MATLAB | 全网唯一 MATLAB双向弦图(有向弦图)绘制
创始人
2024-02-08 14:24:57
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绘制效果

下面这款弦图我已经出了很久了,也陆陆续续增添了新的功能和修了一些bug:

甚至还用它做出了一些复刻,分成两组的弦图有了后就有很多人在催双向的弦图,今天附带超详细解说slandarer自行研发的双向弦图工具函数终于来啦~


详细教程

0 数据准备

数据应准备全是非负数值的方形矩阵,矩阵第i行第j列表示由类i流向类j,第j行第i列表示由类j流向类i,也就是说矩阵是非对称的,可以同时统计两个类互相的数据流动,这里构造个随机数矩阵:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);

1 基础绘图

两行代码搞定~

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat);
BCC=BCC.draw(); 

2 方向箭头

两侧都是弧形仅仅靠颜色不容易区分流入还是流出,因此可在创建对象时将Arrow属性设置为'on'

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw(); 

3 绘图间隙

通过Sep属性可调整绘图间隙,例如设置为特别小的1/120:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on','Sep',1/120);
BCC=BCC.draw(); 

4 添加刻度

通过tickState函数设置显示或者隐藏刻度:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw(); % 添加刻度
BCC.tickState('on')

5 修改标签

标签名字默认为C1,C2,C3,...可以通过Label属性进行修改例如:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);% 添加标签名称
NameList={'CHORD','CHART','MADE','BY','SLANDARER','MATLAB'};
BCC=biChordChart(dataMat,'Label',NameList,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw();

6 旋转标签

懒得集成进函数里了,请使用以下这段稍显麻烦的代码:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);% 添加标签名称
NameList={'CHORD','CHART','MADE','BY','SLANDARER','MATLAB'};
BCC=biChordChart(dataMat,'Label',NameList,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw();% 以下代码用来旋转标签
% The following code is used to rotate the label
textHdl=findobj(gca,'Type','Text');
for i=1:length(textHdl)if textHdl(i).Rotation<-90textHdl(i).Rotation=textHdl(i).Rotation+180;endswitch truecase textHdl(i).Rotation<0&&textHdl(i).Position(2)>0textHdl(i).Rotation=textHdl(i).Rotation+90;textHdl(i).HorizontalAlignment='left';case textHdl(i).Rotation>0&&textHdl(i).Position(2)>0textHdl(i).Rotation=textHdl(i).Rotation-90;textHdl(i).HorizontalAlignment='right';case textHdl(i).Rotation<0&&textHdl(i).Position(2)<0textHdl(i).Rotation=textHdl(i).Rotation+90;textHdl(i).HorizontalAlignment='right';case textHdl(i).Rotation>0&&textHdl(i).Position(2)<0textHdl(i).Rotation=textHdl(i).Rotation-90;textHdl(i).HorizontalAlignment='left';end
end

7 颜色的设置

可在draw绘图之前设置CData属性修改颜色,例如:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);ColorList=[127,91,93;153,66,83;95,127,95;9,14,10;78,70,83;0,0,0]./255;
BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on','CData',ColorList);
BCC=BCC.draw();

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on','CData',bone(9));
BCC=BCC.draw();

值得一提的是如果CData设置为空集,则会随机生成颜色:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on','CData',[]);
BCC=BCC.draw();

8 弧块及弦属性设置

通过

  • BCC.setSquareN
  • BCC.setChordN

设置第n个弧块或第n类弦的属性,Patch对象具有的属性均可被设置,比如如果没提前定义颜色,可以比较麻烦的修改颜色:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw();ColorList=lines(6);
for i=1:6BCC.setSquareN(i,'FaceColor',ColorList(i,:))BCC.setChordN(i,'FaceColor',ColorList(i,:))
end

使用函数:

  • setChordMN

函数可以单独修饰类m到类n的属性,例如找到比较大的弦并将边缘标记为红色:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw();% 标记最大值弦
[m,n]=find(dataMat==max(max(dataMat)));
for i=1:length(m)BCC.setChordMN(m(i),n(i),'EdgeColor',[.8,0,0],'LineWidth',2)
end

9 字体设置

通过:

  • setFont

函数进行字体设置:

dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw();% 修改字体,字号及颜色
BCC.setFont('FontName','Cambria','FontSize',30,'Color',[0,0,.8])


封面绘制

封面1

% @author : slandarer
% 公众号  : slandarer随笔
% 知乎    : slandarer
dataMat=randi([0,8],[6,6]);BCC=biChordChart(dataMat,'Arrow','on');
BCC=BCC.draw();% 添加刻度
BCC.tickState('on')% 修改字体,字号及颜色
BCC.setFont('FontName','Cambria','FontSize',17)

封面2

% @author : slandarer
% 公众号  : slandarer随笔
% 知乎    : slandarer
dataMat=randi([0,8],[6,6]);% 添加标签名称
NameList={'CHORD','CHART','MADE','BY','SLANDARER','MATLAB'};
BCC=biChordChart(dataMat,'Label',NameList,'Arrow','on','CData',bone(9));
BCC=BCC.draw();% 添加刻度
BCC.tickState('on')% 修改字体,字号及颜色
BCC.setFont('FontName','Cambria','FontSize',17,'Color',[0,0,.8])

非常短的代码就能绘制出效果不错的图!!

