势线。

小技巧


方程系数c和b的计算

1)通过以下公式可计算c:

c=EXP(INDEX(LINEST(LN(因变量数组或数据区域),ln(自变量数组或数据区域)),1,2)

2)通过以下公式可计算b:

b=INDEX(LINEST(LN(因变量数组或数据区域),ln(自变量数组或数据区域)),1)


d)指数

该趋势预测遵循代数方程y=c×exp(bx)的指数曲线。适合图表系列数据点具有以特定速度增加或减少的曲线,例如,旅客进机场的时间间隔。如果数据中含有零或负数值,就不能创建指数趋势线。

小技巧


方程系数c和b的计算

1.通过以下公式可计算c:

c=EXP(INDEX(LINEST(ln(因变量数组或数据区域),自变量数组或数据区域),1,2)

2.通过以下公式可计算b:

b=INDEX(LINEST(ln(因变量数组或数据区域),自变量数组或数据区域),1)


e)多项式

该趋势预测规则波动的曲线,适合图表系列数据点具有以特定方式振荡波动的曲线。Excel支持2~6个阶乘的多项式,不同的阶乘对应不同的代数公式。

1)2阶多项式:y=(c2*x^2)+(c1*x^1)+b

2)3阶多项式:y=(c3*x^3)+(c2*x^2)+(c1*x^1)+b

3)4阶多项式:y=(c4*x^4)+(c3*x^3)+(c2*x^2)+(c1*x^1)+b

依此类推,每个阶乘对应一个系数c ….

小技巧


通过以下公式可计算c和b:

c=INDEX(LINEST(因变量数组或数据区域,(自变量数组或数据区域)^(阶乘数组)),1,系数编号)

阶乘数组:2阶{1,2};3阶{1,2,3};4阶{1,2,3,4}以此类推。

系数编号:以6阶为例,1为c6;2:为c5,依此类推……7为b。


f)移动平均

该趋势线为图表系列数据点间的平均值连线,准确而言并非统计预测。适合将图表系列的数据波动率变得相对平坦,从而发现数据的变化趋势,较多使用在股票图中。

图5.3-11给出了这6种不同趋势线的示例:

Excel图表趋势线示例

图5.3-11 Excel图表趋势线示例

Excel同时提供了:a)预测趋势选项,通过设定周期数可以将趋势线向前或向后两个方向进行延伸;b)显示公式和显示R平方值选项,在图表显示y的计算方式和R2结果,R平方值表示统计学中的拟合优度,其介于0~1之间,越接近1,代表拟合度越好;c)线性、指数、多项式可以设置截距,此值为趋势线与数值Y轴的交叉点,设置该数值后,趋势线系数将被改变,主要用于假设推导。

趋势线是Excel图表使用数学方法归纳总结现有数据规律,从而预测数据可能趋势的一种高阶应用。趋势线的使用,一般建议至少具有30对以上的数据,数据量过少,在统计学意义上来讲样本不具备代表母本数据集的能力,该预测结果就会与实际产生较大的偏差。

Excel图表元素:误差线

对于处于非三维直角坐标系中的图表系列,在数值轴方向可使用误差线这个图表元素,由于XY散点图和气泡图具有一对数值坐标,故属于该类型的图表系列具有一对误差线:误差线X(水平误差线)和误差线Y(垂直误差线)。当选中一个图表系列,在Excel 2003中,单击鼠标右键>数据系列格式>误差线X或误差线Y;在Excel 2007/2010中,图表工具>布局>误差线,设定相应选项,即可显示该系列所有数据点的误差线,如图5.3-6[Excel 2003]和图5.3-7[Excel 2007/2010]所示。

Excel 2003系列误差线设置

图5.3-6 Excel 2003系列误差线设置

Excel 2007/2010系列误差线设置

图5.3-7 Excel 2007/2010系列误差线设置

不论Excel版本,该选项界面均没有太大的差异,除可设定误差线的视觉形态外,亦提供了多样的误差量设置方法(图5.3-8显示了不同设置所对应的显示效果)。

Excel图表中不同设置的误差线

图5.3-8 Excel图表中不同设置的误差线

a)固定值:直接指定误差量的大小,所有数据点误差线长度相等。

b)百分比:根据“数据点的值×设定的百分比”进行设置,数据点误差线长度受数据点值大小的影响。

c)标准偏差:误差线位置处于以系列数据点数值平均值的轴线,所有数据点误差线长度相同,数据点误差线长度=系列数据点标准偏差×输入的倍数。

d)标准误差:所有数据点误差线长度相同,默认以系列所有数据点的标准偏差除以系列数据点个数的平方根来设定数据点误差线线长。

e)自定义:可以指定误差线对应的单元格区域来设定误差线长度,该方式可以使误差线具有不定长度及不定偏移方向的作用,使用起来灵活度相当高。由于误差线元素不支持对Excel图表系列的单个数据点进行设置,使用自定义功能即可解决这个问题。

