Диаграммы структуры

Директор по визуальным концепциям компании McKinsey Джин Желязны знает о своей работе все. Это неудивительно: за 55 лет жизни, которые он посвятил изучению диаграмм и других способов визуализации, он накопил достаточный опыт, которым поделился в книге «Говори на языке диаграмм».

Нашим читателям - месяц на Bookmate бесплатно: введите промокод RUSBASE по ссылке http://bookmate.com/code .

Шаг 3. От сравнения к диаграмме – выберете тип диаграммы

Каждому типу сравнения соответствует определенный вид диаграмм. Подбирайте тип визуализации, исходя из типа сравнения.

Формулируем идею

Построение диаграмм начинается с формулирования основной мысли, которую вы хотите донести до аудитории с ее помощью. Основная идея - ответ на вопрос, что именно показывают нам данные и как они связаны между собой.

Самый простой способ сформулировать главную мысль - вынести ее в заголовок диаграммы.

Заголовок должен быть конкретным и нести в себе ответ на вопрос, который вы ставите перед аудиторией. При подборе слов используйте количественные и качественные характеристики и старайтесь избегать общих фраз и выражений.

Примеры конкретных и общих заголовков

Не забывайте главное правило: одна диаграмма - одна идея. Не старайтесь на одном графике показать все найденные вами связи и мысли. Такие диаграммы будут перегруженными и сложными для восприятия.

Определяем тип сравнения

Любую мысль и идею можно выразить при помощи одного из пяти типов сравнения. Ваша задача - правильно выбрать тип сравнения и подобрать к нему соответствующую диаграмму.

Небольшая подсказка:

Покомпонентное сравнение – ваши данные показывают определенную долю по отношению к целому.

Позиционное сравнение – вы хотите показать, как данные соотносятся друг с другом.

Временное сравнение – вы показываете, как данные изменяются во времени.

Частотное сравнение – вы хотите показать, какое количество объектов попадает в определенные диапазон.

Корреляционное сравнение – вы показываете, как данные зависят друг от друга.

Выбираем идеальную диаграмму

Каждому из типов сравнения соответствует свой вид диаграмм. Именно от его правильного выбора зависит понятность восприятия визуализированных данных.

Всего существует пять типов диаграмм и некоторые их вариации и комбинации:

1. Круговая диаграмма

Знакомый всем «пирог» – самый используемый тип диаграмм. По мнению Джина, это неоправданно, поскольку этот тип наименее практичен и должен составлять немногим более 5% всех диаграмм в презентациях.

2. Линейчатая диаграмма

Отдельные значения в этой диаграмме представлены полосами различной длины, расположенными горизонтально вдоль оси Х. По мнению автора, это самая недооцененная диаграмма, наиболее гибкий и универсальный тип, который должен был бы составлять 25% всех используемых диаграмм.

3. Гистограмма

Количественные соотношения некоторого показателя представлены в виде прямоугольников, площади которых пропорциональны. Чаще всего для удобства восприятия ширину прямоугольников берут одинаковую, при этом их высота определяет соотношения отображаемого параметра.

4. График

Знакомые всем со школы линейные графики состоят из точек на координатной сетке, соединенных линиями. Используются для характеристики вариации, динамики и взаимосвязи. Вместе с гистограммой должны составлять половину используемых диаграмм.

5. Точечная диаграмма

Она же диаграмма рассеивания, служит для размещения точек данных на горизонтальной и вертикальной оси с целью показать степень влияния одной переменной на другую. По мнению Желязны, ее должны использоваться в 10% случаев.

Не забывайте! Главная цель любой диаграммы - четко показать связи или зависимости между данными. Если иллюстрация не способна отразить взаимосвязи, лучше использовать таблицы.

Двойное сравнение

В некоторых случаях возникает необходимость показать на одном графике несколько типов сравниваемых данных и зависимость между ними.

В таких случаях необходимо определить основной тип сравнения и подбирать диаграмму на основании него. Например, если вы хотите показать вклад отдельных подразделений в общий доход компании в зависимости от месяцев, лучше использовать типы диаграмм для временного сравнения: график или гистограмму. А если вас больше интересует не изменение во времени, а конкретные достижения, используйте линейчатые диаграммы.

Помните: если на одной диаграмме не получается просто и понятно донести основную мысль, комбинируя данные, лучше использовать два отдельных виджета.

Шкалы, легенды и другие надписи

Идеальная диаграмма понятна для восприятия без дополнительной информации на ней. Однако это не означает, что вы не можете использовать шкалу или легенду, чтобы лучше донести основную мысль.

Главные правила при добавлении дополнительной информации:

Они не перегружают диаграмму.

Они не отвлекают от основной картинки.

Они дополняют диаграмму.

Конкретные примеры для каждого из типов сравнения и диаграмм вы можете найти в книге или использовать их электронную версию на сайте издательства.

— В некотором смысле, показывая человеку круговую диаграмму, вы можете оскорбить его интеллектуальные способности

К. Г. Карстен, «Диаграммы и графики» (1923)

Первые негативные выпады в сторону круговых (секторных) диаграмм начались более 100 лет назад. В 1914 году инженер и сторонник визуализации, Виллард Бринтон (Willard Brinton), опубликовал работу под названием «Графические методы», которую принято считать первой книгой о правильной визуализации данных для широкой аудитории. Он был Эдвардом Тафтом своего времени: пропагандистом наглядного обмена информацией и памфлетистом плохих форм.

