データをグラフとしてレンダリングする

D3.jsライブラリとRuby Octokitを使用して、リポジトリからプログラミング言語を視覚化する方法を学びましょう。

この記事の内容

このガイドでは、API を使用して、所有するリポジトリと、それを構成するプログラミング言語についての情報を取得します。 次に、D3.js ライブラリを使用して、その情報をいくつかの方法で視覚化します。 GitHub API を操作するには、優れた Ruby ライブラリである Octokit を使います。

まだ「認証の基本」を読んでいない場合は、読んでから以下の例に取り組んでください。 このプロジェクトの完全なソース コードは、platform-samples リポジトリにあります。

それでは早速始めましょう！

OAuth app

の設定

最初に、GitHub で新しいアプリケーションを登録します。 メイン URL とコールバック URL は http://localhost:4567/ に設定してください。 以前と同様に、sinatra-auth-github を使用して Rack ミドルウェアを実装することで、API の認証を処理します。

require 'sinatra/auth/github'

module Example
  class MyGraphApp < Sinatra::Base
    # !!! DO NOT EVER USE HARD-CODED VALUES IN A REAL APP !!!
    # Instead, set and test environment variables, like below
    # if ENV['GITHUB_CLIENT_ID'] && ENV['GITHUB_CLIENT_SECRET']
    #  CLIENT_ID        = ENV['GITHUB_CLIENT_ID']
    #  CLIENT_SECRET    = ENV['GITHUB_CLIENT_SECRET']
    # end

    CLIENT_ID = ENV['GH_GRAPH_CLIENT_ID']
    CLIENT_SECRET = ENV['GH_GRAPH_SECRET_ID']

    enable :sessions

    set :github_options, {
      :scopes    => "repo",
      :secret    => CLIENT_SECRET,
      :client_id => CLIENT_ID,
      :callback_url => "/"
    }

    register Sinatra::Auth::Github

    get '/' do
      if !authenticated?
        authenticate!
      else
        access_token = github_user["token"]
      end
    end
  end
end

前の例と同様の config.ru ファイルを設定します。

ENV['RACK_ENV'] ||= 'development'
require "rubygems"
require "bundler/setup"

require File.expand_path(File.join(File.dirname(__FILE__), 'server'))

run Example::MyGraphApp

リポジトリ情報のフェッチ

今回は、GitHub API とやり取りするために、Octokit Ruby ライブラリを使います。 これは、多くの REST 呼び出しを直接行うよりもはるかに簡単です。 さらに、Octokit は GitHubber によって開発され、積極的にメンテナンスされているので、確実に動作します。

Octokit経由のAPIによる認証は簡単です。 ログインとトークンを Octokit::Client コンストラクターに渡すだけです。

if !authenticated?
  authenticate!
else
  octokit_client = Octokit::Client.new(:login => github_user.login, :oauth_token => github_user.token)
end

リポジトリに関するデータを使って面白いことをしてみましょう。 使用されているさまざまなプログラミング言語を表示し、最も多く使われている言語をカウントします。 そのためには、まずAPIからリポジトリのリストを取得する必要があります。 Octokitでは、次のようにします。

repos = client.repositories

次に、各リポジトリで処理を繰り返し、GitHub によってリポジトリに関連付けられた言語をカウントします。

language_obj = {}
repos.each do |repo|
  # sometimes language can be nil
  if repo.language
    if !language_obj[repo.language]
      language_obj[repo.language] = 1
    else
      language_obj[repo.language] += 1
    end
  end
end

languages.to_s

サーバーを再起動すると、Web ページに以下のような内容が表示されます。

{"JavaScript"=>13, "PHP"=>1, "Perl"=>1, "CoffeeScript"=>2, "Python"=>1, "Java"=>3, "Ruby"=>3, "Go"=>1, "C++"=>1}

