PowerShell Core入門 - 基本コマンドの使い方(252) グラフを書く - 円グラフを書く

前回までの取り組みで、CSVファイルまたはTSVファイルから棒グラフを書くPowerShellスクリプトを作成した。実は、あのスクリプトは容易にカスタマイズや拡張が可能で応用が効く。実際に業務に使えるようなレベルだ。今回は、応用の一つとして円グラフを書く方法を取り上げる。

→連載「PowerShell Core入門 - 基本コマンドの使い方」の過去回はこちらを参照。

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生成するグラフの種類を変えたい

前回までの取り組みでは、棒グラフをレンダリングすることを目標としてきた。グラフを生成する処理には、「Google Charts」を利用した。そしてそのグラフの生成を自動化するために「PowerShell Selenium」を使い、Microsoft Edgeを遠隔から自動操作することで処理を行った。

Google Charts自体は棒グラフだけでなく複数のグラフに対応している。ギャラリーを見ると、次のようにいくつものグラフを提供されていることがわかる。

Google Charts - ギャラリーその1

Google Charts - ギャラリーその2

Google Charts - ギャラリーその3

つまり、Google Chartsが対応しているグラフであれば、前回作成したPowerShellスクリプトを書き換えることで比較的簡単にほかのグラフを生成することができるわけだ。

Google ChartsのAPIを使ったPowerShellスクリプト

次のステップとして、円グラフを書くPowerShellスクリプトを作成してみよう。円グラフはシェアなどを示すケースで使われることが多く、汎用性も高い。

ここから先は、PowerShellスクリプトというよりもGoogle ChartsのAPIの使い方の話になるので、細かい説明は省く。先に、書き換え後のスクリプト「csv2piechart.ps1」をお見せしておこう。

#!/usr/bin/env pwsh

#========================================================================
# 引数を処理
#   -CSVFile パス             グラフのCSVデータファイルパス
#   -PNGFile パス             生成するPNG画像のファイルパス
#   -OutFile パス             中間生成されるHTMLファイルパス
#   -GraphTitle タイトル        グラフのタイトル
#   -Width 幅                        生成するPNG画像の幅
#   -Height 高さ              生成するPNG画像の高さ
#========================================================================
Param(
    [Parameter(Mandatory=$true)][String]$CSVFile,
    [String]$PNGFile = (Get-Location).ToString() + '\out.png',
    [String]$OutFile = (Get-Location).ToString() + '\out.html',
    [String]$GraphTitle = 'グラフ',
    [Int]$Width = 2000,
    [Int]$Height = 1200
)

#========================================================================
# 気温データを取得
#========================================================================
$CsvData = Import-Csv $CSVFile -Header 1,2
# ヘッダを変数に格納
foreach     ($Row in $CsvData) {
    $CsvHeader1 = $Row.1
    $CsvHeader2 = $Row.2
    break
}

#========================================================================
# Google Charts用HTMLの用意
#========================================================================
$GoogleChartsHTML1 = @"
<html>
  <head>
    <script type="text/javascript" src="https://www.gstatic.com/charts/loader.js"></script>
    <script type="text/javascript">
      // Google Visualization APIおよびコアチャートパッケージを読み込み
      google.charts.load('current', {'packages':['corechart']});

      // Google Visualization API読み込み完了後に実行
      google.charts.setOnLoadCallback(drawChart);
      function drawChart() {
        // データテーブルを作成
        var data = new google.visualization.DataTable();
        data.addColumn('string', '');
        data.addColumn('number', '$CsvHeader2');
        data.addRows([
"@

$GoogleChartsHTML2 = @"
        ]);

        // チャートオプションを設定
        var options = {'title':'$GraphTitle',
                       'width':'$Width',
                       'height':'$Height'};

        // 初期化およびチャートの生成
        var chart = new google.visualization.PieChart(document.getElementById('chart_div'));

        // チャートイメージをbase64エンコードされたPNG画像データとして出力
        google.visualization.events.addListener(chart, 'ready', function () {
          document.getElementById('chart_base64').innerHTML = chart.getImageURI();
        });

        // チャートを描画
        chart.draw(data, options);
      }
    </script>
  </head>
  <body>
    <div id="chart_div"></div>
    <div id="chart_base64"></div>
  </body>
</html>
"@