Значительная часть книги Бринтона предостерегает читателей от использования круговых диаграмм (pie chart). В самой первой главе, описывая «составные элементы», автор объясняет:

«Круговая диаграмма, вероятно, используется гораздо чаще, чем любая другая форма, для демонстрации пропорций элементов. Однако, круг с секторами — это далеко не оптимальная форма, поскольку он и близко не обладает такой же выразительностью, как столбиковые диаграммы. Недостатком секторного представления является невозможность размещения частей таким образом, чтобы их можно было легко сравнить или просуммировать».

С тех пор, как Бринтон написал эти слова, многие статистики и эксперты в области визуализации выступили против секторных диаграмм и настаивали на использовании различных альтернатив. Хотя изначально в своих суждениях критики апеллировали к логике, за последние 40 лет они отыскали экспериментальные доказательства, которые указывают на неполноценность таких диаграмм в плане точности передачи информации.

Тем не менее, круговые диаграммы остаются весьма востребованными. Крупные издательства и медиа-корпорации, например, The Walt Street Journal и Target Corporation, до сих пор используют их, чтобы отображать свои данные. Кроме того, некоторые веб-ресурсы также задействуют этот довольно спорный графический метод.

Чтобы понять суть проблемы, вернемся к ее истокам и рассмотрим аргументы сторонников и критиков секторных диаграмм.

История возникновения

Отцом современной визуализации данных можно по праву назвать Уильяма Плейфэра (William Playfair). Он родился в Шотландии в 1759 году и вел очень увлекательный образ жизни. Плейфэр принимал участие во взятии Бастилии, внес свой вклад в развитие телеграфа и, конечно же, опубликовал первую круговую диаграмму. Он также является создателем столбиковой и линейной диаграмм.

Круговая диаграмма является одной из многих инноваций шотландского «мошенника» Уильяма Плейфэра

На рубеже XVIII века, использование иллюстраций в серьезной интеллектуальной литературе считалось слишком детским подходом. Но, как свободно мыслящего человека, Плейфэра это не остановило.

В 1801 году он опубликовал «Статистический Бревиарий» (Statistical Breviary) — книгу, посвященную демографическим и экономическим данным европейских государств. В этой работе, которая содержала первую круговую диаграмму, Плейфэр аргументирует ценность использования графических элементов: «Создание визуального образа для наших глаз при сохранении всех пропорций и размеров — это наиболее оптимальный и читабельный способ выражения определенной идеи».

Секторная диаграмма, опубликованная на страницах «Статистического Бревиария», показана ниже. На ней изображены доли земельных участков Турецкой Империи, расположенных в Азии, Африке и Европе тех времен. Этот рисунок принято считать первой круговой диаграммой, где идея о целом была представлена в виде круга, а для различия секторов использовался цвет.

Распределение площади Турецкой Империи является первой известной секторной диаграммой

Но как Плейфэр пришел к такой идее?

Некоторые эксперты считают, что секторная диаграмма обязана своим появлением кругам, которые использовались для представления понятий в философии и математике. Брат Плейфэра, Джон, был уважаемым математиком и ученым. Вполне вероятно, что Уильям увидел разделенный круг, изображающий составные части категории, в одной из его работ. Математики и философы применяют этот тип иллюстрации еще с XIV века.

Пример использования круга для представления составных частей в XIV веке

Секторная диаграмма, впрочем как и другие инновации Плейфэра, обрела широкое распространение не сразу. В то время Уильяма считали «мошенником» и нечистым на руку бизнесменом, поэтому, как правило, его идеи игнорировались.

Так продолжалось до 1850-х годов, пока круговая диаграмма не обрела еще одного важного сторонника — французского инженера Чарльза Джозефа-Минарда (Charles Joseph-Minard), который подтвердил эффективность данного метода. Минард был «пионером» статистических графиков и, по мнению многих, создателем самых гениальных методик визуализации данных.

Будучи в первую очередь картографом, Минард дополнил круговыми диаграммами свои карты. На размещенном ниже примере он изобразил в виде таких диаграмм количество мяса, поставляемого в парижские магазины из различных регионов Франции. Размер круга представляет общее количество мяса, и каждый круг разделен пропорционально на доли баранины, телятины и говядины:

Карта, созданная пионером визуализации данных Чарльзом Джозефом-Минардом в 1858 году, с использованием круговых диаграмм

Изобретение секторной диаграммы иногда ошибочно приписывают легендарной британской медсестре и общественному деятелю Флоренс Найтингейл (Florence Nightingale). В 1858 году она распределила причины смертности британских солдат в Крымской войне по месяцам. Флоренс использовала эту диаграмму, чтобы убедить правительство Великобритании улучшить санитарные условия и питание в военных лагерях.

Несмотря на то, что ее чертеж смотрится очень мощно и убедительно, на самом деле он не является круговой диаграммой. Это так называемая областная диаграмма (polar-area chart), в которой круг делится на ровные части, но их длина зависит от величины переменной:

Областная диаграмма Флоренс Найтингейл, которую часто путают с круговой диаграммой

Критика в адрес круговой диаграммы

Первые сто лет истории круговой диаграммы были мирным временем, но буря уже надвигалась. Слова Бринтона, которые мы цитировали в начале поста, являются самым ранним примером критики в сторону данной инновации, но к 1920 году в мире появилось еще больше литературы, резко осуждающий этот метод.

