詳解Matlab如何繪制桑基圖

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這次主要是分享自己寫的一個函數，用來繪制桑基圖，效果大概是下面這樣子：

先說明函數(sankey2)怎麼用，函數完整代碼放在博客最後

詳細用法

1 使用示例

新建一個m文件，運行如下代碼

List={'a1',1,'A';
      'a2',1,'A';
      'a3',1,'A';
      'a3',0.5,'C';
      'b1',1,'B';
      'b2',1,'B';
      'b3',1,'B';
      'c1',1,'C';
      'c2',1,'C';
      'c3',1,'C';
      'A',2,'AA';
      'A',1,'BB';
      'B',1.5,'BB';
      'B',1.5,'AA';
      'C',3.5,'BB';
      };
axis([0,2,0,1])
sankeyHdl=sankey2([],'XLim',[0,2],'YLim',[0,1],'PieceWidth',0.15,'List',List,'Color',[0.3,0.3,0.7])

2 輸入參數

2.1 必要輸入參數

必要參數一共有四個，第一個就是流量表(‘List’)，可以從excel裡導入，也可以像下圖這樣直接寫在cell數組裡：

List={'a1',1,'A';
      'a2',1,'A';
      'a3',1,'A';
      'a3',0.5,'C';
      'b1',1,'B';
      'b2',1,'B';
      'b3',1,'B';
      'c1',1,'C';
      'c2',1,'C';
      'c3',1,'C';
      'A',2,'AA';
      'A',1,'BB';
      'B',1.5,'BB';
      'B',1.5,'AA';
      'C',3.5,'BB';
      };

另外三個參數為，x軸范圍(‘xLim’),y軸范圍(‘YLim’),以及函數第一個參數，要繪制圖像的axes，要畫在當前窗口可以將第一個參數寫作[]或者gca

2.2 修飾參數

主要有以下幾個，不寫時用省缺值替換

  • Color 方塊顏色
  • EdgeColor 方塊邊緣顏色
  • FontSize 字號
  • FontColor 字體顏色
  • PieceWidth 方塊寬度
  • Margin 桑基圖距離邊緣距離
  • Sep 縱向空白占方塊總長度比例

其中Color可以是個nx3大小的矩陣，矩陣中數值范圍為[0,1]，例如：

List={'a1',1,'A';
      'a2',1,'A';
      'a3',1,'A';
      'a3',0.5,'C';
      'b1',1,'B';
      'b2',1,'B';
      'b3',1,'B';
      'c1',1,'C';
      'c2',1,'C';
      'c3',1,'C';
      'A',2,'AA';
      'A',1,'BB';
      'B',1.5,'BB';
      'B',1.5,'AA';
      'C',3.5,'BB';
      };
axis([0,2,0,1])
colorList=[0.4600    0.5400    0.4600
    0.5400    0.6800    0.4600
    0.4100    0.4900    0.3600
    0.3800    0.5300    0.8400
    0.4400    0.5900    0.8700
    0.5800    0.7900    0.9300
    0.6500    0.6400    0.8400
    0.6300    0.6300    0.8000
    0.5600    0.5300    0.6700
    0.7600    0.8100    0.4300
    0.5600    0.8600    0.9700
    0.7800    0.5900    0.6500
    0.8900    0.9100    0.5300
    0.9300    0.5600    0.2500];
sankeyHdl=sankey2([],'XLim',[0,2],'YLim',[0,1],'PieceWidth',0.15,'List',List,'Color',colorList)

3 輸出

函數的輸出如下：

nameList就是每一個元素的名稱，block是每一個方塊的圖形對象，connect是每一個連接的圖形對象，txt是每一個標簽的文本對象，我們可以做出以下操作：

圖形對象和文本對象原本自帶的屬性依舊可以用(顏色，位置，透明度，邊緣粗細等等)
假設我們編寫瞭如下代碼的基礎上，我們嘗試對對象進行操作：

List={'a1',1,'A';
      'a2',1,'A';
      'a3',1,'A';
      'a3',0.5,'C';
      'b1',1,'B';
      'b2',1,'B';
      'b3',1,'B';
      'c1',1,'C';
      'c2',1,'C';
      'c3',1,'C';
      'A',2,'AA';
      'A',1,'BB';
      'B',1.5,'BB';
      'B',1.5,'AA';
      'C',3.5,'BB';
      };
axis([0,2,0,1])
sankeyHdl=sankey2([],'XLim',[0,2],'YLim',[0,1],'PieceWidth',0.15,'List',List,'Color',colorList)

