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

Excel图表系列相关元素

Excel图表中包含大量各类图表元素,这些图表元素间相互关联,又彼此独立存在,有机地构成一体,直接或间接参与数据的图示化。图表中某些元素与图表系列相关联,这其中大部分又都寄生于图表系列之上,对于一些特殊的图表元素,其作用有时往往要高于图表系列;而另外一些图表元素通过辅助图表系列来完成图表功能,了解如何设置也非常必要。

在Excel图表中与图表系列相关的元素有:数据点、数据标签、误差线、趋势线、涨跌柱线、高低点连线、垂直线、系列线、引导线、图例。数据点是构成图表系列的基本元素单位;数据标签则是寄生在数据点之上的元素;误差线、趋势线、涨跌柱线、高低点连线、垂直线、系列线、引导线这些图表元素,分别寄生在特定图表系列之上;图例则为所有数据系列的标签。

Excel图表系列:组合不同类型图表系列

当Excel图表中包含多个图表系列时,非三维图表的每个系列可以是完全不同于其他系列的图表类型,通过该特点我们可以创建出形式多样的图表。在一个包含多个图表系列的柱形图中,当鼠标选中任意一个柱形图表系列,单击鼠标右键>图表类型,选取需要的非柱形图表类型即可创建一个组合图表。注意:气泡图和三维图表不可以和任何图表类型进行组合;变更气泡图和所有三维图表系列的图表类型,会更改整个图表的图表类型。

除股价图外,Excel 2003在图表向导的自定义类型选项卡中还包含柱状面积图、线-柱图、两轴线-柱图组合类图表;Excel 2007/2010的自定义模板由于采用了新的机制,在图表类型对话框的模板管理界面仅提供了一个线-柱图的组合图表模板。

当然并不是任意一种图表类型皆可与其他图表类型组合,这涉及同一个图表中,不同图表类型系列的优先级,以及图表系列群组和坐标系集合问题。除此之外要得到一个理想的组合图表还需要考虑Excel处理图表系列的坐标轴共用问题。

系列的优先级

经常使用自选图形的读者应该对“叠放层次”这个概念不陌生,Excel对于图表系列的绘制也具有“叠放层次”这个概念,每个系列占用一个绘图层,这一点和任意一款绘图软件没有二致。创建一个如图5.2-6所示,5个柱形系列组成的图表,所有系列均引用相同区域数据,将柱形的重叠比例设置在:80%,我们将看到Excel会采用计算机惯用的LIFO后进先出模式,最后加入的系列5叠加在了之前加入的系列之上。

Excel同种类型图表系列的叠放层次

图5.2-6 Excel同种类型图表系列的叠放层次

图5.2-6的图例自上而下,依系列添加的顺序说明了系列添加的顺序,在Excel 2003中,选中任意图表系列,单击鼠标右键>数据系列格式>系列次序中来调整顺序,如图5.2-7所示在Excel 2007/2010中,选中图表,单击鼠标右键>选择数据>选择数据源“图例项(系列)”来调整顺序,如图5.2-8所示。

Excel 2003系列次序调整对话框

图5.2-7 Excel 2003系列次序调整对话框

Excel 2007/2010系列次序调整[红色箭头所指位置]

图5.2-8 Excel 2007/2010系列次序调整[红色箭头所指位置]

交叉引用


更加快捷的方法是SERIES公式的排序数值,请参阅:

本章5.2.1节中“2.图表系列的SERIES公式”的相关内容。


创建一个使用5个柱形系列组成的图表,从系列2依次将其图表类型更改为:折线图、面积图、XY散点、饼图,可看到如图5.2-9所示的图表,系列出现的层级方式与图5.2-6完全不同。XY散点类型处在所有层级的最上方。

Excel不同类型图表系列的叠放层次

图5.2-9 Excel不同类型图表系列的叠放层次

此时无论如何调整图表系列的排序编号,图表显示依旧保持如图5.2-9所示的系列叠放层次,在Excel 2003系列次序对话框中,也仅可以看到每个类型一个系列。Excel对于具有多种图表类型的图表系列有以下层次限定:

  • 直角坐标系优先于极坐标系;
  • 点、线系列优先于面积系列;
  • 直角坐标系中点、线系列优先的次序依次为:XY散点、折线;
  • 直角坐标系中面积系列优先的次序依次为:柱形、面积;
  • 在Excel 2007/2010中:极坐标系中面积系列优先的次序依次为:环形、饼图。

系列的群组与集合

实际上,在制作组合类图表时,所遇的状况往往要比前面内容所述的情况复杂许多,图表有时不仅仅是每个系列均为完全不同的图表类型,往往是由多个相同或不相同的图表类型组合在一起。在同一坐标系中,Excel往往自动将相同类型的图表系列归为一组,称为“群组”。对于处于同一坐标系中的所有群组归为一类,称为“集合”。