В 1923 году американский экономист Карл Густав Карстен (Karl G. Karsten) согласился с предупреждением Бринтона касательно секторных диаграмм. Заявления Карстена в его книге «Диаграммы и графики» (Charts and Graphs) удивительно похожи на те, что мы слышим сегодня:

«У секторной диаграммы очень много недостатков. Во-первых, человеческий глаз не может нормально сравнить длину дуги окружности, поскольку секторы направлены в различные стороны. Во-вторых, человеческое зрение не приспособлено к сравнению углов в принципе…

Наконец, невозможно эффективно оценить величину областей, особенно если они представлены в виде неравномерных секторов в круге. Не существует способа, который бы позволял сравнивать компоненты круглой фигуры так же быстро и точно, как части прямой линии или столбца»

Однако, хотя подобные выпады звучали все чаще, статистик Вальтер Кросби Иллс (Walter Crosby Eells) отметил, что многие критические замечания основываются «исключительно на личных предпочтениях». Иллс и другие решили проверить это предположение.

Ранние исследования в этой области были направлены на то, чтобы выяснить, пропорции какой разделенной фигуры — круга или столбца — люди определяют более точно. В ходе эксперимента 1927 года, проведенного Фредериком Крокстоном (Frederick Croxton) и Роем Страйкером (Roy Stryker), ученые попросили более 800 испытуемых угадать пропорции каждого компонента различных сегментированных фигур:

В данном случае пропорции практически идентичны.

Исследователи рассчитали среднюю погрешность предположений респондентов, но в этом эксперименте и многих других экспериментах ученым так и не удалось отыскать серьезных доводов, дискредитирующих круговые диаграммы. Сторонники данного типа визуализации до сих пор используют результаты проведенных в 1927 году исследований, чтобы аргументировать свою точку зрения.

Тем не менее, как отметил ученый Майкл Макдональд-Росс (Michael Macdonald-Ross) в обширном обзоре «Конфронтации круга и столбца», эти первоначальные эксперименты на самом деле не отображают реальное положение вещей. Несмотря на то, что сегментированный столбец в то время считался основной альтернативой кругу, сегодня специалисты практически всегда предлагают использовать гистограммы или точечные диаграммы.

Основной и, возможно, наиболее мощный удар по секторным диаграммам пришелся на 1980-е года, благодаря усилиям статистика Уильяма Кливленда (William Cleveland). Кливленд является автором новаторской книги «Элементы графических данных», в результате которой, как многие считают, визуализация данных обрела научную основу. Его работа не только описывает базовые «задачи восприятия», решаемые при просмотре диаграммы (например, суждения касаемо длины или площади), но и утверждает, с какими из них люди справляются лучше всего.

В эксперименте, проведенном в 1984 году, Кливленд и его друг, исследователь Роберт МакГилл (Robet McGill) тестировали круговую диаграмму. Вместо того, чтобы сравнивать ее с сегментированным столбцом, они сопоставили разделенный на части круг с его истинным конкурентом — гистограммой:.

В эксперименте Кливленда задачей восприятия гистограммы было определение позиции на шкале, а при просмотре круговых диаграмм — угол сегмента. Ученые обнаружили, что гипотез на счет высоты столбцов гистограммы были в 1,96 раз точнее, чем суждения, касающиеся угла. Кливленд отметил: «Круговые диаграммы не обеспечивают эффективную передачу информацию о разнице значений».

После этого, статистик Наоми Роббинс (Naomi Robbins) проводила исследования, чтобы понять, почему мы так плохо определяем углы. В книге «Создание более эффективных графиков» (Creating More Effective Graphs) она пишет, что, как правило, люди склонны недооценивать острые углы и переоценивать тупые. Роббинс также утверждает, что сегменты круга, направленные в стороны, кажутся большими, чем те, что размещены вверху или внизу.

Это исследование подбодрило ярых противников секторных диаграмм, к которым относятся и сегодняшние ведущие специалисты в области визуализации данных — Эдвард Тафт (Edward Tuft) и Стивен Фью (Spethen Few). Тафт пишет: «Таблица практически всегда лучше, чем дурацкая круговая диаграмма, а Фью добавляет: «Пироги можете оставить на десерт» (pie — пирог по-английски).

Кроме того, круговые диаграммы постоянно высмеиваются популярными СМИ, например, в Washington Post, и в New York Times:

Круговая диаграмма, демонстрирующая эффективность круговой диаграммы

Тем не менее, у этого инструмента есть и свои защитники.

Доводы в защиту круговой диаграммы

По мнению многих пользователей, основным преимуществом круговой диаграммы является то, что все сегменты выглядят частью чего-то целого. К примеру, рассматривая график населения страны, распределенного по возрастным группам, зритель понимает, что представленные данные касаются всех людей, проживающих в этой стране. Это допущение не будет столь очевидным в случае с гистограммами.

Некоторые ученые также оспаривают эмпирическую литературу, которая резко критикует секторные диаграммы. Пожалуй, ни один человек не потратил больше времени на поиск аргументов в пользу этих диаграмм, чем психолог Ян Спенс (Ian Spence). В своей книге «Возникновение и использование статистических диаграмм (No Humble Pie: The Origins and Usage of a Statistical Chart) он активно защищает этот осуждаемый многими визуальный элемент.