操作1 把第四個方塊顏色變為紅色

sankeyHdl.block(4).FaceColor=[0.8,0.3,0.3];

操作2 把第10個方塊的第一個連接變為紅色

sankeyHdl.connect(10,1).FaceColor=[0.8,0.3,0.3];

操作3 把第11個標簽文本放大

sankeyHdl.txt(11).FontSize=40;

函數完整代碼

function sankeyHdl=sankey2(varargin)
if strcmp(get(varargin{1},'type'),'axes' )
    ax=varargin{1};
else
    ax=gca;
end
hold(ax,'on')

%若未設置，則圖像的初始值==================================================
prop.Color=[0,0,0];
prop.FontSize=10;
prop.FontColor=[0,0,0];
prop.Xlim=[0,1];
prop.YLim=[0,1];
prop.PieceWidth=0.15;
prop.List=[];
prop.Margin=0.05;
prop.Sep=1/8;
prop.EdgeColor=[0 0 0];

%從可變長度變量中提取有用信息==============================================
for i=1:length(varargin)
    tempVar=varargin{i};
    if ischar(tempVar)&&length(tempVar)>1
        prop.(tempVar)=varargin{i+1};
    end
end

%流量矩陣構建==============================================================
nameList=unique([prop.List(:,1);prop.List(:,3)],'stable');
blockMat=zeros(length(nameList));
for i=1:size(prop.List,1)
    s=strcmp(nameList,prop.List(i,1));
    e=strcmp(nameList,prop.List(i,3));
    blockMat(s,e)=prop.List{i,2};
end
totalFlow=max([sum(blockMat,1);sum(blockMat,2)'],[],1);


%劃分桑基圖層次============================================================
List_L=prop.List(:,1);
List_R=prop.List(:,3);
prop.layer=[];layerRoot=[];n=1;
for i=length(List_R):-1:1
    if ~any(strcmp(List_L,List_R{i}))
        layerRoot=[layerRoot;find(strcmp(nameList,List_R{i}))];
    end
end
layerRoot=unique(layerRoot,'stable');
while ~isempty(List_L)
    layer_n=[];
    for i=length(List_L):-1:1
        if ~any(strcmp(List_R,List_L{i}))
            layer_n=[layer_n;find(strcmp(nameList,List_L{i}))];
            List_L(i)=[];
            List_R(i)=[];
        end
    end
    layer_n=unique(layer_n,'stable');
    prop.layer(length(layer_n),n)=0;
    prop.layer(1:length(layer_n),n)=layer_n;
    n=n+1;
end
prop.layer(length(layerRoot),n)=0;
prop.layer(1:length(layerRoot),n)=layerRoot;
prop.layerNum=size(prop.layer,2);




%繪制方塊==================================================================
baseBlockX=[0,1,1,0];
baseBlockY=[0,0,1,1];
bnul=max(sum(prop.layer~=0,1));   %block number upper limit
baseLenY=(diff(prop.YLim)-2*prop.Margin)/(bnul+(bnul-1)*prop.Sep)*bnul;
baseLenX=(diff(prop.XLim)-2*prop.Margin)/(prop.layerNum-0.5);
colorIndex=1;
for i=1:prop.layerNum
    tempY=prop.Margin;
    elemSet=prop.layer(prop.layer(:,i)~=0,i);
    flowSet=totalFlow(elemSet);
    offSet=(diff(prop.YLim)-2*prop.Margin-baseLenY/length(elemSet)*((length(elemSet)+(length(elemSet)-1)*prop.Sep)))/2;
    for j=1:length(elemSet)
        tempLenY=baseLenY./sum(flowSet).*flowSet(j);
        
        sankeyHdl.block(prop.layer(j,i))=...
        fill(baseBlockX.*prop.PieceWidth+prop.Margin+(i-1)*baseLenX,...
            baseBlockY.*tempLenY+tempY+offSet,...
            prop.Color(colorIndex,:),'EdgeColor',prop.EdgeColor);
        
        tempY=tempY+tempLenY+baseLenY/length(elemSet)*prop.Sep;
        colorIndex=mod(colorIndex,size(prop.Color,1))+1;
    end
end