Excel三维直角坐标系只支持单一群组构成的集合。同一非三维图表常规可以支持最多两个图表系列的集合,即主要坐标轴和次要坐标轴。要在图表中同时使用主要坐标轴和次要坐标轴,必须保证图表中包含两个图表系列。由于极坐标系和直角坐标系为两个完全不同的集合类型,故在直角坐标系中添加或变更图表系列的图表类型为极坐标类型时,Excel将会自动将该系列置于另一个坐标系,如果已经有另一个坐标系,则Excel弹出如图5.2-10所示的警告对话框。

Excel图表系列组合警告对话框

图5.2-10 Excel图表系列组合警告对话框

欲改变一个非三维图表系列放置的坐标轴,需要先选中该系列,在Excel 2003中,单击鼠标右键>数据系列格式>坐标轴;在Excel 2007/2010中,单击鼠标右键>设置数据系列格式>系列选项“系列绘制在”。如图5.2-11[Excel 2003]和图5.2-12[Excel 2007/2010]所示即为该选项界面。

Excel 2003图表系列坐标轴设定

图5.2-11 Excel 2003图表系列坐标轴设定

Excel 2007/2010图表系列的系列选项

图5.2-12 Excel 2007/2010图表系列的系列选项

由于条形图采用数值与分类轴调转方式,在包含多种图表类型的非三维直角坐标系中,该类型的图表系列群组无法与其他类型放置在同一坐标系中,必须独立绘制在另一坐标系中。在非三维极坐标系中,雷达图、饼图、环形图系列群组为单一的集合类型,即这类群组需要分别独占一个坐标系。Excel 2007/2010中环形图是个特例,被绘制在了主次坐标之外的第三个坐标系中,这使得在Excel 2007/2010中可以实现在图5.2-9中可再增加一个环形图的图表系列,如图5.2-13所示,但在Excel 2003中却无法直接实现。

Excel 2007/2010组合图表中的环形系列

图5.2-13 Excel 2007/2010组合图表中的环形系列

两个分置在主次坐标系的相同图表类型群组,处于次坐标系的群组叠放层次的优先级高于处于主坐标系的群组,该特性遵循LIFO后进先出模式。

在不指定图表系列类型的前提下,向组合图表添加新系列时,Excel默认将该系列图表类型视为群组叠放层次优先级最高的那个图表类型。

系列的坐标轴共用

任何绘制在非三维直角坐标系中的图表,至少都包含两个坐标:分类/X轴和数值轴,包含了次要坐标轴的图表则不一定需要使用到次分类/X轴和次数值轴,可以不使用次坐标系的任何一个坐标,也可以仅使用次分类/X轴或次数值轴。要设置主次坐标显示需选中图表,在Excel 2003中,单击鼠标右键>图表选项>坐标轴选项卡中设置;在Excel 2007/2010中,图表工具菜单>布局>坐标轴,按照需求选中相应的坐标轴进行设置即可。如图5.2-14[Excel 2003]和图5.2-15[Excel 2007/2010]所示即为该选项界面。

Excel 2003主次坐标设定

图5.2-14 Excel 2003主次坐标设定

Excel 2007/2010主次坐标设定

图5.2-15 Excel 2007/2010主次坐标设定

当不设置次分类/X轴和次数值轴时,处于次坐标系的图表系列自动与主坐标系的刻度相关联。当四个坐标均不显示时,Excel图表的主次坐标依旧存在,只是被隐藏了而已,次坐标系的图表系列自动与主坐标系的刻度相关联,图5.2-16说明了这种差异变化。

Excel图表次坐标设定变化导致的图表变化

图5.2-16 Excel图表次坐标设定变化导致的图表变化

当不设置主分类/X轴和次数值轴时,处于主坐标系的图表系列自动与次坐标系的刻度相关联,图表系列的绘制方向、柱形图系列的绘制方式均会出现较大变化,图5.2-17说明了这种差异的变化。

Excel图表主坐标设定变化导致的图表变化

图5.2-17 Excel图表主坐标设定变化导致的图表变化

交叉引用


有关坐标轴和图表系列绘制方向的内容,请参考:

本章5.1.2节中“1.分类横坐标轴的设置选项”的内容。


柱/条形图的图表绘制方式受到横轴和纵轴交叉点的影响,遵循以下方式(图5.2-18说明了这种特征):

Excel图表横轴与纵轴交叉设定变化导致的图表变化

图5.2-18 Excel图表横轴与纵轴交叉设定变化导致的图表变化

a)柱/形图的有效高度/长度为:数据点数值-横轴和纵轴交叉点数值;

b)当横坐标轴交叉点所处位置大于图表系列的某个数据点时,柱/形图自分类轴背离绘制,该数据点的有效高度/长度为:横轴和纵轴交叉点数值-数据点数值。

即:柱/形图自分类轴起始,其结束点的位置始终是数据点与数值轴对应的位置。

一个特例是:当条形类型系列和其他直角坐标系的图表系列组合,并去除次坐标后,处于次坐标系的条形类型系列并不自动与主坐标系的刻度相关联。次坐标轴此时只是处于隐藏状态,该系列依旧与次坐标轴相关联(图5.2-19说明了这种特征)。