#========================================================================
# CSVデータをGoogle Chartsで使える形式へ加工
#========================================================================
$GraphData = ""
$FirstLineIs = $true
foreach     ($Row in $CsvData) {
    if ($FirstLineIs) {
            $FirstLineIs = $false
            continue
    }

    $GraphData = $GraphData + "['" + $Row.1 + "'," + $Row.2 + "],"
}
$GraphData = $GraphData.trim(",")

#========================================================================
# Google Charts用のHTMLを出力
#========================================================================
$GoogleChartsHTML1                                  > $OutFile
$GraphData                                          >>$OutFile
$GoogleChartsHTML2                                  >>$OutFile

#========================================================================
# WebDriver起動
#========================================================================
webdriver_edge_start.ps1

#========================================================================
# Microsoft EdgeでGoogle Charts用のHTMLをオープン
#========================================================================
$FileURL = "file:///" + $OutFile.Replace('\','/')

'Microsoft Edgeでグラフを描画します。'
Set-SeUrl -Url $FileURL

#========================================================================
# 描画されたグラフをBase64エンコードされたPNGデータとして取得
#========================================================================
'描画したグラフをBase64エンコードされたPNGデータとして取得します。'
$Element = Get-SeElement -By XPath -Value '//*[@id="chart_base64"]'
$Base64 = $Element.Text -replace 'data:image/png;base64,',''

#========================================================================
# Base64エンコードデータをデコードしてファイルへ保存
#========================================================================
'Base64エンコードされたPNGデータをデコードして保存します。'
$Bytes = [Convert]::FromBase64String($Base64)
[IO.File]::WriteAllBytes($PNGFile, $Bytes)

#========================================================================
# WebDriverを終了
#========================================================================
webdriver_edge_stop.ps1

#========================================================================
# 作業用の一時ファイルを削除
#========================================================================
Remove-Item $OutFile

データについては、円グラフにするには向いていないのだが、棒グラフを作成したときと動作を比較したいので、これまでに使ってきたのと同じデータ（data.csv）を使うことにする。

場所,気温
小河内,17.6
青梅,20.8
練馬,21.4
八王子,20.2
府中,20.7
東京,21.3
江戸川臨海,19.6
羽田,18.7
大島,19.8
大島北ノ山,19.2
新島,18.8
神津島,17.9
三宅島,19.0
三宅坪田,20.6
八重見ヶ原,21.2
八丈島,20.5
父島,24.2

それでは早速使ってみよう。

円グラフを作成してみる

「csv2piechart.ps1」というPowerShellスクリプトファイルを作成した。パラメータなどのインタフェースはcsv2barchart.ps1と同じだ。したがって、csv2barchart.ps1と同じ要領で使うことができる。

csv2piechart.ps1の実行サンプル

この処理で、次の円グラフが生成された。

生成された円グラフ

そもそも円グラフで見るようなデータではないので違和感はあるが、ここでは「棒グラフも円グラフも同じデータから生成できた」ということを確認できればよい。

コピーして作成したスクリプトを整理していく

今回は、csv2barchart.ps1を複製してまるごとcsv2piechart.ps1を作成した。前回までに取ったアプローチとは異なる方法だ。このやり方を続けていくと、作成するグラフの種類が増えるごとに似たようなPowerShellスクリプトが増えていくことになる。もし、複数のグラフをPowerShellスクリプトで生成するのであれば、よろしくはない状況だ。

そこで次回は、作成したPowerShellスクリプトを整理し、1つに統合していく。グラフ描画に限らず、PowerShellスクリプトが増えてくると似たような作業を行うことになるので、その際の参考にしてもらえれば幸いだ。

付録

csv2barchart.ps1

#!/usr/bin/env pwsh

#========================================================================
# 引数を処理
#   -CSVFile パス             グラフのCSVデータファイルパス
#   -PNGFile パス             生成するPNG画像のファイルパス
#   -OutFile パス             中間生成されるHTMLファイルパス
#   -GraphTitle タイトル        グラフのタイトル
#   -Width 幅                        生成するPNG画像の幅
#   -Height 高さ              生成するPNG画像の高さ
#========================================================================
Param(
    [Parameter(Mandatory=$true)][String]$CSVFile,
    [String]$PNGFile = (Get-Location).ToString() + '\out.png',
    [String]$OutFile = (Get-Location).ToString() + '\out.html',
    [String]$GraphTitle = 'グラフ',
    [Int]$Width = 2000,
    [Int]$Height = 1200
)

