2.2 技术准备:坐标轴

除饼图、热力图、蛛网图等特殊类型图表外,几乎所有的二维图表都绘制于由横坐标轴和纵坐标轴构成的平面坐标系上。图表的诸多操作都和坐标轴有关,Excel图表的灵活性也在很大程度上体现在坐标轴上,本节将介绍Excel图表在坐标轴方面的特性。

数值、文本及日期

Excel将坐标轴分为两类:数值轴和分类轴。前者用来表示数值,后者通常用来表示文本和日期。除散点图和气泡图的两个坐标轴都是数值轴外,其余所有二维图表都使用一个数值轴和一个分类轴。

在线性数值轴中,刻度线等距反映了数值的大小,而分类轴的情况却有所不同。分类轴的作用是展示数据点的归属类别,从而赋予数值具体含义。在Excel图表中,文本和日期是两种不同类型的分类轴(尽管有时文本也会以“数值”形式出现,例如2017年)。

● 文本分类轴:每个分类显示为等距文本(例如公司A、公司B和公司C),分类之间不存在顺序关系。

● 日期分类轴:不同类别的间距反映日期的间隔,从而能够更准确地展现数据随时间变动的形态。如果绘图数据提供的日期不连续,则日期分类轴可能会在图表中留下“缺口”,即日期分类轴总是按固定的日期间隔显示,源数据中未包含的日期也会在分类轴上拥有一席之地。

图2-5给定了一组分类为非连续日期的数据,各数据点的日期间隔各不相同,使用柱形图生成图表,Excel根据绘图数据自动判断坐标轴为日期分类轴(图2-5上图),如将其改为文本坐标轴(图2-5下图),则图表效果将发生显著变化。

图2-5 日期分类轴(上图)和文本分类轴(下图)的差别

对比图2-5中的上下两个图可发现:原始数据仅包含9个日期,在日期分类轴中,Excel创建了从3月4日—3月31日的27个等分的日期间隔。改为文本分类轴后,Excel将原始数据中的日期作为文本标签处理,分类轴不再体现日期刻度。

并非只有符合特定格式的日期才具备时间意义。在某些情况下,Excel并不会将和时间有关的分类绘制成日期分类轴。图2-6所示的例子是用不同年份的世界人口数据绘制的普通折线图,其中分类轴为年份,数值轴为人口总数。分类轴中的年份虽是数字,但各相邻年份之间的年数间隔差别很大。在图2-6上方的折线图中,年份因不符合日期规范,被当作普通的文本标签处理,在横轴上显示为等分间距。从图形效果看,折线图造成了人口总数平稳增长的错觉,和实际情况不符。作为对比,对该数据改用带直线和数据标记的XY散点图绘制,横轴中的年份被视为数值,不同的年数间隔体现在不同的横轴间距上。二者的对比效果如图2-6右侧上下两部分所示。因此,对于类似“年份”的分类数据,应根据实际数据情况选择正确的图表或坐标轴类型以正确传达数据信息。

图2-6 不同分类轴的对比效果:“文本”vs.“日期”

更改坐标轴类型

Excel会根据绘图数据自动推测坐标轴类型,用户也可在坐标轴格式设置界面中的“坐标轴类型”项下,明确指定其为“文本坐标轴”或“日期坐标轴”。切换坐标轴类型会引起格式设置界面及图表显示效果的变化。

此外,除用于反映与日期相关的数据外,Excel的日期坐标轴凭借其“不等距”的特点,还被广泛应用于一些特殊图表的制作中,相关实例将在后文介绍。

主/次坐标系

Excel图表支持两个坐标系:由主要横坐标轴(水平方向)和主要纵坐标轴(垂直方向)构成的主坐标系,以及由次要横坐标轴和次要纵坐标轴构成的次坐标系为了表述上的简便,下文将这几个坐标轴分别简称为主横轴、主纵轴、次横轴、次纵轴。。默认情况下,4个坐标轴依序分别位于图标绘图区域的下方、左侧、上方及右侧。用户可自行决定将数据绘制于主坐标系或次坐标系之上。

图2-7是将两个数据系列绘制于不同坐标系的示例,蓝色粗线条绘制于主坐标系,绿色细线条绘制于次坐标系。两个系列的X和Y都完全不同,前者的X为A、B、C……后者为a、b、c……分别绘制于下方的主横轴和上方的次横轴,两者的Y则分别绘制于左侧的主纵轴和右侧的次纵轴。两个平面重叠且相互独立,两个数据系列分别按图中B点和h点的横纵箭头所指向的坐标轴进行解读。