Excel条形图系列关联的坐标轴

图5.2-19 Excel条形图系列关联的坐标轴

在Excel图表中,单一图表系列集合中的所有数据,必须使用同一类型的横轴数据,即只能是分类横截面类型、时间序列类型、数值类型的其中一种,同时需要每个刻度数值保持一致,否则所绘制的图表结果将不是期望的结果。横轴坐标轴标签只以该集合中第一个系列的分类/X值相关联,并且在默认状态下自动判断是分类横截面类型、时间序列类型还是数值类型,同时只与该集合中第一个系列分类/X值的第一个数值相关联。

小技巧


将时间数值横轴默认为分类横截面类型的一个好的方法是:在分类/X值引用的第一个单元格的时间数值前加英文半角的单引号“’”。该方法同样适用于数值类型的数据,可强制将单元格内容转化为文本格式。


数值轴通过最小值和最大值的设定,可以设定图表系列在图表绘图区的显示范围,分类轴却不可以。当然合理设置数值轴的主要刻度单位大小,对于调整数值坐标轴的刻度线以及刻度标签个数非常有帮助。

知识扩展


关于Excel图表值轴的自动刻度值计算方法

来源http://support.microsoft.com/kb/101939/zh-cn

   http://support.microsoft.com/kb/101939/en-us?fr=1

yMax为该坐标系中的图表系列数据点最大值;

yMin为该坐标系中的图表系列数据点最小值。

※该坐标系中所有绘图数据≥0

1)值轴最大值自动为第一个主要刻度单位,其接近或等于以下表达式返回的值:

yMax+0.05×(yMax-yMin)

否则,值轴最大值自动为大于或等于yMax的第一个主要刻度单位。

2)如果yMax-yMin之差大于yMax×16.667%时,值轴最小值自动为零。

3)如果yMax-yMin之差小于yMax×16.667%时,值轴最小值自动为第一个主要刻度单位,其接近或等于以下表达式的返回值:

yMin-((yMax-yMin)/2)

例外:如果图表是一个XY散点图或气泡图,值轴最小值自动为小于或等于yMin的第一个主要刻度单位。

※该坐标系中所有绘图数据≤0

1)值轴最小值自动为第一个主要刻度单位,其小于或等于以下表达式返回的值:

yMin+0.05×(yMin-yMax)

否则,值轴最小值自动为大于或等于yMin的第一个主要刻度单位。

2)如果yMax-yMin之差大于yMax×16.667%时,值轴最大值自动为零。

3)如果yMax-yMin之差小于yMax×16.667%时,值轴最大值自动为第一个主要刻度单位,其大于或等于以下表达式的返回值:

yMax-((yMin-yMax)/2)

例外:如果图表是一个XY散点图或气泡图,值轴最小值自动为小于或等于yMax的第一个主要刻度单位。

※该坐标系中所有绘图数据包含正负数据

1)值轴最大值自动为第一个主要刻度单位,其大于或等于以下表达式返回的值:

yMax+0.05×(yMax-yMin)

2)值轴最小值自动为第一个主要刻度单位,其小于或等于以下表达式返回的值:

yMin+0.05×(yMin-yMax)


Excel图表系列:源数据

Excel最多支持255个图表系列,图表中与数据直接相关联的是图表系列,图表系列是数据图示化的视觉体现,通过图表系列点、线、面形象化的对比关系,来阐释给定数据的数值、差异、趋势关系,从而总结规律或发现异常。多个不同图表类型的系列可以被整合到一个图表中,形成组合类的图表,从而扩充出多种多样的组合类型图表。制作一个组合类型图表必须了解Excel如何通过群组和集合方式来处理系列间关系。

Excel 2003可通过“插入>图表“按钮,在“图表向导”中选择一个图表类型,也可直接单击常用菜单中的按钮创建一个图表。Excel 2007/2010则如图5.2-1所示,在插入选项卡中使用了更加快捷选项按钮。

Excel 2007/2010图表插入选项卡

图5.2-1 Excel 2007/2010图表插入选项卡

源数据选项界面

选中要作图的区域来创建图表,这样与图表关联的数据就和图表绑定到了一起,图表系列即是数据的数值显示。此外,Excel提供了更加详尽的源数据选项界面,通过选中数据系列,单击鼠标右键>源数据,可看到如图5.2-2[Excel 2003]或图5.2-3[Excel 2007/2010]所示的该选项界面。

Excel 2003图表源数据设置选项

图5.2-2 Excel 2003图表源数据设置选项

Excel 2007/2010图表源数据设置选项

图5.2-3 Excel 2007/2010图表源数据设置选项

Excel 2003和Excel 2007/2010在选项界面上差异很大,但基本的内容并没有太大差异,“图表数据区域”对于作图而言,意义不大,其主要针对非组合类的单一图表。

除气泡图外,所有系列的数据均由两组数据,外加一个系列名称的文本数值构成,在单元格中的排布可以成行,也可以成列。对于图表系列,可以仅输入数值数据,另一组数据Excel会以默认方式自动给出。这些数据可以是单元格地址引用、定义名称,以及手工方式输入的数值,单元格引用和定义名称方式的数据灵活度较大,通过改变单元格数据即可改变图表数据,手工输入的数值调整起来则比较烦琐。

