箱形图

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箱形图的简介

箱形图（Box Plot），又称盒须图、盒式图或箱线图，是一种用于展示一组数据分布情况的统计图表。它能够显示数据的五个重要统计量：最小值、下四分位数（Q1）、中位数（Q2）、上四分位数（Q3）和最大值，同时可以清楚地识别出数据中的异常值。

箱形图的设计简洁明了，通过箱体和须线的组合，可以快速了解数据的集中趋势、离散程度和偏态分布，是统计分析和数据探索中的重要工具。

英文名：Box Plot, Box-and-Whisker Plot

其他名称：盒须图、盒式图、箱线图

箱形图的构成

基础箱形图

图表类型	箱形图
适合的数据	一个分类数据字段、一个连续数据字段
功能	展示数据分布情况，识别异常值，比较不同分组的数据分布
数据与图形的映射	分类数据字段映射到横轴位置连续数据字段自动计算统计值映射到箱体各部分异常值显示为散点
适合的数据条数	每个分组建议至少有 5-10 个数据点

箱形图的主要组成部分包括：

箱体：从下四分位数（Q1）到上四分位数（Q3）的矩形区域，包含了中间 50%的数据
中位线：箱体内部的水平线，表示数据的中位数（Q2）
须线：从箱体延伸出的线段，通常延伸到 1.5 倍四分位距（IQR）范围内的最远数据点
异常值：超出须线范围的数据点，以单独的点标记显示

import { Chart } from '@antv/g2';

const chart = new Chart({
  container: 'container',
  theme: 'classic',
});

chart.options({
  type: 'boxplot',
  autoFit: true,
  data: {
    type: 'fetch',
    value: 'https://assets.antv.antgroup.com/g2/morley.json',
  },
  encode: {
    x: 'Expt',
    y: 'Speed',
  },
  style: {
    boxFill: '#1890ff',
    boxFillOpacity: 0.3,
    pointStroke: '#f5222d',
    pointR: 3,
  },
});

chart.render();

箱形图的应用场景

适合的场景

场景 1：数据分布分析

箱形图是分析数据分布的理想工具，能够快速识别数据的集中趋势、离散程度和偏态分布。

import { Chart } from '@antv/g2';

const chart = new Chart({
  container: 'container',
  theme: 'classic',
});

chart.options({
  type: 'boxplot',
  autoFit: true,
  data: {
    type: 'fetch',
    value: 'https://assets.antv.antgroup.com/g2/penguins.json',
  },
  encode: {
    x: 'species',
    y: 'flipper_length_mm',
    color: 'species',
  },
  axis: {
    y: {
      title: '鳍长 (mm)',
    },
    x: {
      title: '企鹅种类',
    },
  },
});

chart.render();

场景 2：异常值检测

箱形图能够直观地显示数据中的异常值，帮助识别需要进一步调查的数据点。

场景 3：多组数据比较

通过并排显示多个箱形图，可以有效地比较不同组别间的数据分布差异。

import { Chart } from '@antv/g2';

const chart = new Chart({
  container: 'container',
  theme: 'classic',
});

chart.options({
  type: 'boxplot',
  autoFit: true,
  data: {
    type: 'fetch',
    value: 'https://assets.antv.antgroup.com/g2/penguins.json',
  },
  encode: {
    x: 'species',
    y: 'flipper_length_mm',
    color: 'sex',
    series: 'sex',
  },
  axis: {
    y: {
      title: '鳍长 (mm)',
    },
    x: {
      title: '企鹅种类',
    },
  },
});

chart.render();

不适合的场景

场景 1：数据量过少

当每个分组的数据点少于 5 个时，箱形图的统计意义不大，建议使用散点图或条形图。

场景 2：展示精确数值

箱形图侧重于显示数据分布的整体特征，不适合需要精确数值的场景，此时应使用表格或条形图。

场景 3：时间序列分析

对于时间序列数据的趋势分析，折线图或面积图更为合适。

箱形图的扩展

分组箱形图

通过设置不同的颜色和系列，可以在同一图表中比较多个维度的数据分布。

import { Chart } from '@antv/g2';

const chart = new Chart({
  container: 'container',
  theme: 'classic',
});

chart.options({
  type: 'boxplot',
  autoFit: true,
  data: {
    type: 'fetch',
    value: 'https://assets.antv.antgroup.com/g2/penguins.json',
  },
  encode: {
    x: 'species',
    y: 'body_mass_g',
    color: 'sex',
    series: 'sex',
  },
  axis: {
    y: {
      title: '体重 (g)',
    },
    x: {
      title: '企鹅种类',
    },
  },
});

chart.render();

横向箱形图

当分类标签过长时，可以使用横向箱形图来提高可读性。

import { Chart } from '@antv/g2';

const chart = new Chart({
  container: 'container',
  theme: 'classic',
});

chart.options({
  type: 'boxplot',
  coordinate: { transform: [{ type: 'transpose' }] },
  autoFit: true,
  data: {
    type: 'fetch',
    value: 'https://assets.antv.antgroup.com/g2/morley.json',
    transform: [{ type: 'filter', callback: (d) => d.Expt <= 3 }],
  },
  encode: {
    x: 'Expt',
    y: 'Speed',
    color: 'Expt',
  },
  axis: {
    x: {
      title: '光速测量值',
    },
    y: {
      title: '实验编号',
    },
  },
});

chart.render();

无异常点箱形图

在某些场景下，可以隐藏异常点，只关注数据的整体分布。

import { Chart } from '@antv/g2';

const chart = new Chart({
  container: 'container',
  theme: 'classic',
});

chart.options({
  type: 'boxplot',
  autoFit: true,
  data: {
    type: 'fetch',
    value: 'https://assets.antv.antgroup.com/g2/morley.json',
  },
  encode: {
    x: 'Expt',
    y: 'Speed',
  },
  style: {
    point: false,
    boxFill: '#52c41a',
    boxFillOpacity: 0.4,
  },
  axis: {
    y: {
      title: '光速测量值',
    },
    x: {
      title: '实验编号',
    },
  },
});

chart.render();