ここまではうまくいきましたが、ちょっと取っつきにくいですね。 これらの言語のカウントがどのような分布になっているのかを把握するには、視覚化が非常に役立ちます。 カウントを D3 にフィードして、使用されている言語の人気を表す整った棒グラフを取得しましょう。

言語数の視覚化

D3.js (単にD3と表記することもある) は、多様なチャート、グラフ、インタラクティブな視覚化を作成するための包括的なライブラリです。 D3 を細部にわたって使うことは、このガイドで扱う範囲を超えていますが、良い入門記事として「D3 for Mortals」(凡人のための D3) を参照してください。

D3はJavaScriptのライブラリで、データを配列として扱うことを好みます。 そこで、ブラウザーの JavaScript で使用するために、Ruby のハッシュを JSON 配列に変換してみましょう。

languages = []
language_obj.each do |lang, count|
  languages.push :language => lang, :count => count
end

erb :lang_freq, :locals => { :languages => languages.to_json}

ここでは単純にオブジェクトのキーと値の各ペアを繰り返し処理して、新しい配列に入れ込んでいます。 これを以前に行わなかったのは、language_obj オブジェクトの作成時にオブジェクトを繰り返し処理したくなかったからです。

ここで、棒グラフのレンダリングをサポートするために、lang_freq.erb には何らかの JavaScript が必要となります。 さしあたっては、ここで提供されているコードを使用できます。D3 の詳しいしくみについて確認する場合は、上記のリンクの資料をご覧ください。

<!DOCTYPE html>
<meta charset="utf-8">
<html>
  <head>
    <script src="//cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/d3/3.0.1/d3.v3.min.js"></script>
    <style>
    svg {
      padding: 20px;
    }
    rect {
      fill: #2d578b
    }
    text {
      fill: white;
    }
    text.yAxis {
      font-size: 12px;
      font-family: Helvetica, sans-serif;
      fill: black;
    }
    </style>
  </head>
  <body>
    <p>Check this sweet data out:</p>
    <div id="lang_freq"></div>

  </body>
  <script>
    var data = <%= languages %>;

    var barWidth = 40;
    var width = (barWidth + 10) * data.length;
    var height = 300;

    var x = d3.scale.linear().domain([0, data.length]).range([0, width]);
    var y = d3.scale.linear().domain([0, d3.max(data, function(datum) { return datum.count; })]).
      rangeRound([0, height]);

    // add the canvas to the DOM
    var languageBars = d3.select("#lang_freq").
      append("svg:svg").
      attr("width", width).
      attr("height", height);

    languageBars.selectAll("rect").
      data(data).
      enter().
      append("svg:rect").
      attr("x", function(datum, index) { return x(index); }).
      attr("y", function(datum) { return height - y(datum.count); }).
      attr("height", function(datum) { return y(datum.count); }).
      attr("width", barWidth);

    languageBars.selectAll("text").
      data(data).
      enter().
      append("svg:text").
      attr("x", function(datum, index) { return x(index) + barWidth; }).
      attr("y", function(datum) { return height - y(datum.count); }).
      attr("dx", -barWidth/2).
      attr("dy", "1.2em").
      attr("text-anchor", "middle").
      text(function(datum) { return datum.count;});

    languageBars.selectAll("text.yAxis").
      data(data).
      enter().append("svg:text").
      attr("x", function(datum, index) { return x(index) + barWidth; }).
      attr("y", height).
      attr("dx", -barWidth/2).
      attr("text-anchor", "middle").
      text(function(datum) { return datum.language;}).
      attr("transform", "translate(0, 18)").
      attr("class", "yAxis");
  </script>
</html>

お疲れさまでした。 このコードが何をしているか詳しく知る必要はありません。 ここで重要なのは、一番上の行の var data = <%= languages %>; の部分です。これは、以前に作成した languages の行列を、操作のため ERB に渡すことを示しています。

「一般の方向けの D3」ガイドで示されているように、これは必ずしも D3 の最善の利用法ではありません。 しかし、Octokit と一緒にライブラリを使用して、本当に素晴らしいものを作る方法を説明するのには役立ちます。