交叉引用


有关“Excel默认方式自动给出”的相关内容,请参阅:

本章5.1.2节和5.1.3节的坐标轴相关内容。


针对具体的单一系列,若采用单元格引用方式,当单击数据输入框右侧的按钮之后,便会弹出相应的选取对话框,选取相应的单列、单行单元格区域即可。这里需要特别说明的是Excel支持非连续单列、单行单元格区域,方法是按下键盘Ctrl键来分区域选择单元格区域。对于定义名称以及手工输入方式则不建议采用在数据输入框中来完成,主要是因为数据输入框宽度太小,且较易输入错误。

图表系列的SERIES公式

在Excel中另一个可以编辑源数据的方法是利用图表系列的SERIES公式,选中任意图表系列,即可在Excel的编辑栏中看到该函数,如图5.2-4所示。

Excel图表系列的SERIES公式

图5.2-4 Excel图表系列的SERIES公式

  • 系列名称:可选项,管理图表系列的名称,该名称显示在图表图例中,也可通过数据点标签来显示;具有系列轴的三维图表系列轴刻度标签。
  • 分类/X值:可选项,标示图表系列每个数据点的名称或XY散点图/气泡图的X轴定位数值。
  • 系列数值:必选项,定位数据点在图表数值轴的位置。
  • 系列排序:必选项,自1开始,增量为1的序列数值,决定图表系列在图表中的层次关系,由Excel依照系列添加的次序默认给出。
  • 气泡图大小:必选项,只适用于气泡图,给定气泡数据点大小的数值。

小技巧


Excel编辑栏默认为显示状态,如果没有显示请通过下列方法进行调整。

1)Excel 2003:“工具>选项>视图”选中显示的[编辑栏]复选框。

2)Excel 2007/2010:“文件>Excel选项>高级”选中显示的[编辑栏]复选框。(:Excel 2007的“文件”指按钮。)

不论Excel版本,在选项卡中有与Excel全局相关的大量选项,这些选项对于满足用户的个性化使用需求有极大帮助,但遗憾的是绝大部分用户并没有使用到该功能。


通过修改图表系列的SERIES公式,可修改图表系列的源数据。采用单元格引用方式时,必须采用绝对引用的方式来处理单元格引用,即单元格地址的行列标签前加“$”符号,比如B1单元格,采用$B$1方式。同时所有引用的单元格区域前必须加工作表名称,使用“!”间隔工作表和区域,比如:Sheet2!$D$2:$D$5。

Excel图表系列的源数据:

a)对于不连续区域的单元格引用可以使用“()”来告诉Excel不同区域为同组数据,如:

=SERIES(,Sheet1!$A$2:$A$9,(Sheet2!$D$2:$D$5,Sheet2!$D$7:$D$11),1)

b)支持跨工作表来引用单元格区域,如a)所示。SERIES公式中的同组数据不支持跨表引用,比如使用以下方式Excel就会报错:

=SERIES(,,(Sheet1!$D$2:$D$8,Sheet2!$D$12:$D$21),1)

c)使用手工输入数据时必须使用“{}”来告诉Excel不同数据为同组数据,文本需加“”号,如:

=SERIES(“Test”,,{1,2,3,4,5},1)

d)支持跨工作簿引用,路径必须使用单引号,工作簿必须使用“[]”,不过前提是编辑时该工作簿必须是打开状态,如:

=SERIES(,,‘D:\[工作簿1.xlsx]Sheet1’!$B$2:$B$6,1)

e)对于定义名称的引用方式,如果为工作簿级定义名称,必须明确告诉Excel工作簿路径及名称,当为跨工作簿引用时前提是编辑时该工作簿必须是打开状态。

当前工作表引用:=SERIES(,,Sheet1!name1,1)

当前工作簿引用:=SERIES(,,工作簿1.xlsx!name1,1)

跨工作簿引用:=SERIES(,,‘D:\工作簿1.xlsx’!name1,1)

:通过手工修改图表系列的SERIES公式时必须采用英文半角方式来输入。对于该公式的手工修改极易出现错误,所以编辑时需注意。

学习思考


关于SERIES公式:

该公式并非Excel的工作表函数公式,仅为Excel对图表系列源数据赋值的公式,可以将该公式视为一个数组集合。


高亮方式的拖曳编辑

当Excel图表系列源数据为相对简单的单元格引用方式时,选中该系列,引用单元格会被高亮显示,如图5.2-5所示。

Excel图表系列源数据单元格引用的高亮显示

图5.2-5 Excel图表系列源数据单元格引用的高亮显示

框部分:对应SERIES公式“系列名称”

框部分:对应SERIES公式“分类/X值”

框部分:对应SERIES公式“系列数值”

框部分:对应SERIES公式“气泡图大小”