#========================================================================
# 気温データを取得
#========================================================================
$CsvData = Import-Csv $CSVFile -Header 1,2
# ヘッダを変数に格納
foreach     ($Row in $CsvData) {
    $CsvHeader1 = $Row.1
    $CsvHeader2 = $Row.2
    break
}

#========================================================================
# Google Charts用HTMLの用意
#========================================================================
$GoogleChartsHTML1 = @"
<html>
  <head>
    <script type="text/javascript" src="https://www.gstatic.com/charts/loader.js"></script>
    <script type="text/javascript">
      // Google Visualization APIおよびコアチャートパッケージを読み込み
      google.charts.load('current', {'packages':['corechart']});

      // Google Visualization API読み込み完了後に実行
      google.charts.setOnLoadCallback(drawChart);
      function drawChart() {
        // データテーブルを作成
        var data = new google.visualization.DataTable();
        data.addColumn('string', '');
        data.addColumn('number', '$CsvHeader2');
        data.addRows([
"@

$GoogleChartsHTML2 = @"
        ]);

        // チャートオプションを設定
        var options = {'title':'$GraphTitle',
                       'width':'$Width',
                       'height':'$Height'};

        // 初期化およびチャートの生成
        var chart = new google.visualization.BarChart(document.getElementById('chart_div'));

        // チャートイメージをbase64エンコードされたPNG画像データとして出力
        google.visualization.events.addListener(chart, 'ready', function () {
          document.getElementById('chart_base64').innerHTML = chart.getImageURI();
        });

        // チャートを描画
        chart.draw(data, options);
      }
    </script>
  </head>
  <body>
    <div id="chart_div"></div>
    <div id="chart_base64"></div>
  </body>
</html>
"@

#========================================================================
# CSVデータをGoogle Chartsで使える形式へ加工
#========================================================================
$GraphData = ""
$FirstLineIs = $true
foreach     ($Row in $CsvData) {
    if ($FirstLineIs) {
            $FirstLineIs = $false
            continue
    }

    $GraphData = $GraphData + "['" + $Row.1 + "'," + $Row.2 + "],"
}
$GraphData = $GraphData.trim(",")

#========================================================================
# Google Charts用のHTMLを出力
#========================================================================
$GoogleChartsHTML1                                  > $OutFile
$GraphData                                          >>$OutFile
$GoogleChartsHTML2                                  >>$OutFile

#========================================================================
# WebDriver起動
#========================================================================
webdriver_edge_start.ps1

#========================================================================
# Microsoft EdgeでGoogle Charts用のHTMLをオープン
#========================================================================
$FileURL = "file:///" + $OutFile.Replace('\','/')

'Microsoft Edgeでグラフを描画します。'
Set-SeUrl -Url $FileURL

#========================================================================
# 描画されたグラフをBase64エンコードされたPNGデータとして取得
#========================================================================
'描画したグラフをBase64エンコードされたPNGデータとして取得します。'
$Element = Get-SeElement -By XPath -Value '//*[@id="chart_base64"]'
$Base64 = $Element.Text -replace 'data:image/png;base64,',''

#========================================================================
# Base64エンコードデータをデコードしてファイルへ保存
#========================================================================
'Base64エンコードされたPNGデータをデコードして保存します。'
$Bytes = [Convert]::FromBase64String($Base64)
[IO.File]::WriteAllBytes($PNGFile, $Bytes)

#========================================================================
# WebDriverを終了
#========================================================================
webdriver_edge_stop.ps1

#========================================================================
# 作業用の一時ファイルを削除
#========================================================================
Remove-Item $OutFile

webdriver_edge_start.ps1

#!/usr/bin/env pwsh

#========================================================================
# Microsoft Edge WebDriverを起動する
#========================================================================

#========================================================================
# 動作しているMicrosoft Edge WebDriverをすべて終了
#========================================================================
webdriver_edge_stop.ps1

#========================================================================
# Seleniumモジュールがない場合にはインストール
#========================================================================
if (-Not (Get-InstalledModule -Name Selenium 2> $Null)) {
    'Seleniumモジュールをインストールします。'
    Install-Module -Name Selenium -AllowPrerelease -Force
    Get-InstalledModule -Name Selenium
}