Спенс утверждает, что исследования восприятия «пирожковых» диаграмм плохо проработаны. Он считает работу Кливленда ошибочной, поскольку в ней испытуемых просят сравнить размеры отдельных сегментов круга, а не оценить величину сегмента по отношению к целой фигуре. По его мнению, круговые диаграммы чаще используются для второй цели. Ссылаясь на другое исследование 1987 года, Спенс заявляет, что в этом плане секторные диаграммы и сегментированные столбцы абсолютно идентичны. Он пишет:

«На мой взгляд, чаще всего круговые диаграммы критиковали люди, которые хотели сделать больше, чем могли на самом деле. Секторная диаграмма — это простой информационный график, и его основное назначение заключается в демонстрации связи между сегментом и целой фигурой»

Исследование 2013 года о толковании человеком круговых диаграмм и столбцов дало сторонникам «пирогов» еще больше аргументов. В ходе эксперимента, проведенного Университетом Тафтса для измерения психической энергии, требуемой при просмотре различных графиков, использовалась около инфра-красная спектроскопия. Авторы обнаружили, что круговые диаграммы оцениваются не менее точно и что среднестатистический человек не считает их изучение более утомительным, чем просмотр гистограмм.

Однако, критикуя данное исследование, Стивен Фью утверждает, что заявления, сделанные психологами, ошибочны и безответственны. Эксперимент проверял способность людей делать гипотезы касаемо отдельных диаграмм (круговой и столбиковой), а не одной и той же. По словам Фью, на самом деле, глядя на эти графики, респонденты должны были действовать не совсем так, поэтому данная работа не имеет большого значения.

Другие считают, что секторная диаграмма может быть полезной, когда она используется редко и в эстетических целях. Нейтан Яу (Nathan Yau) из Flowing Datapoints говорит, что даже если предположения об углах в круговой диаграмме не так точны, как в других случаях, это не особо важно, ведь на практике выдвигать такие допущения не нужно практически никогда (в частности, когда на чертеже изображено только два или три значения). При определенных обстоятельствах, круговую диаграмму выбрать даже лучше, чисто из дизайнерских соображений:

Эта диаграмма не очень информативна с точки зрения представления данных, но она красива и оригинальна (Sky — небо, Sunny side of pyramid — солнечная сторона пирамиды, Shady side of pyramid — теневая сторона пирамиды)

Вместо заключения

Даже после столетних споров об их полезности, круговые диаграммы никуда не делись. На защиту (как и на критику) этого визуального инструмента представления данных было затрачено много энергии, при этом ученым так и не удалось объяснить привлекательность данной фигуры. Возможно, она связана с тем, что это первый тип диаграмм, с которыми люди сталкиваются еще в школе, или же нам попросту нравятся круги. А может, стоит винить Microsoft за то, что они добавили секторные диаграммы в Excel.

Так или иначе, по мере увеличения роли информации и цифровых данных в современной жизни, их грамотная визуализация требует все больше внимания. Многие уже выступают за то, чтобы статистика стала обязательной дисциплиной для изучения в старших классах. Как знать, возможно, благодаря более широкому использованию гистограмм и других графических методик, круговые диаграммы наконец утратят свою актуальность. Или нет.

Среди плоскостных диаграмм наибольшее распространение получили столбиковые, полосовые или ленточные, треугольные, квадратные, круговые, секторные, фигурные.

Столбиковые диаграммы изображаются в виде прямоугольников (столбиков), вытянутых по вертикали, высота которых соответствует значению показателя (рис. 6.9).

Полосовая диаграмма

Принцип построения полосовых диаграмм тот же, что и столбиковых. Отличие заключается в том, что полосовые (или ленточные) графики представляют значение показателя не по вертикальной, а по горизонтальной оси.

Оба вида диаграмм применяются для сравнения не только самих величин, но и их частей. Для изображения структуры совокупности строят столбики (полосы) одинакового размера, принимая целое за 100%, а величину частей целого - соответствующей удельным весам (рис. 6.10).

Для изображения показателей с противоположным содержанием (импорт и экспорт, сальдо положительное и отрицательное, возрастная пирамида) строят разнонаправленные столбиковые или полосовые диаграммы.

Основу квадратных, треугольных и круговых диаграмм составляет изображение значения показателя величиной площади геометрической фигуры.

Квадратная диаграмма

Для построения квадратной диаграммы устанавливают размер стороны квадрата путем извлечения корня квадратного из значения показателя.

Так, например, для построения диаграммы на рис. 6.11 из объема услуг связи за 1997 г. в России по отправлению телеграмм
(73 млн.), пенсионных выплат (392 млн.), посылок (24 млн.) квадратные корни составили соответствено 8,5; 19,8; 4,9.

Круговая диаграмма

Круговые диаграммы строятся в виде площади кругов, радиусы которых равны корню квадратному из значений показателя.

Секторная диаграмма

Для изображения структуры (состава) совокупности используются секторные диаграммы . Круговая секторная диаграмма строится путем разделения круга на секторы пропорционально удельному весу частей в целом. Размер каждого сектора определяется величиной угла расчета (1% соответствует 3,6 0).

Пример. Доля продовольственных товаров в объеме розничного товарооборота России составила в 1992 г. 55%, а в 1997 г. - 49%, доля непродовольственных товаров составила соответственно 45% и 51%.