当将鼠标移至高亮选区的左下角或右下角,出现“”或“”符号时,拖曳选区,即可增删选取的单元格区域。当将鼠标移至选区任意边框之上出现“”符号时,拖曳选区,即可移动选取的单元格范围。要修改一个图表系列的源数据通过拖曳高亮区域的方法不失为简单高效的办法,但对于使用了定义名称和不连续区域单元格引用,该方法无效。

提示


Excel图表系列数据点个数:

  • 二维图表每个系列可容纳32000个数据点。
  • 三维图表每个系列可容纳4000个数据点。
  • 图表中累计可容纳256000个数据点。

Excel图表极坐标轴

Excel图表中的非直角坐标系图表,整体而言属于极坐标类型,雷达图最为典型。此类图表最大的特点是:无论如何调整图表大小,其永远保持图表绘图区为正方形。

数值坐标轴

极坐标轴图表中唯一提供坐标轴设置的是雷达图,该坐标属多个维度同一设置的数值坐标,坐标维度初始位置自时钟12点为0°,顺时针等分排布。即每个维度间隔恒定,且圆心永远位于坐标刻度最小值。每个图表系列的1个数据点对应了数值坐标的1个维度,系列数据点绘制在对应维度的坐标轴之上。雷达图图表系列的数据点必须至少包含3个,只有1个或2个数据点的雷达图没有实际意义。

选中Excel雷达图任意维度坐标轴,单击鼠标右键>坐标轴格式>刻度/坐标轴选项,可以看到如图5.1-25[Excel 2003]或图5.1-26[Excel 2007和2010]所示的选项设置。

图5.1-25 Excel 2003雷达图坐标轴刻度选项设置

图5.1-26 Excel 2007/2010雷达图坐标轴设定

该设置仅提供了同直角坐标数值刻度设置相同的:最小值、最大值、主要刻度单位、次要刻度单位、对数刻度、显示单位的设定,相较Excel 2003,Excel 2007/2010提供了逆序刻度值选项,这些选项和直角坐标的设定相同。

系列坐标轴

Excel绘制的饼图和环形图遵循极坐标绘图特点,由于此类图表的特点,并无坐标轴设定的相关选项。这类图表实际可以看作是刻度最小值为0、最大值为1的极坐标图表。

饼图和环形图提供了一个定义系列数据点0°起始位置的选项。选中图表系列,单击鼠标右键>数据系列格式>选项/系列选项,即可见如图:5.1-27[Excel 2003]或图5.1-28[Excel 2007和2010]所示的选项设置。

Excel 2003环形图选项设置

图5.1-27 Excel 2003环形图选项设置

Excel 2007/2010环形图系列选项

图5.1-28 Excel 2007/2010环形图系列选项

在同一坐标系中,每个饼图系列在图表中可以被看作是:主要次要刻度单位均为1设置的图表,多个饼图系列默认仅显示第一个系列的各数据点,无法通过将图表填充改为无色来显示其他系列。

同一坐标系中,多个环形图系列采用百分比等分刻度范围的方式,以环形图第一个系列的内径为参考,该取值范围为10%~90%。系列的绘制次序为从内至外,即第一个系列置于最内侧,最后一个系列置于最外侧。

学习思考


该小节使用“系列坐标轴”这个概念的目的仅为了方便读者理解Excel绘制饼图和环形图在系列处理方式上的不同,这并不是一个标准的Excel称谓。


知识扩展


从2003到2007或2010,最让使用者痛苦的是Ribbon菜单系统,Microsoft提供了菜单到功能区的交互式指南,该工具可以帮助我们快速进入状态。以下为相应的链接:

http://www.microsoft.com/downloads/zh-cn/details.aspx?familyid=89718abd-2758-47b3-9f90-93788112b985&displaylang=zh-cn[Excel 2007]

http://www.microsoft.com/downloads/zh-cn/details.aspx?FamilyID=2d7c735d-eefe-4199-afa4-a7a174dc6c55[Excel 2010]

Excel图表直角坐标系详解

Excel图表中的直角坐标系,和我们传统认知的笛卡儿坐标系中X轴和Y轴(包括三维类型的Z轴)对应关系有区别。Excel图表采用了数值与分类的概念,在Excel 2003中,选中直角坐标系的Excel图表,单击鼠标右键>图表选项>坐标轴,可依次得到如表5.1-14所示不同图表类型的坐标轴设置选项。

Excel 2003图表中直角坐标系的不同设置

表5.1-14 Excel 2003图表中直角坐标系的不同设置

通过表5.1-14可以清晰看出分类坐标轴包括分类和时间刻度。分类指数据是横截面数据,主要用于垂直比较;时间刻度是指数据为时间序列数据,主要用于水平比较,图5.1-15给出了这两种不同类型坐标轴的图表示例。Excel默认选项为:自动,以图表指定的分类(X)轴给定的数据类型自动判断是分类还是时间刻度,文本格式数据为分类,时间格式为时间刻度。