#========================================================================
# Microsoft Edge WebDriverを起動
#========================================================================
'Microsoft Edge WebDriverを起動します。'
$Size = '1200,800'
if  (-Not (Start-SeDriver -Browser Edge -Size $Size 2> $Null 3> $Null))
{
    #================================================================
    # Microsoft EdgeとMicrosoft Edge WebDriverのバージョンが一致して
    # いないためにドライバが動作しなかった可能性がある。
    #================================================================

    #================================================================
    # 不要なドライバプロセスを終了
    #================================================================
    webdriver_edge_stop.ps1

    #================================================================
    # Microsoft Edgeのバージョン番号
    #================================================================
    $EdgeDir='C:\Program Files (x86)\Microsoft\Edge\Application\'
    $EdgeVersion=(  Get-ChildItem -Name $EdgeDir                    | 
                    Where-Object { $_ -NotMatch "[a-zA-Z]+" }       |
                    Select-Object -First 1                          )
                    # ↑ 【Select-Object -First 1の理由】
                    # 更新前のバージョンと更新後のバージョンが同時に
                    # 存在するタイミングがあるので、更新後のバージョン
                    # のみを取得するためにSelect-Objectを実行している。

    #================================================================
    # Microsoft Edge WebDriverダウンロードURLとデプロイ先パス
    #================================================================
    $DriverURL="https://msedgedriver.azureedge.net/$EdgeVersion/edgedriver_win64.zip"

    $SeModVer=(Get-InstalledModule -Name Selenium).Version -replace "-.+$",""
    $DriverDir="$env:HOME\Documents\powershell\Modules\Selenium\$SeModVer\assemblies"
    $DriverDownloadDir="$DriverDir\_download"

    #================================================================
    # WebDriverダウンロード用の一時ディレクトリを作成
    #================================================================
    New-Item        $DriverDownloadDir -ItemType Directory -Force

    #================================================================
    # Microsoft Edgeと同じバージョンのMicrosoft Edge WebDriverを
    # ダウンロード
    #================================================================
    "Microsoft Edge WebDriver version $EdgeVersion をダウンロードします。"
    curl            -get                                            `
                    -o      $DriverDownloadDir\edgedriver_win64.zip `
                    $DriverURL

    #================================================================
    # Microsoft Edge WebDriverをデプロイ
    #================================================================
    "Microsoft Edge WebDriver version $EdgeVersion をインストールします。"
    Expand-Archive  -Path $DriverDownloadDir\edgedriver_win64.zip   `
                    -Destination $DriverDownloadDir                 `
                    -Force

    Copy-Item       -Path $DriverDownloadDir\msedgedriver.exe       `
                    -Destination $DriverDir\msedgedriver.exe        `
                    -Force

    #================================================================
    # WebDriverダウンロード用の一時ディレクトリを削除
    #================================================================
    Remove-Item     $DriverDownloadDir -Recurse -Force

    #================================================================
    # Microsoft Edge WebDriverを起動する
    #================================================================
    if      (-Not (Start-SeDriver -Browser Edge -Size $Size 2> $Null 3> $Null)) 
    {
            #========================================================
            # 原因不明の起動不能
            #========================================================

            #========================================================
            # 不要なドライバプロセスを終了
            #========================================================
            webdriver_edge_stop.ps1

            Exit
    }
}
'Microsoft Edge WebDriverの起動処理完了。'

webdriver_edge_stop.ps1

#!/usr/bin/env pwsh

#========================================================================
# Microsoft Edge WebDriverを終了する
#========================================================================

#========================================================================
# WebDriverプロセスを終了
#========================================================================
if  (Get-Process -Name msedgedriver 2> $Null) 
{
    '動作しているMicrosoft Edge WebDriverを終了します。'
    Get-Process -Name msedgedriver 2> $Null

    # Microsoft Edge WebDriverを終了
    Stop-SeDriver 2> $Null

    # まだ動作しているほかのMicrosoft Edge WebDriverを終了
    if      (Get-Process -Name msedgedriver 2> $Null) 
    {
            Get-Process -Name msedgedriver 2> $Null | Stop-Process
    }

    '動作しているMicrosoft Edge WebDriverの終了処理完了。'
}