完整代码

classdef biChordChart
% @author : slandarer
% 公众号  : slandarer随笔
% 知乎    : slandarer
% =========================================================================
% Zhaoxu Liu / slandarer (2022). Digraph chord chart 有向弦图 
% (https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/121043-digraph-chord-chart), 
% MATLAB Central File Exchange. 检索来源 2022/11/22.propertiesaxarginList={'Label','Sep','Arrow','CData'}verMatlab   % MATLAB 版本: R2021a显示为2021,R2021b显示为2021.5dataMat     % 数值矩阵Label={}    % 标签文本% -----------------------------------------------------------squareHdl     % 绘制方块的图形对象矩阵nameHdl       % 绘制下方文本的图形对象矩阵chordMatHdl   % 绘制弦的图形对象矩阵thetaTickHdl  % 刻度句柄RTickHdl      % 轴线句柄thetaSet=[];Sep;Arrow;CDataendmethodsfunction obj=biChordChart(varargin)obj.Sep=1/10;obj.Arrow='off';obj.CData=[127,91,93;187,128,110;197,173,143;59,71,111;104,95,126;76,103,86;112,112,124;72,39,24;197,119,106;160,126,88;238,208,146]./255;if isa(varargin{1},'matlab.graphics.axis.Axes')obj.ax=varargin{1};varargin(1)=[];elseobj.ax=gca;end  % 获取版本信息tver=version('-release');obj.verMatlab=str2double(tver(1:4))+(abs(tver(5))-abs('a'))/2;if obj.verMatlab<2017hold onelsehold(obj.ax,'on')endobj.dataMat=varargin{1};varargin(1)=[];% 获取其他数据for i=1:2:(length(varargin)-1)tid=ismember(obj.arginList,varargin{i});if any(tid)obj.(obj.arginList{tid})=varargin{i+1};endend% 名称标签预设if isempty(obj.Label)||length(obj.Label)i}=['C',num2str(i)];endend% 调整不合理间隙if obj.Sep>1/10obj.Sep=1/10;end% 调整颜色数量if size(obj.CData,1)0&&rotation<180obj.nameHdl(i)=text(cos(theta3).*1.28,sin(theta3).*1.28,obj.Label{i},'FontSize',14,'FontName','Arial',...'HorizontalAlignment','center','Rotation',-(.5*pi-theta3)./pi.*180);elseobj.nameHdl(i)=text(cos(theta3).*1.28,sin(theta3).*1.28,obj.Label{i},'FontSize',14,'FontName','Arial',...'HorizontalAlignment','center','Rotation',-(1.5*pi-theta3)./pi.*180);endobj.RTickHdl(i)=plot(cos(theta).*1.17,sin(theta).*1.17,'Color',[0,0,0],'LineWidth',.8,'Visible','off');endfor i=1:numCfor j=1:numCtheta_i_1=sepLen/2+sum(ratioC(1:i))*baseLen+(i-1)*sepLen;theta_i_2=sepLen/2+sum(ratioC(1:i+1))*baseLen+(i-1)*sepLen;theta_i_3=theta_i_1+(theta_i_2-theta_i_1).*sum(abs(obj.dataMat(:,i)))./(sum(abs(obj.dataMat(:,i)))+sum(abs(obj.dataMat(i,:))));theta_j_1=sepLen/2+sum(ratioC(1:j))*baseLen+(j-1)*sepLen;theta_j_2=sepLen/2+sum(ratioC(1:j+1))*baseLen+(j-1)*sepLen;theta_j_3=theta_j_1+(theta_j_2-theta_j_1).*sum(abs(obj.dataMat(:,j)))./(sum(abs(obj.dataMat(:,j)))+sum(abs(obj.dataMat(j,:))));ratio_i_1=obj.dataMat(i,:);ratio_i_1=[0,ratio_i_1./sum(ratio_i_1)];ratio_j_2=obj.dataMat(:,j)';ratio_j_2=[0,ratio_j_2./sum(ratio_j_2)];if truetheta1=theta_i_2+(theta_i_3-theta_i_2).*sum(ratio_i_1(1:j));theta2=theta_i_2+(theta_i_3-theta_i_2).*sum(ratio_i_1(1:j+1));theta3=theta_j_3+(theta_j_1-theta_j_3).*sum(ratio_j_2(1:i));theta4=theta_j_3+(theta_j_1-theta_j_3).