分类和时间刻度的Excel图表

图5.1-15 分类和时间刻度的Excel图表

提示


关于序列时间日期

  • 序列时间日期格式的非文本数据Excel会自动默认为时间刻度。
  • 根据实际情况有时需要手动去设置分类(X)轴为分类或时间刻度。

为了使设置更贴近用户使用习惯,Excel 2007及2010版本已经将该设置内容直接和坐标轴选项合二为一,在使用时需要特别留意版本变化带来的调用选项设置不同。

分类横坐标轴的设置选项

选中任意Excel分类类型的图表横坐标轴,单击鼠标右键>坐标轴格式>刻度/坐标轴选项,可以看到如图5.1-16[Excel 2003]或5.1-17[Excel 2007/2010]所示的选项设置。

Excel 2003分类(X)轴的刻度选项设置

图5.1-16 Excel 2003分类(X)轴的刻度选项设置

Excel 2007/2010分类横坐标轴的选项设置

图5.1-17 Excel 2007/2010分类横坐标轴的选项设置

这个选项设置管理着以下图表设置(详见:图5.1-18的示例):

Excel图表分类坐标选项的不同设置

图5.1-18 Excel图表分类坐标选项的不同设置

a)数值(Y)轴在分类(X)轴中所显示的位置(1~31999之间的整数,当大于最大分类数时以最大分类数为显示位置);

b)刻度标签的显示间隔(1~31999之间的整数);

c)刻度线的显示间隔(1~31999之间的整数,该项设置的优先等级高于图案选项卡的次要刻度单位设置);

d)刻度线和图表数据点的对齐方式;

e)数据显示的方向:从左至右或从右至左;

f)数值(Y)轴是否交叉与最大分类数[:此项设置的优先等级高于a)小点的相关设置内容]。

提示


在Excel 2007和2010中:

将Excel 2003中的“分类(X)轴”定义为“位置坐标轴”;“数值(Y)轴”定义为:“纵坐标轴”,新的术语描述更加容易理解。事实上Excel 2003和Excel 2007/2010在整体设置上的变化不大,仅体现在名词术语和界面选项上。


时间横坐标轴的设置选项

选中任意Excel时间刻度类型图表横坐标轴,单击鼠标右键>坐标轴格式>刻度/坐标轴选项,可以看到如图5.1-19[Excel 2003]或图5.1-20[Excel 2007和2010]所示的选项设置。和分类坐标设置不同的是该设置没有:分类轴刻度标签之间(标签间隔)和刻度线之间(刻度线间隔),取而代之的是最小刻度、最大刻度、主要刻度单位和次要刻度单位。

Excel 2003分类(X)轴的时间刻度选项设置

图5.1-19 Excel 2003分类(X)轴的时间刻度选项设置

Excel 2007/2010时间刻度横坐标轴选项设置

图5.1-20 Excel 2007/2010时间刻度横坐标轴选项设置

a)最小刻度:决定刻度的起始;

b)最大刻度:决定刻度的结束;

c)主要刻度单位:决定主要刻度(与标签和主刻度线相关联)的间隔大小;

d)次要刻度单位:决定次要刻度(与次刻度线相关联)的间隔大小。

除此之外还包含了时间单位的选项,Excel默认支持数据为天计的“天/月/年”,和数据为小时计的“秒/分/小时”两种模式三种计量单位,其他设置和分类坐标没有太多不同。

学习思考


Excel的分类刻度和时间刻度其实都是一类特殊的数值类型。默认的分类刻度可以看作是自0.5起始,数据间隔为1的数值刻度;时间刻度则是数值经Excel特别转换后的特殊数值刻度。


数值坐标轴的设置选项

选中任意Excel数值类型的图表坐标轴,当然也可以是数值(Y)坐标轴,单击鼠标右键>坐标轴格式>刻度/坐标轴选项,可以看到如图5.1-21[Excel 2003]或图5.1-22[Excel 2007和2010]所示的选项设置。该设置同时间刻度坐标不同的是没有主要与次要刻度单位的“天/月/年”或“秒/分/小时”选项,同时没有“数值之间/位置坐标轴”选项。

 Excel 2003数值坐标轴刻度选项设置

图5.1-21 Excel 2003数值坐标轴刻度选项设置

Excel 2007/2010数值坐标轴选项设置

图5.1-22 Excel 2007/2010数值坐标轴选项设置

额外增加包含了对数刻度的选项,这个选项主要针对的是数理科学类的图表,如果数据非对数形式,不建议勾选使用,这会导致较大的图表信息失真。Excel 2007/2010由于额外增加了基数的选项,在处理对数刻度时显得更加灵活,Excel 2003则默认以10为基数。

数值类型的坐标轴不支持同分类和时间刻度的相互转换,所以Excel 2007/2010没有“坐标轴类型”选项。要变更坐标轴类型为分类或时间刻度,只可以通过变更图表类型的方式来完成。