さまざまなAPI呼び出しの組み合わせ

ここで、告白をしなくてはいけません。リポジトリ内の language 属性が識別するのは、"プライマリ" 言語として定義されたものだけです。 つまり、複数の言語を組み合わせたリポジトリでは、コードのバイト数が最も多い言語がプライマリ言語と見なされます。

いくつかの API 呼び出しを組み合わせて、コード全体で記述されたバイト数が最も多い言語を 正確に 表したものを取得してみましょう。 使用されているコード言語のサイズを視覚化する方法としては、単純なカウントよりもツリーマップの方が適しています。 次のようなオブジェクトの配列を構築する必要があります。

[ { "name": "language1", "size": 100},
  { "name": "language2", "size": 23}
  ...
]

既に上でリポジトリのリストを取得しているので、それぞれを調べて、GET /repos/{owner}/{repo}/languages endpoint を呼び出しましょう。

repos.each do |repo|
  repo_name = repo.name
  repo_langs = octokit_client.languages("#{github_user.login}/#{repo_name}")
end

そこから、見つかった各言語を言語のリストに次々に追加していきます。

repo_langs.each do |lang, count|
  if !language_obj[lang]
    language_obj[lang] = count
  else
    language_obj[lang] += count
  end
end

それから、コンテンツをD3が理解できる構造にフォーマットします。

language_obj.each do |lang, count|
  language_byte_count.push :name => "#{lang} (#{count})", :count => count
end

# some mandatory formatting for D3
language_bytes = [ :name => "language_bytes", :elements => language_byte_count]

(D3 のツリーマップの魅力について詳しくは、このシンプルなチュートリアルをご確認ください。)

仕上げに、このJSON情報を同じERBテンプレートに渡します。

erb :lang_freq, :locals => { :languages => languages.to_json, :language_byte_count => language_bytes.to_json}

前と同じように、テンプレートに直接取り入れることができる一連の JavaScript を以下に示します。

<div id="byte_freq"></div>
<script>
  var language_bytes = <%= language_byte_count %>
  var childrenFunction = function(d){return d.elements};
  var sizeFunction = function(d){return d.count;};
  var colorFunction = function(d){return Math.floor(Math.random()*20)};
  var nameFunction = function(d){return d.name;};

  var color = d3.scale.linear()
              .domain([0,10,15,20])
              .range(["grey","green","yellow","red"]);

  drawTreemap(5000, 2000, '#byte_freq', language_bytes, childrenFunction, nameFunction, sizeFunction, colorFunction, color);

  function drawTreemap(height,width,elementSelector,language_bytes,childrenFunction,nameFunction,sizeFunction,colorFunction,colorScale){

      var treemap = d3.layout.treemap()
          .children(childrenFunction)
          .size([width,height])
          .value(sizeFunction);

      var div = d3.select(elementSelector)
          .append("div")
          .style("position","relative")
          .style("width",width + "px")
          .style("height",height + "px");

      div.data(language_bytes).selectAll("div")
          .data(function(d){return treemap.nodes(d);})
          .enter()
          .append("div")
          .attr("class","cell")
          .style("background",function(d){ return colorScale(colorFunction(d));})
          .call(cell)
          .text(nameFunction);
  }

  function cell(){
      this
          .style("left",function(d){return d.x + "px";})
          .style("top",function(d){return d.y + "px";})
          .style("width",function(d){return d.dx - 1 + "px";})
          .style("height",function(d){return d.dy - 1 + "px";});
  }
</script>

これで一丁あがり! リポジトリの言語を含む美しい長方形が示されます。大きさは言語の割合に比例していて、一目でわかりやすくなっています。 すべての情報を正しく表示するためには、上記で渡した drawTreemap に対する最初の 2 つの引数で、ツリーマップの高さと幅の調整が必要になる場合があります。

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