*sum(ratio_j_2(1:i+1));tPnt1=[cos(theta1),sin(theta1)];tPnt2=[cos(theta2),sin(theta2)];tPnt3=[cos(theta3),sin(theta3)];tPnt4=[cos(theta4),sin(theta4)];obj.thetaSet=[obj.thetaSet;theta1;theta2;theta3;theta4];if strcmp(obj.Arrow,'off')% 计算贝塞尔曲线tLine1=bezierCurve([tPnt1;0,0;tPnt4],200);tLine2=bezierCurve([tPnt2;0,0;tPnt3],200);tline3=[cos(linspace(theta2,theta1,100))',sin(linspace(theta2,theta1,100))'];tline4=[cos(linspace(theta4,theta3,100))',sin(linspace(theta4,theta3,100))'];else% 计算贝塞尔曲线tLine1=bezierCurve([tPnt1;0,0;tPnt4.*.96],200);tLine2=bezierCurve([tPnt2;0,0;tPnt3.*.96],200);tline3=[cos(linspace(theta2,theta1,100))',sin(linspace(theta2,theta1,100))'];tline4=[cos(theta4).*.96,sin(theta4).*.96;cos(theta3/2+theta4/2).*.99,sin(theta3/2+theta4/2).*.99;cos(theta3).*.96,sin(theta3).*.96];endobj.chordMatHdl(i,j)=fill([tLine1(:,1);tline4(:,1);tLine2(end:-1:1,1);tline3(:,1)],...[tLine1(:,2);tline4(:,2);tLine2(end:-1:1,2);tline3(:,2)],...obj.CData(i,:),'FaceAlpha',.3,'EdgeColor','none');elseendendend% 绘制刻度线tickX=[cos(obj.thetaSet).*1.17,cos(obj.thetaSet).*1.19,nan.*obj.thetaSet].';tickY=[sin(obj.thetaSet).*1.17,sin(obj.thetaSet).*1.19,nan.*obj.thetaSet].';obj.thetaTickHdl=plot(tickX(:),tickY(:),'Color',[0,0,0],'LineWidth',.8,'Visible','off');% 贝塞尔函数function pnts=bezierCurve(pnts,N)t=linspace(0,1,N);p=size(pnts,1)-1;coe1=factorial(p)./factorial(0:p)./factorial(p:-1:0);coe2=((t).^((0:p)')).*((1-t).^((p:-1:0)'));pnts=(pnts'*(coe1'.*coe2))';endend% -----------------------------------------------------------------% 方块属性设置function setSquareN(obj,n,varargin)set(obj.squareHdl(n),varargin{:});end% -----------------------------------------------------------------% 批量弦属性设置function setChordN(obj,n,varargin)for i=nfor j=1:size(obj.dataMat,2)set(obj.chordMatHdl(i,j),varargin{:});endendend% -----------------------------------------------------------------% 单独弦属性设置function setChordMN(obj,m,n,varargin)set(obj.chordMatHdl(m,n),varargin{:});end% -----------------------------------------------------------------% 字体设置function setFont(obj,varargin)for i=1:size(obj.dataMat,1)set(obj.nameHdl(i),varargin{:});endend% -----------------------------------------------------------------% 刻度开关function tickState(obj,state)for i=1:size(obj.dataMat,1)set(obj.RTickHdl(i),'Visible',state);endset(obj.thetaTickHdl,'Visible',state);endend
% -------------------------------------------------------------------------
% @author : slandarer
% 公众号  : slandarer随笔
% 知乎    : slandarer
% =========================================================================
% Zhaoxu Liu / slandarer (2022). Digraph chord chart 有向弦图 
% (https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/121043-digraph-chord-chart), 
% MATLAB Central File Exchange. 检索来源 2022/11/22.
end

这种圈圈的图的绘制代码写起来真的费脑子,希望大家该点赞的点赞,该在看的在看!!

未经允许本代码请勿作商业用途,引用的话可以引用我file exchange上的链接,可使用如下格式:

Zhaoxu Liu / slandarer (2022). Digraph chord chart 有向弦图 (https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/121043-digraph-chord-chart), MATLAB Central File Exchange. 检索来源 2022/11/22.

若转载请保留以上file exchange链接及本文链接!!!!!

完整代码:

链接:https://pan.baidu.com/s/1y7DoWjTjkxvPl4ste-nv1w?pwd=slan
提取码:slan

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