饼图

统计与概率

bǐng tú

饼图是一个被分成若干扇形的圆形图,每个扇形代表一个类别在整体中所占的份额。

Formula

\text{Slice angle} = \dfrac{\text{category frequency}}{\text{total}} \times 360^\circ
Visualization

Definition

饼图是一个被切成若干扇形的圆,就像一块披萨,每个扇形代表一个类别,扇形越大,该类别在总量中所占的份额就越大。它是一种圆形统计图形,被划分成若干扇区:每个扇区的弧长(及面积)与其所代表的相对频数或百分比成正比,扇形角度 $= (相对频数) \times 360^\circ$,适合在类别较少时展示部分与整体的关系。形式上,饼图用角度(隐含地也用面积)编码比例;感知研究表明,人们对角度和面积的判断不如对长度的判断准确,这使得饼图在精确度上不如条形图,而甜甜圈图(去掉圆心的饼图)则把重点转向弧长而非面积。

Example

一个班级为郊游投票,结果是动物园 $40\%$、博物馆 $35\%$、水族馆 $25\%$,饼图会用三个大小相应的扇形来展示。一份月度预算:房租 $35\%$($126^\circ$)、食物 $20\%$($72^\circ$)、交通 $15\%$($54^\circ$)、储蓄 $20\%$($72^\circ$)、其他 $10\%$($36^\circ$),角度之和为 $360^\circ$。当两个饼图扇形的相对频数分别为 $0.31$ 和 $0.29$ 时,读者很难判断哪一个更大,而带有标注高度的条形图能立即解决这个问题,这正是数据可视化中对饼图的核心批评。

Key Insight

饼图非常适合展示部分与整体的关系,例如预算的百分比构成或班级投票,但当类别较多或扇形大小接近时,饼图会变得难以读懂,因此条形图在比较方面往往更准确。尽管有这些统计学上的批评,但当类别很少、其中一个类别明显占主导,并且目标是传达部分与整体的关系而非精确比较时,饼图仍然是有效的。