%繪制連接
layerList=prop.layer(:);
for i=1:length(nameList)
    for j=i:length(nameList)
        if blockMat(i,j)~=0
            Hdl_L=sankeyHdl.block(i);
            Hdl_R=sankeyHdl.block(j);
            list_L=find(blockMat(i,:)~=0);
            list_R=find(blockMat(:,j)~=0);
            [~,pl,~]=intersect(layerList,list_L(:));
            [~,pr,~]=intersect(layerList,list_R(:));
            list_L=layerList(sort(pl));
            list_R=layerList(sort(pr));
            flow_L=blockMat(i,list_L);
            flow_R=blockMat(list_R,j);
            XData_L=Hdl_L.XData;YData_L=Hdl_L.YData;
            XData_R=Hdl_R.XData;YData_R=Hdl_R.YData;
            xx=[XData_L(1:2);XData_R(1:2)]';
            k_L=find(list_L==j);
            k_R=find(list_R==i);
            yy=[YData_L(1:2)+(YData_L(3:4)-YData_L(1:2))./sum(flow_L).*sum(flow_L(1:k_L-1));
                YData_R(1:2)+(YData_R(3:4)-YData_R(1:2))./sum(flow_R).*sum(flow_R(1:k_R-1))]';
            xxq=XData_L(2):0.01:XData_R(1);
            yyq=interp1(xx,yy,xxq,'pchip');
            tempColor=Hdl_L.FaceColor;
            width=(YData_R(3)-YData_R(1))./sum(flow_R).*flow_R(k_R);
             sankeyHdl.connect(i,k_L)=...
            fill([xxq,xxq(end:-1:1)],[yyq,yyq(end:-1:1)+width],tempColor,'EdgeColor','none','FaceAlpha',0.3);
        end    
    end
end

%繪制文本
for i=1:prop.layerNum
    tempY=prop.Margin;
    elemSet=prop.layer(prop.layer(:,i)~=0,i);
    flowSet=totalFlow(elemSet);
    offSet=(diff(prop.YLim)-2*prop.Margin-baseLenY/length(elemSet)*((length(elemSet)+(length(elemSet)-1)*prop.Sep)))/2;
    for j=1:length(elemSet)
        tempLenY=baseLenY./sum(flowSet).*flowSet(j);
        
        sankeyHdl.txt(prop.layer(j,i))=...
        text(prop.PieceWidth+prop.Margin+(i-1)*baseLenX,tempLenY/2+tempY+offSet,[' ',nameList{elemSet(j)}],...
            'FontSize',prop.FontSize,'Color',prop.FontColor);
        
        tempY=tempY+tempLenY+baseLenY/length(elemSet)*prop.Sep;
    end
end
sankeyHdl.nameList=nameList';
end

使用示例代碼

List={'零食',300,'食品開銷';
      '飲料',150,'食品開銷';
      '水果',250,'食品開銷';
      '食堂',600,'食品開銷';
      '外賣',400,'食品開銷';
      '水費',90,'住宿開銷';
      '電費',90,'住宿開銷';
      '網費',120,'住宿開銷';
      '食品開銷',1700,'開銷';
      '住宿開銷',300,'開銷'};
axis([0,2,0,1])
sankeyHdl=sankey2([],'XLim',[0,2],'YLim',[0,1],'PieceWidth',0.15,'List',List,'Color',colorList)

sankeyHdl.block(4).FaceColor=[0.8,0.3,0.3];
sankeyHdl.txt(4).FontSize=40;

試試證明還是方塊畫細一點顯得高級，修飾一下：

以上就是詳解Matlab如何繪制桑基圖的詳細內容，更多關於Matlab桑基圖的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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