:图5.3-8的e自定义指定的单元格数值。

Excel图表元素:数据点与数据标签

选中一个图表系列,鼠标单击该系列中的一个数据点,该数据点即会被选中。Excel 2003支持使用拖曳的方式,改变一个在非三维直角坐标系中,系列的数据点位置(图5.3-1所示是XY散点图系列使用该方法的演示)。当该数据点在坐标系中的位置被改变时,图表系列所引用的单元格数值数据就会被改变,但在Excel 2007/2010中已经不再支持该方式。:该方式仅支持和数值坐标平行的方向上进行拖曳。

Excel 2003数据点的拖曳

图5.3-1 Excel 2003数据点的拖曳

Excel 2003对于图表系列为公式和定义名称引用,会自动调用单变量求解对话框,如图5.3-2所示。当调用该对话框之后,Excel 2003拖曳结果将不会更新到图表和相应的系列引用中去。

Excel 2003单变量求解

图5.3-2 Excel 2003单变量求解

当鼠标选中一个图表系列,在Excel 2003中,单击鼠标右键>数据系列格式>数据标志;在Excel2007/2010中,图表工具>布局>数据标签,选中相应的复选框,即可显示该系列所有数据点的数据标签,如图5.3-3[Excel 2003]和图5.3-4[Excel 2007/2010]。在Excel 2007/2010中也可单击鼠标右键,通过[添加数据标签]/[设置数据标签]来设置,如图5.3-5所示。当然也可仅给指定的数据点设置数据标签,前提是必须选中相应的数据点。在Excel 2003中,也可以视情况选中图表区,在[图表选项]的[数据标志]中设置图表中所有系列的数据标签。

Excel 2003系列数据标签设置

图5.3-3 Excel 2003系列数据标签设置

Excel 2007/2010数据标签的设置菜单

图5.3-4 Excel 2007/2010数据标签的设置菜单

Excel 2007/2010系列数据标签的设置

图5.3-5 Excel 2007/2010系列数据标签的设置

图表元素:图表视觉表达元素相互关系

图表视觉表达元素间有各种不同的关系(如图3.1-8所示),相同的数据,不同元素间的关系,会给人不同的感知效果,通过排列和组合这些元素关系,从而构成图表表达故事的结构。

图表元素相互关系示意

图3.1-8 图表元素相互关系示意

❶ 分离 不接触,有一定距离,主要体现分组效果,弱化两两对比。

❷ 接触 边缘正好相切,主要用来强化分组的两两对比。

❸ 结合 相互之间结合成为较大的新形状,主要用来强化趋势效果。

❹ 交叠 相互间交叠产生上下前后左右的空间层次关系,主要体现分组效果及其两两对比。

❺ 重合 元素间相互重合,变为一体,主要强调强弱关系及其具体差异。

❻ 透叠 不强调上下前后空间关系的透明性相互交叠,主要体现进度和目标达成。

这些关系促使视觉思维能快速理清元素间的逻辑联系,有效帮助读者迅速理解图表所反映的数据状态。

图表元素:依照图表功能对Excel图表元素的分类

根据Excel图表元素和图表功能的关联程度,图3.1-7给出了元素分类的划分示意。

图表元素示意及分类

图3.1-7 图表元素示意及分类

  1. 视觉表达元素:是表达和图表诉求相一致的数据形态核心元素,一般情况下指主图表系列。
  2. 视觉参照元素:是视觉表达元素的参考基准,主要指坐标轴、网格线和作为辅助图表系列的目标线、控制线等。
  3. 辅助表达元素:辅助说明视觉表达元素的图形元素,主要指数据标签、图例。
  4. 作图概念元素:与诉求无关,只和作图相关,主要指作图过程被无线或无数据点标识处理的元素,不在图表上直接显示,却实际存在。

处理好不同分类的元素层次关系,可以更好地实现图表功能,减少不必要的视觉干扰。比如在图表中属于视觉参考元素的网格线,设置太过醒目就会喧宾夺主;图表中设置满篇的数据标签也是弊大于利。有时高低点连线、垂直线、涨跌柱线等会取代主图表系列,变为视觉表达元素,这时其粗细、颜色设置就必须保证醒目和直观。