Построим два круга одинакового радиуса, а для изображения секторов определим центральные углы: для продовольственных товаров 3,6 0 *55 = 198 0 , 3,6*49 = 176,4 0 ; для непродовольственных товаров 3,6 0 *45 = 162 0 ; 3,6 0 *51 = 183,6 0 . Разделим круги на соответствующие секторы (рис. 6.12).

Треугольная диаграмма

Разновидностью диаграмм, представляющих структуру (кроме столбиковых и полосовых), является диаграмма треугольная. Она применяется для одновременного изображения трех величин, изображающих элементы или составные части целого. Треугольная диаграмма представляет собой равносторонний треугольник, каждая сторона которого является равномерной масштабной шкалой от 0 до 100. Внутри строится координатная сетка, соответствующая линиям, проводимым параллельно сторонам треугольника. Перпендикуляры из любой точки координатной сетки представляют доли трех компонентов, соответствует в сумме 100% (рис. 6.13). Точка на графике соответствует 20% (по А), 30% (по В) и 50% (по С).

Фигурная диаграмма

Диаграммы фигурные представляют собой изображение в виде рисунков, силуэтов, фигур.

Это круги, разделенные на секторы, рисунок 6. Такие диаграммы применяются для наглядного отображения удельного веса составляющих частей единого целого, а также для оценки пропорционального соотношения величин. Круговая диаграмма является основной формой, когда все цифровые данные выражены в процентах. В круговых диаграммах длины дуг, а, следовательно, и площади секторов выполняются пропорционально

сравниваемым величинам. Все диаграммы сопровождаются надписями, цифровыми значениями величин и их размерностью.

Геометрическим параметром является центральный угол круга. За единицу измерения принимают угол в 3,6 0 , равный сотой части полного угла в 360 0 . В процентном выражении 360 0 приравнивают к 100 %, а 3,6 0 - к 1%.

Для этого круг делят на 100 частей (100 сегментов). Для удобства диаметр круга целесообразно выбирать так, чтобы длина окружности выражалась числом, кратным 100, т.е. 200, 300 и т.п. Число секторов не должно превышать 7-8, иначе круг будет перенасыщен, а величина секторов незначительна. Цифры в процентном выражении (отношений) или в абсолютном значении записывают в соответствующих секторах, если имеется достаточно места. В противном случае цифры располагают вне круга на полках-выносках, которые проводятся от соответствующих секторов.

Секторы покрываются штриховкой при черно-белом исполнении в соответствии с рисунком 6, или закрашиваются при цветном исполнении.

Сектор наименьшего размера выполняют самым насыщенным тоном, а наибольшего размера - самым светлым.

Рисунок 6

Рисунок 7

2.2.3 Пространственные диаграммы

Это такиедиаграммы, на которых величины показаны объемными фигурами (сферами, пирамидами, конусами, цилиндрами, чаще всего прямоугольными параллелепипедами) в соответствии с рисунками 7-8.

Рисунок 21

Рисунок 8

4. Иллюстрированные диаграммы

Такие диаграммы представляют собой ряд схематических изображений определенной величины, рисунок 9.

Рисунок 9

5 Другие виды диаграмм

Можно получить общую картину, объединив все графики в один по правилам аксонометрии, например, фронтальной диметрии в соответствии с рисунком 10, получив объемную диаграмму . Для диаграммы-графика задаются взаимно-перпендикулярные оси X, Z и проводится ось Y под углом в 45 о к ним. Далее строятся графики во фронтальных плоскостях, на некотором расстоянии друг от друга, чтобы они друг друга при этом не загораживали.

Рисунок 10

Для некоторых документов целесообразно применять объемные диаграммы в виде любых трехмерных фигур. Объемные диаграммы придают документу оригинальный вид, как на рисунках 11 и 12.

Рисунок 11

Рисунок 12

6. Диаграммы в полярных координатах - в основе круговых замкнутых диаграмм лежит годовой цикл. Они предназначены для отображения ритмически повторяющихся процессов во времени. Носителями масштабных шкал являются радиусы, по которым откладываются соответствующие данные от центра, от окружности внутри и от окружности снаружи в соответствии с рисунком 13.

Обычно такие диаграммы применяются для характеристики сезонных явлений и называются «розой ветров».

Рисунок 13

Бывают так называемые диаграммы с областями , которые отображают как изменение общей суммы, так и изменение вклада отдельных значений, рисунок 14.

Рисунок 14

Организационные диаграммы

Это диаграммы, иллюстрирующие структуру организации, программного продукта или сложного документа (диаграммы структурные). Диаграммы состоят из информационных блоков и связей между ними в соответствии с рисунками 15,16. В качестве блоков используются различные фигуры (прямоугольники, круги, овалы, треугольники, параллелепипеды и др.), а в качестве линий связи – сплошные или штриховые линии со стрелками или без них.

Рисунок 15Фигуры могут иметь различное графическое оформление, цвет и взаимосвязь. Также могут быть шрифты различной конфигурации, рисунок 16

а) б)

Рисунок 16

Корганизационным относятся также и диаграммы, отражающие ход какого-либо процесса, которые называют «диаграммами процесса» или «диаграммами потока». На рисунке 17 представлена диаграмма стадий процесса от получения заказа до его выполнения, на рисунке 18 - диаграмма процесса изготовления детали.

Рассмотрим построение основных видов диаграмм на

конкретных числовых примерах.