三维类型图表的坐标轴

Excel中三维类型图表的横轴只支持分类和时间刻度,纵轴是数值轴,非堆积多系列三维图表的系列单独作为一个轴(:Excel 2003横轴为X轴,纵轴为Z轴,系列为Y轴),和Y轴共同构成三维图表的基底,坐标轴管理选项中的项目相对2D平面类图表简单。

a)不支持将图表系列数据点置于刻度线之上,默认只能是刻度线之间。

b)Excel 2003仅支持将纵数值轴(Z轴)置于横轴(X轴)的起始位置,Excel 2007/2010无此限制。

c)系列Y轴仅管理着系列标签和刻度线的显示方式。

学习思考


Excel对三维类型图表的支持均非常有限,准确而言Excel的三维类型图表均非标准的三维类型,因为这些三维类型并不支持XYZ三组数据来绘制图形。尤其只有一个系列和堆积类型的三维类型图表其实仅仅是增加了透视深度的平面类型图表。这些三维类型的图表除曲面图在数理科学方面有实用价值外,其他的图表几乎没有太大使用价值,笔者并不建议读者花费大量时间去研究和使用此类图表。


由于Excel三维类型图表不是本书的讲解重点,关于坐标轴的更多设置请有兴趣的读者参照本章前述内容去摸索实践。

针对三维类型图表,Excel亦提供了一个在三维空间中显示方式的设置选项,选中图表区,单击鼠标右键>设置三维视图格式/三维旋转,即可看到如图5.1-23[Excel 2003]或图5.1-24[Excel 2007和2010]所示的选项设置。

Excel 2003设置三维视图格式

图5.1-23 Excel 2003设置三维视图格式

Excel 2007/2010三维旋转

图5.1-24 Excel 2007/2010三维旋转

Excel 2003同Excel 2007/2010在设置上虽然区别很大,但都是分别针对上下和左右旋转,及透视深度的设置。

a)左右旋转:以笛卡尔直角坐标的Y轴为圆心的旋转,范围为0°~360°;

b)上下旋转:以笛卡尔直角坐标的X轴为圆心的旋转,范围为-90°~90°;

c)透视系数/透视:0~100,当选中直角坐标轴时不可选透视选项,该值默认为0(:Excel 2007/2010当未选中直角坐标轴时默认0.1为最小值)。

d)自动缩放:调整绘图区三维图表高度(:当选中自动缩放后,[高度]选项不可修改,Excel 2003高度数值范围为0~100,Excel 2007/2010高度数值范围为5~500)。

e)Excel2007/2010深度:控制绘图区三维图表宽度,数值范围为0~2000(该选项不受自动缩放选项控制)。

特别说明

分类坐标若不给定坐标标签数据时,默认显示的标签为:序列数值减去0.5后的整数。三维系列坐标默认其实是分类坐标,遵循自0.5起始,间隔为1的序列,坐标标签为系列名称。

横轴分类和时间刻度均属于序列坐标,即图表系列数据点出现的排布次序是以坐标轴刻度数值排序次序来排列,该模式下的折线连线方向只会遵循同一方向,即从左至右或从右至左,永远不会出现交错现象。

横轴为数值刻度时属非序列坐标,即图表系列数据点出现的排布次序是以给定数据的出现次序来排列,不以坐标轴刻度数值排序次序来排列。该模式下的XY散点连线方向可遵循多个方向,可以是从左至右、从右至左、从上至下、从下至上,甚至是交错乱序排列。

XY散点图和气泡图均是一对数值坐标,当XY散点图只有一组数据时,坐标横轴默认取值自0起始。气泡图必须至少输入两组数据,另一组数据为气泡图的气泡大小数值,当气泡图只有两组数据时,坐标横轴默认取值也自0起始。

小技巧


关于XY散点图:

一个非常有用且灵活的图表类型,除具有一对数值坐标外,其他选项亦十分灵活。当X值的数据为文本格式时,XY散点图和折线图几乎没有太大区别。在处理一些特殊需求的图表时显得非常重要,因为这是绘制图形的基本。

图表类型:Excel图表的各种类型

Excel包含了大量实用的基础图表类型及其子类型,熟练掌握Excel基础图表类型的特点是作图首要任务。不论何种图形,都绘制在坐标系中,Excel图表亦不例外。坐标系依图表系列的布局样式又分为直角坐标系和极坐标系。柱状、条状、折线、面积、散点、气泡、曲面图表类型绘制在直角坐标系;饼图、环形、雷达图表类型绘制在极坐标系。

Excel提供了11个大类的图表,每类图表又包含了大量的子图表类型,基本可分为标准、强调总值的堆积、强调占比的百分比堆积、复合、特殊格式设置这五个子类别的图表,有些子类别并不被某些图表支持,根据图表的不同又支持相应的三维类型。

柱形图

柱形图支持标准、堆积、百分比堆积、三维子类型图表19种,图5.1-1❶所示列均为标准柱形图,即簇状柱形图;❷所示列均为堆积柱形图;❸所示列均为百分比柱形图;❹所示列均为标准三维柱形图;大括号所示部分为相对应的三维类型图表。

Excel柱形图表

图5.1-1 Excel柱形图表

Excel 2003在图表向导中不直接支持三维圆柱、棱锥、圆锥图,这些子类型的图表其实是三维柱形图的变形。选中三维柱形图系列>单击鼠标右键>选择数据系列格式>形状,即可看到图5.1-2或图5.1-3所示的选项界面,通过该选项界面即可设置此类三维效果。

