Características da classe considerada de problemas de análise de dados
É necessário investigar uma série temporal multidimensional nas seguintes condições:
- A complexidade do processo registrado e (ou) a singularidade das tarefas de pesquisa não permitem reduzir o trabalho ao uso de um algoritmo pronto. É necessário dividir o processo em etapas e fazer uma análise abrangente da dinâmica de cada uma delas. Os critérios de delimitação das etapas não são tão óbvios para serem aplicados sem a visualização dos dados.
- Os parâmetros são de natureza física diferente e são medidos em unidades diferentes. Cada curva de série temporal precisa de sua própria escala de ordenadas.
Características do trabalho do ponto de vista do ambiente de visualização de dados
Dividir uma série temporal em estágios pode ser trivial ou bastante complexo. Existem casos em que os limites das etapas do processo podem ser determinados, por exemplo, pelo valor da variável de status. Tal tarefa pode ser resolvida sem visualização, por exemplo, usando filtros de dados no MS Excel .
A identificação de fronteiras em casos mais complexos está associada a uma busca visual nos gráficos por sinais mais ou menos objetivos da transição do sistema para um novo estado. Ao mesmo tempo, a escolha dos critérios pode exigir que um especialista entenda a área de assunto e execute cálculos adicionais.
Deve-se notar que mesmo com a divisão mais simples da série temporal em estágios, um conhecimento preliminar dos gráficos tem um significado prático. No mínimo, esta ação permite que você verifique se não há defeitos óbvios na gravação antes de iniciar o trabalho.
Nem mesmo tocaremos superficialmente nos métodos usados para analisar a dinâmica do processo dentro dos limites de uma etapa separada. É importante que, para muitos problemas, a análise exija uma divisão adicional da série e a consideração de intervalos de tempo menores dentro dos estágios principais. Além disso, intervalos de tempo de transições entre estágios podem ser interessantes.
Assim, ao resolver problemas da aula em consideração, normalmente é necessário alterar o intervalo de tempo nos gráficos muitas vezes (a contagem pode chegar a centenas). A qualidade da implementação desta ação na interface do usuário do ambiente de processamento de dados afeta significativamente a eficiência do trabalho.
Sistemas existentes
O MS Excel permite construir uma série temporal multidimensional com duas escalas ao longo do eixo das ordenadas ("eixo auxiliar"). Ao mesmo tempo, a mudança dos limites esquerdo e direito no eixo das abscissas é realizada por um conjunto impressionante de ações, incluindo a entrada de números no teclado.
Depois de confirmar as alterações, nenhuma das escalas de ordenadas altera suas configurações. Para o intervalo de tempo alterado, as escalas anteriores no eixo das ordenadas geralmente não são satisfatórias. Em nosso exemplo, escala vertical adicional é necessária para mais visualização.
Essa interface de usuário dificilmente pode ser chamada de ótima para as tarefas em consideração.
A experiência do usuário significativamente mais eficaz é construída através da implementação do princípio WYSIWYGno trabalho com a área de construção. A animação a seguir mostra a interação do usuário com essa interface.
Um exemplo é registrado no aplicativo Advanced Grapher , mas muitos outros sistemas oferecem suporte a uma opção semelhante, por exemplo, a biblioteca MetricsGraphics.js .
O ganho de velocidade em comparação com o MS Excel é óbvio aqui. Toda a tarefa de dimensionamento é resolvida em um clique:
- o botão esquerdo do mouse é pressionado no ponto correspondente ao canto da nova área retangular;
- o cursor é movido para o canto oposto da nova área;
- o botão esquerdo do mouse é liberado.
Mas essa opção tem suas desvantagens. O primeiro é a carga extra colocada no usuário. Com uma ação combinada, ele é solicitado a inserir os valores de quatro parâmetros (coordenadas dos limites da área retangular tmin , tmax , Pmin , Pmax ), que requerem sua avaliação preliminar “na mente”. Com a experiência, a tarefa tem dificuldade aceitável. No entanto, como o usuário está interessado principalmente no intervalo de tempo, tmin e tmax , faz sentido trabalhar a transferência da escala vertical para a máquina.
A segunda desvantagem também está relacionada à escala vertical. Consiste na impossibilidade de implementar esta interface para as tarefas da aula em consideração. O problema é que com um único clique no nosso caso, o usuário insere não 4, mas 6, 8 ou mais valores, dependendo do número de escalas na ordenada. Cada escala da ordenada no gráfico recebe novos valores para os limites superior e inferior, mas na verdade todos esses limites, não importa quantos deles, são determinados por dois números. Esses números são as ordenadas da posição do cursor do mouse no início e no final do clique. A tarefa do usuário não é apenas mais complicada em comparação com o caso de uma série unidimensional. Também deixa de ser solucionável: o intervalo geral que fornece uma escala aceitável para cada linha nem sempre existe.
Por exemplo, a figura mostra um dos resultados práticos dessa escala.
Ambas as linhas representam oscilações harmônicas, três períodos cada no intervalo de tempo considerado. Isso pode ser determinado visualmente apenas após ajustes individuais adicionais das escalas, uma vez que as amplitudes de vibração são desprezíveis em comparação com os intervalos de ambas as escalas. Uma redução adicional dos intervalos exibidos pelo método considerado resultará no deslocamento de uma das curvas para fora da área de plotagem.
Melhoria da interface do usuário
Conforme observado acima, a tarefa de dimensionamento vertical deve ser atribuída a um computador. Para fazer isso, considere como o usuário o resolve usando o exemplo de uma série unidimensional.
Via de regra, tendo decidido o intervalo de tempo, o usuário determina os extremos locais para melhor representar a faixa de valores. A solução ideal para a maioria dos casos é combinar a faixa de valores e o intervalo de escala exibido (algoritmos com lógica mais sutil também são possíveis, quando a área exibida tem um pequeno deslocamento acima e abaixo da faixa de valores; as diferenças entre esses algoritmos não são fundamentais).
A lógica acima tem uma implementação bastante simples. O esquema de interface para uma série temporal unidimensional é mostrado na figura.
A coordenada vertical do clique não importa aqui: a ação de controle combinada do usuário define apenas os limites esquerdo e direito da nova área de exibição.
O dimensionamento de uma série multidimensional com uma nova interface de usuário é demonstrado pela animação a seguir.
Os dados originais e o novo intervalo de tempo neste exemplo correspondem ao exemplo do início do artigo. O problema foi resolvido pela ação mais simples com a máxima qualidade. A diminuição do tempo necessário e do esforço intelectual do usuário parece óbvia.
Limitação de aplicabilidade
Outra abordagem para escala vertical também é possível: em alguns problemas práticos, a visualização é justificada em uma faixa predeterminada de valores que não depende de extremos locais. Neste caso, basta não alterar as configurações da escala vertical, pois está implementado no MS Excel .