На столбиковых диаграммах статистические данные

изображаются в виде вытянутых по вертикали

прямоугольников.

При построении столбиковых диаграмм необходимо выполнять

следующие требования:

1) шкала, по которой устанавливается высота столбика,

должна начинаться с нуля;

2) шкала должна быть, как правило, непрерывной;

3) основания столбиков должны быть равны между собой;

столбики могут быть размещены на одинаковом расстоянии

друг от друга, вплотную один к другому или наплывом, при

котором один столбик частично накладывается на другой;

4) наряду с разметкой шкалы соответствующими цифровыми

надписями следует снабжать и сами столбцы.

Пример . Изобразим графические данные о числе

негосударственных общеобразовательных школ России за

следующие учебные годы (на начало года), ед.: 1997/98 -

570; 1998/99 - 568; 1999/2000 - 607; 2000/01 - 635.

Исследуем негосударственные общеобразовательные

учреждения с помощью столбиковой диаграммы сравнения.

На горизонтальной оси поместим основания шести столбиков

на расстоянии 0,5 см друг от друга. Ширина столбиков - 1 см.

Масштаб на вертикальной оси - 10 ед. на 1 см (рис. 5.5).

На столбиковой диаграмме изображаемые величины

пропорциональны длине столбцов. Из диаграммы видно, что

число не-

Рис. 5.5. Число общеобразовательных негосударственных

школ России за 1997-2001 гг.

Пример . Построим квадратную диаграмму для сравнения

численности учителей и учащихся в негосударственных

школах за 2001 г. (на начало года). Для построения

диаграммы нужно извлечь квадратные корни из следующих

величин: численность учителей - 16 тыс. чел; численность

учащихся - 61 тыс. чел. Это составит соответственно 4; 7,81.

Чтобы построить по этим данным квадраты, необходимо

выбрать масштаб. Примем 1 см за 0,8 тыс. чел.

Сторонами квадратов на графике будут отрезки,

пропорциональные полученным числам (рис. 5.6). Таким

образом квадрат-

Рис. 5.6. Численность учащихся и учителей в

негосударственных школах России на начало 2001 года (тыс.

Пример . Изобразим динамику производства часов в одном из

регионов России за 1999 - 2002 гг. с помощью диаграммы

фигур-знаков. Условно примем один рисунок за 1000 штук

часов. Тогда число часов: в 1999 г. в размере 4717 шт.

должно быть изображено в количестве 4,7 рисунка; в 2000 г.

в размере 3672 шт. - 3,7 рисунка; в 2001 г. в размере 3987 шт

3,99 рисунка; в 2002 г. в размере 2189 шт. - 2,2 рисунка

Рис. 5.8. Производство часов в одном из регионов России в

Секторные диаграммы удобно строить следующим образом:

вся величина явления принимается за 100%, рассчитываются

доли отдельных его частей в процентах. Круг разбивается на

секторы пропорционально частям изображаемого целого.

Таким образом, на 1% приходится 3,6°. Для получения

центральных углов секторов, изображающих доли частей целого, необходимо их

процентное выражение умножить на 3,6°.

Пример . Изобразим с помощью секторной диаграммы число

студентов негосударственных вузов России на начало 2000/01

учебного года по формам обучения. На дневной форме

обучается 39% студентов; на вечерней - 9%; на заочной -

51%; на экстернате - 1% студентов. Построим круг

произвольного радиуса. По данным о числе студентов, для

построения секторов определим центральные углы: для

дневной формы центральный угол составил 140,4" (41,0 ¦

3,6); для вечерней - 32,4°(9 3,6); для заочной -183,6° (51

3,6); для экстерната - 3,6° (1 ¦ 3,6). При помощи

транспортира разделим круг на соответствующие сектора

Рис. 5.9. Структура форм обучения студентов государственных

и негосударственных вузов России на начало 2000/01

учебного года

Если данные о структуре какого-либо явления выражаются в

абсолютных величинах, то для нахождения секторов

необходимо 360° разделить на величину целого, а затем

частное от деления последовательно умножить на абсолютные

значения частей.

Для одновременного сопоставления трех величин, связанных

между собой таким образом, что одна величина является

произведением двух других, применяют диаграммы,

называемые «знак Варзара».

Знак Варзара представляет собой прямоугольник, у которого

одни сомножитель принят за основание, другой - за высоту, а

вся площадь равна произведению.

Пример . Имеются данные по сбору яровой пшеницы в одном

из регионов России в 2003 г., в котором при посевной

площади 14,5 млн. га урожайность составила 1,16 т/га.

В нашем случае в основание прямоугольника положена

урожайность яровой пшеницы, высота - посевная площадь, а

площадью прямоугольника является валовой сбор яровой

пшеницы. Правильность показаний диаграммы можно

проверить простыми математическими вычислениями:

посевная площадь = валовой сбор /урожайность =16800000 /

1,16 = 14482758 га (рис. 5.10).

Рис.

Рис. 5.10. Зависимость валового сбора яровой пшеницы

от урожайности и посевной площади в одном из регаонов

России 2003 с

Линейные диаграммы широко применяются для

характеристики изменений явлений во времени, выполнения

плановых заданий, а также для изучения рядов

распределения, выявления связи между явлениями. Линейные

диаграммы строятся на координатной сетке. Геометрическими

знаками в линейных диаграммах служат точки и

последовательно соединяющие их отрезки прямой, которые

складываются в ломаные кривые.