图表元素:制作图表时Excel图表元素的逻辑关系

在Excel图表中,由一组相同或相似形态组成的集合为基本图表元素,单个组成单元也是基本图表元素。它是Excel图表构成的最小单位,例如:数据系列、数据标签、数值和分类坐标轴、网格线、图例、误差线、趋势线等。

Excel中设置图表元素时遵循一定的逻辑关系,理解元素的逻辑关系有助于快速制作图表。图3.1-5列出了Excel图表元素的逻辑关系,其中:黄色的为宿主元素,浅绿色的为寄生元素,白色的为图表标签类元素。

图3.1-5 Excel图表元素从属与逻辑层次

  1. 数据表只与直角坐标系相关,雷达图、环形图、饼图均不被支持。
  2. 饼图和环形图不支持坐标轴。
  3. 高低点连线、垂直线、涨跌柱线只与折线图表系列相关。
  4. 系列连线只与柱、条形图表系列和子母饼图相关。
  5. 引导线只与饼图的数据标签相关。

了解和熟悉这种关系有利于我们快速制作图表,因为要使寄生元素显示,就必须先选中宿主元素,这些关系在Excel 2003制作图表时表现得较为明显,Excel 2007和2010的Ribbon新菜单弱化了这种逻辑关系(如图3.1-6所示),变得更加快捷和直观。

Excel2007和2010的Ribbon图表布局菜单

图3.1-6 Excel2007和2010的Ribbon图表布局菜单

图表的平面构成:点、线、面

视觉中看到的各式各样的形态,不管是自然形态还是几何形态,无论是抽象造型还是具象造型,都由点、线、面构成。了解和认识Excel图表处理点、线、面的机制,以及如何有效安排这些点、线、面是图表设计的基础。

我们看到的图表是点的放大和线的扫描,当有多个面叠加时,就会有立体感,这一切都是点、线、面的魅力。在Excel图表中,线中有点,面中有线(如图3.1-1所示);线可转换为点,在特定条件下,面积图可转换为线。

图3.1-1 Excel 2003中柱形和折线系列点线面的设置界面

点是图表最基本的组成,是图表中最细小的成分,在视觉中是最简洁的形态(如图3.1-2所示)。点与面的概念由相互比较而形成,通过它在面积和方向上的改变,可以形成图表上的线及面。同样是一个圆,如果布满整个图表画面,就是面;如果在图表中多处出现,则可以理解为点。

各种以点为基础的图表

图3.1-2 各种以点为基础的图表

在图表中,点有提示及引导视线的作用。点最重要的功能就是表明位置和进行视觉聚集,在图表上的单个点,与其他元素相比,最容易吸引人视线。小面积单个元素或者两个以上的非线类元素如果同时出现在一个图表中,我们都可以将其视为点。

点可以有各式形状、不同的面积;但在图表中,点的位置关系重于面积关系,视觉不会去关注单个点的面积大小;两个以上的点,不同的对应关系,如并列、上下重叠、大小不同对比等,会形成不同的视觉感受;更多的点可以形成点线,三个以上不在同一条线上的点可以形成面,由点构成的面在视觉中更多呈现的是面特征属性;当单个点在视觉中面积的关系大于位置关系时,点则被视为面,最典型的是气泡图。

线

图表中的线由很多沿着相同方向的点紧密排列在一起形成,或者可看作是点移动时所经过的轨迹(如图3.1-3所示)。线有很明显的长度,但只有很细小的宽度,占有一定面积。线可以指示方向及位置,并形成面的边缘,比如柱形系列的柱形边框。

各种以线为基础的图表

图3.1-3 各种以线为基础的图表

借助线的属性状态,有助于调节图表的视觉观感。贯穿图表的直线会分割图表画面;图表中的线条有时具有时间性,当线条从一头传递到另一头,时间就在这条线上流动;线的外型有长短、粗细、深浅、强弱、直接、转折、顿挫等变化,会给读者以力量、速度、连续、流畅、移动、纤巧、厚重、弹力等心理感受。制作图表时,线条的走向及形态,会影响视觉思维的判断,因此线条的宽度,以及两端的形态设置需留意。

在图表中当线的起点与终点碰撞汇合时,线就会消失,成为有面积的面(如图3.1-4所示)。与点相比,它是图表中相对较大的元素。面是体的基本单元,面的组合及连接会形成体,或组成形状。

各种以面为基础的图表

图3.1-4 各种以面为基础的图表

点和面之间没有绝对的区分,强调位置关系时为点,强调形状和不同色彩间的比例关系时为面,比如气泡图。多个相同属性的面会产生群组,比如相同颜色的柱状系列。群组化的面有较强的视觉层次感。最安祥平和的面是圆形,如饼图。