图2-7 主/次坐标系平面

次坐标系相当于赋予了Excel图表两个重叠但又相互独立的二维平面,可以用来构造独立于主坐标系的二维空间,大大拓展了Excel图表的表现能力。不过,在实际应用中,极少出现类似图2-7中同时使用4个坐标轴的情形。

以图2-8为例,原油价格和石油库存由于度量单位不同,如在相同的数值刻度下展示,会导致数值偏小的数据系列不可见,将两个系列分别绘制在左右不同纵轴上可解决这个问题。

图2-8 布伦特原油价格和OECD石油库存:常见的双轴图

除图2-8这种数据量级因素外,还有一种需启用次坐标轴的情况,目的是为了将两个数据系列绘制于不同轴,并对其施加不同的格式控制,以实现更好的视觉对比效果。例如,子弹图(Bullet graph)为了克服传统柱形或条形的视觉缺陷,将两个柱形或条形以不同的宽度重叠显示,达到节省空间和减少干扰的效果。这两个数据系列通常代表两个紧密相关、可直接对比的指标,如目标值和实际值等。图2-9展示的是子弹图的设计效果,较宽的柱形和中间较窄的柱形之间的对比效果被认为优于并列显示的传统柱形效果。此类图表在Excel中需要启用次坐标轴,并对两个数据系列设置不同的“分类间距”以方便对比。

图2-9 子弹图实例子弹图最早由Stephen Few创造,本图引自他的《子弹图设计规范》一文。

启用次坐标轴

只有图表中至少包含两个数据系列的情况下才可启用次坐标系。启用此坐标系的两个方法是:1)单击目标系列,在“设置数据系列格式”对话框内,选择将系列绘制在“次坐标轴”;2)选定任意系列,在右击后弹出的快捷菜单中选择“更改系列图表类型”,在弹出的对话框下方的列表框内,在目标系列的右侧,勾选“次坐标轴”,即对次坐标轴的设定和更改系列图表类型可在同一个界面内操作,此方法仅适用于Excel 2013之后的版本。

显然,图2-8包含了三个坐标轴:一个横轴和左右两个纵轴。不过,此类图表通常被称为“双轴图”而非“三轴图”。原因在于,多数情况下图表中各数据系列的X即分类是相同的,极少出现图2-7中两个系列分类不同的情况,所以不需要再启用另一个横轴。例如,样本公司的股票价格和成交量、公司的营业收入和毛利率等属于不同类型的数据,但归属的分类主体(X)是完全相同的,完全可共用一个分类轴,无须启用次横轴。只有某些较特别的图表类型在Excel中需要通过启用次横轴才可实现,具体实例将在第3章介绍。

多数情况下,由于分类相同,在启用次坐标轴时,Excel会默认启用次要数值轴(一般为纵轴,在条形图中为横轴),但默认设定未必都符合要求。如启用后的显示效果不符合预期,则可继续手工增减其他坐标轴。以下两种操作方法都可用于增减坐标轴。

● 选中图表后单击“设计”选项卡,在最左侧的“图表布局”组中单击“添加图表元素”下拉按钮(图2-10,#1),在“坐标轴”选项(#2)的子菜单中选择相应选项(#3),实现添加或取消坐标轴,如图2-10所示。

图2-10 增减坐标轴:选项卡菜单方式

● 单击图表右上角的快捷图标“+”(如图2-11所示,#1),打开快捷菜单,在“坐标轴”(#2)选项下的子菜单中选择相关选项即可完成增减坐标轴操作(#3)。

图2-11 增减坐标轴:快捷图标方式

Excel可制作多种类型的图表,也允许用户为不同的数据系列指定不同的图表类型,即在同一张图表中包含点、线条、柱(条)形、面积等多种图形对象的组合。图2-3就是一个面积和线条组合的简例。当然,这取决于要表达的需求,图形对象的组合远不止于此。

不同的数据系列可自由绘制在主/次坐标轴上,从而为图表制作提供了极大的便利和灵活性。不过,如无必要,勿随意增加坐标轴,这也是处理坐标轴问题的一个基本原则。无论是次横轴还是次纵轴,只要不是必需的都不应启用。更多坐标轴可带来更大的灵活性,但也会增加图表的复杂程度,提高操作和维护的难度,后文将通过实例就此问题展开进一步的说明。