Пример . При помощи линейной диаграммы можно изобразить

данные о конкурсе на вступительных экзаменах в высшие

учебные заведения в России за 1996 - 2000 гг.; на одного

зачисленного приходится державших экзамены:

Год 1996 1997 1998 1999 2000

Конкурс, чел. 1,8 1,7 1,8 1,9 1,9

В прямоугольной системе координат нанесем на ось ординат

данные о конкурсе абитуриентов (рис. 5.11). Масштаб - 1 см

0,05 чел. Из графика видно, что положение кривой

определяется не только данными о конкурсе, но и

интервалами времени между датами.

Нередко на одной линейной диаграмме приводятся несколько

кривых, которые дают сравнительную характеристику дина-

Рис. 5.11. Конкурс на вступительных экзаменах в высшие

учебные заведения России за 1996-2000 гг. (на одного

зачисленного, приходится державших экзамены, чел.)

мики различных показателей или одного и того же показателя

для разных территорий. Методика построения таких кривых не

отличается от построения графика на рис. 5.11. Из данных

рис. 5.11 видно, как меняется конкурс в вузы за 1996 - 2000

гг. В 1997 г. конкурс заметно снизился по сравнению с

конкурсом в 1996 г. Однако с 1997 г. конкурс в высшие

учебные заведения возрастал и в 1999 г. превысил конкурс

1996 г. С 1999 по 2000 г. конкурс в вузы России оставался

неизменным.

Ряды распределения чаще всего изображаются в виде

полигона или гистограммы . Полигон строят в основном для

изображения дискретных рядов. При его построении на оси

абсцисс откладываются значения варьирующего признака, а

на оси ординат - абсолютные или относительные численности

единиц совокупности (частоты или частости). Полигон на рис.

5.12 построен на основании (условных) данных о

распределении семей по числу детей.

Рис. 5.12. Полигон распределения семей по числу детей в

одном из регионов в 2003 г.

Гистограмма распределения применяется чаще всего для

изображения интервальных рядов. Для ее построения по оси

абсцисс откладываются интервалы признака, а по оси ординат

Численности единиц совокупности. На отрезках,

изображающих интервалы, строят прямоугольники, площади

которых пропорциональны численностям единиц (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Гистограмма распределения фирм в одной из

отраслей по стоимости основных производственных фондов

В ряде случаев для изображения вариационных рядов

используется кумулятивная кривая (кумулята). Для ее

построения значения варьирующего признака откладываются

на оси абсцисс, а на оси ординат помещаются накопленные

итоги частот или частостей (рис. 5.14).

Из Елисеевой

4.2. Основные виды графиков

Статистические таблицы дополняются графиками в том случае,

когда ставится цель подчеркнуть какую-то особенность данных,

провести их сравнение. Графики являются самой эффективной

формой представления данных с точки зрения восприятия.

Часто графики используются и вне связи с таблицей. С

помощью графиков достигается наглядность характеристики

структуры, динамики, взаимосвязи явлений, их сравнения.

Статистические графики представляют собой условные

изображения числовых величин и их соотношений посредством

линий, геометрических фигур, рисунков или географических

карт-схем.

Графический способ облегчает рассмотрение статистических

данных. На графике сразу видны пределы изменения

показателя, сравнительная скорость изменения разных

показателей, их колеблемость. Вместе с тем график имеет

определенные ограничения: прежде всего не может включить

столько данных, сколько может войти в таблицу; кроме того, на

нем показываются всегда округленные данные - не точные, а

приблизительные. Таким образом, график используется только

для изображения общей ситуации, а не деталей. Последний

минус - трудоемкость построения. Но этот недостаток может

быть преодолен применением пакетов прикладных программ

(ППП) для компьютерной графики, например ППП «Harvard

По способу построения графики делятся на диаграммы,

картограммы и картодиаграммы.

Наиболее распространенными являются диаграммы. Они

бывают разных видов: линейные, радиальные, точечные,

плоскостные, объемные, фигурные. Вид диаграммы зависит от

вида представляемых данных (одна переменная или один

показатель, несколько переменных или показателей,

количественные или неколичественные) и задачи построения

Рис. 4.1. Динамика выбросов вредных веществ в атмосферу

в Санкт-Петербурге

определен.

корреляции).

является полигон распределения, второго - линРис. 4.1. Динамика выбросов вредных веществ в атмосферу

и индекса физического объема промышленного производства

в Санкт-Петербурге

В любом случае график обязательно сопровождается

заголовком - над или под полем графика. В заголовке

указывается, какой показатель изображен, в каких единицах

измерения, по какой территории и за какое время он

определен.

Линейные графики используются для представления

количественных переменных: характеристики вариации их

значений, динамики, взаимосвязи между переменными.

Вариация данных анализируется с помощью полигона

распределения, кумуляты (кривой «не меньше, чем») и огивы

(кривой «больше, чем»). Линейные графики используются в

решении задач классификации данных. Линейные графики

применяются в анализе динамики связей. В анализе

используются точечные диаграммы (так называемое поле

корреляции).

Линейные графики целесообразно разделять на используемые

для представления данных по одной переменной - одномерные

или по двум переменным - двумерные. Примером первого

является полигон распределения, второго - линия регрессии.