图5.1-2 Excel 2003形状设置选项

Excel 2007/2010形状设置选项

图5.1-3 Excel 2007/2010形状设置选项

条形图

严格意义上来讲,Excel的条形图是柱形图分类轴和数值轴位置交换的结果。条形图支持标准、堆积、百分比堆积、三维子类型图表15种,图5.1-4❶所示列均为标准条形图,即簇状条形图;❷所示列均为堆积条形图;❸所示列均为百分比条形图;大括号所示部分为对应的三维类型图表。

Excel条形图表

图5.1-4 Excel条形图表

:Excel 2003三维圆柱、棱锥、圆锥图的设置方法参见本章5.1.1节“1.柱形图”的相关内容。

折线图

折线图支持标准、堆积、百分比堆积、三维子类型图表7种,图5.1-5❶所示列均为标准折形图;❷所示列均为堆积折线图;❸所示列均为百分比折线图;❹所示列为三维折线图。第2行❶~❸列的3种子类型仅为特殊格式设置的子类型,这些类型的图表完全可由与之对应类型经过数据系列格式设置来获得。

Excel折线图

图5.1-5 Excel折线图

面积图

严格意义而言,Excel的面积图继承自折线图。面积图支持标准、堆积、百分比堆积、三维子类型图表6种,图5.1-6❶所示列均为标准面积图;❷所示列均为堆积面积图;❸所示列均为百分比面积图;第2行❶~❸列的3种子类型为三维面积图。

Excel面积图

图5.1-6 Excel面积图

XY散点

图XY散点图支持标准、特殊格式设置子类型图表5种,图5.1-7❶所示为标准XY散点图;❷~❺所示均为标准类型经过数据系列格式设置获得的特殊格式设置子类型。

Excel XY散点图

图5.1-7 Excel XY散点图

气泡图

从其绘制方式而言,Excel气泡图是XY散点图的特殊子类型。气泡图支持标准、特殊格式设置子类型图表两种,图5.1-8❶所示为标准气泡图;❷所示为标准类型经过数据系列格式设置获得的特殊格式设置子类型。

 Excel气泡图

图5.1-8 Excel气泡图

曲面图

该图表类型是以三维图表为基础的图表类型。曲面图支持标准、特殊格式设置子类型图表4种,图5.1-9❶所示为标准曲面图;❷~❸所示均为标准类型经过数据系列格式设置获得的特殊格式设置子类型。

Excel曲面图

图5.1-9 Excel曲面图

饼图

饼图支持标准、复合、特殊格式设置子类型图表6种,图5.1-10❶列所示均为标准饼图;❷列所示均为三维饼图;❸列所示均为复合饼图。第2行所示为第1行相对应的特殊格式设置子类型,但❸所示类型必须通过改变图表类型来获得。

Excel饼图

图5.1-10 Excel饼图

环形图

环形图支持标准、特殊格式设置子类型图表两种,图5.1-11❶所示为标准环形图;❷所示为特殊格式设置的子类型。环形图支持多层环形嵌套。

Excel环形图

图5.1-11 Excel环形图

雷达图

雷达图支持标准、特殊格式设置子类型图表3种,图5.1-12 ❶所示为标准雷达图;❷~❸所示为特殊格式设置的子类型,但❸所示类型必须通过改变图表类型来获得。

Excel雷达图

图5.1-12 Excel雷达图

股价图

股价图并非基础图表类型,其属于组合图表类型。股价图提供4种不同类型的组合图表模板(如图5.1-13所示)。

Excel股价图

图5.1-13 Excel股价图

开篇导读:Excel图表基础

虽然在Excel中仅仅需要鼠标点两下即可制作一个图表,但有时,在Excel中实现某类图表,却也常常使人无所适从。这是因为我们往往忽视了一些看似简单的Excel功能,但这些功能却是Excel图表制作的基础。

图表是绘制在坐标系中的数据图示化表达,Excel图表有多种基础的图表类型,这些类型不外乎两种:建立在直角坐标系和极坐标系的图表。我们日常大量使用的是建立在直角坐标系的图表,如条/柱图和折线图,极坐标系的图表则使用相对较少,如雷达图。

在Excel图表中,使用图表系列来处理数据和点、线、面这些视觉元素间的关系,同时也是图表类型的具体化,充分了解图表系列的特性和设置技巧是图表实现的关键。

Excel图表中存在大量的基本元素,尤其不能忽略辅助元素存在的价值,了解和掌握这些基本元素对于图表制作显得非常重要,这些元素有时在图表中的作用往往高于图表系列。

制作一个有价值且易于表达数据观点的图表,不仅仅需要会摆弄各种与图表制作直接相关的Excel功能和设置技巧,更要掌握那些与图表制作间接相关的操作。除此之外必须做好相应准备,规划出合理的图表实现流程顺序,然后按照规划做好相应的准备工作。养成良好的作图习惯有利于图表实现和提高作图速度。