Возможен такой случай, когда на графике представлено несколько переменных (показателей), а он все-таки

не является многомерным (рис. 4.1).

Для того чтобы динамика двух и более показателей была

сопоставимой, следует обеспечить их «единый старт», как на

рис. 4.1, где показатели 1990 г. приняты за 100%.

;

О--------оценка произошедших изменений экономической

ситуации в России;

О- - оценка ожидаемых изменений экономической ситуации в

Л-- - оценка произошедших изменений личного

материального положения;

-*-¦ -оценка ожидаемых изменений личного материального

положения;

- - ¦ - - - оценка благоприятности условий для крупных покупок

кв. - май, III кв. - август, IV кв. - ноябрь)

Динамика двух показателей на одном и том же графике может

быть представлена и без приведения их к 100%, если эти

показатели связаны каким-либо функциональным

соотношением (например, представлена динамика общего

показателя и показателя, который является одним из его

составляющих). Примером такого графика является рис. 4.2.

При графическом изображении динамики по оси абсцисс

показывается время (годы, кварталы, месяцы); по оси ординат

Значения показателей или показателя (рис. 4.3, а). При этом

ось ординат должна иметь начало в точке «О». Иногда вместо

нулевой точки в качестве начального уровня на оси ординат

показывается уровень какого-либо года. Это делается втом

случае, если изменения изображаемого показателя

значительны - в 8-10 раз и более в течение рассматриваемого

Правильнее указать нулевую точку, а затем (если нужно)

«разорвать» ось ординат так, как это показано на рис. 4.3, б.

Иногда при больших изменениях показателя прибегают к

логарифмической шкале. Предположим, значения показателя

изменяются от 1 до 100 (в 100 раз); это может вызвать

затруднения при построении графика. Если перейти к

логарифмам, то их значения для минимальных (максимальных)

значений показателя будут различаться не так сильно: log 1 =

Среди плоскостных диаграмм по частоте использования

выделяются столбиковые диаграммы, на которых показатель

представляется в виде столбика, высота которого соответствует

значению показателя. Пример столбиковой диаграммы

представлен на рис. 4.4. Часто на столбиковой диаграмме

показываются относительные величины: при сравнении

показателей по группам, по разным совокупностям, одна из

которых может быть принята за 100%.

Пропорциональность площади той или иной геометрической

фигуры величине показателя лежит в основе других видов

плоскостных диаграмм: треугольных, квадратных,

прямоугольных. В треугольной диаграмме нужно так выбрать

стороны и высоту треугольника, чтобы его площадь отвечала

величине показателя. Для построения квадратной диаграммы

нужно задать размер одной стороны, прямоугольной - двух__

сторон. Можно использовать и сравнение площадей круга; в

этом случае задается радиус окружности.

Ленточная диаграмма представляет показатели в виде

горизонтально вытянутых прямоугольников. Как столбиковые,

так и ленточные диаграммы можно применять не только для

сравнения самих величин, но и для сравнения их частей (рис.

Особый тип ленточных диаграмм применяется для

представления данных с разным характером изменений:

положительным и отрицательным (рис. 4.7).

Диаграмма, изображенная на рис. 4.7, может использоваться,

например, для представления регионов с разной величиной и

характером миграционного сальдо (положительным и

отрицательным) предприятий, на которых повысилась и

понизилась оплата труда и т.д.

Из плоскостных диаграмм часто используется секторная

диаграмма. Она применяется для иллюстрации структуры

изучаемой совокупности. Вся совокупность принимается за

го показателя. Площадь фигуры соответствует величине

показателя (рис. 4.10).

Если, например, вы решите использовать фигурную диаграмму

для изображения структуры безработных женщин, среди

которых 47% - молодые женщины (20-24 года) и девушки

16-19 лет, не имеющие стажа работы; 28% - инженерно-

технические работники и служащие со специальным

образованием в возрасте 25-49 лет и 15% - работницы

квалифицированного и неквалифицированного труда в возрасте

50 лет и старше, то должны изобразить три женские фигуры,

причем первая из них должна быть в два раза больше второй, а

вторая - почти в два раза больше третьей.

При построении графика одинаково важно все - правильный

выбор вида графического изображения пропорций, соблюдение

правил оформления. Подробнее все эти вопросы освещаются в

Разнообразные виды графиков позволяют получить ППП для

ПЭВМ «Harvardgraphics», «Supercalc», «Statictica», «Statgraphics

» и др. На графическом представлении основаны

некоторые процедуры классификации (группировки) данных,

анализа динамики: выявление тенденции, сравнение динамики

разных показателей и т.д.

Наконец, сам процесс обобщения статистических данных можно

представить графически (рис. 4.11). Изображен весь массив

собранных данных, т.е. таблица «объект-признак», полученная

за ряд периодов. Например, собраны данные по промышленным

предприятиям на данной территории по многим

характеристикам за каждый месяц. Это можно представить в

виде параллелепипеда, что и сделано на рис. 4.11.

Третье измерение может быть не временем, а определенной

территорией, т.е. каждая таблица «объект-признак» относится

к определенной территории (району, области и т.д.). На

последующих рисунках показано, что каждый из подмас-сивов,

взятых из рис. 4.12, а, может выделяться и разрабатываться

самостоятельно (б); на рис. 4.12, ваг показано, что данные

могут подразделяться по регионам, по кварталам и, наконец, по

подразделение данных по трем основаниям: по времени,