QT下使用QChart绘制曲线

ACE叫牌2023-11-22 1:39

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需要用到的头文件：

cpp 复制代码 
#include <QtCharts/QChart>
#include <QtCharts/QChartView>
#include <QtCharts/QValueAxis>
#include <QPoint>
#include <QtCharts/QLineSeries>
#include <QString>
#include <QGridLayout>
#include <QLegendMarker>

直白一点说明，QChart用来存放曲线坐标轴和曲线，QChartView用来存放QChart，QChartView是一个Widget，可以独立show或者和其他widget做布局。

QLineSeries是直线，上图可以算是一个折线图，Qt还有散点图、光滑的曲线图、条形图、饼状图等等。

QValueAxis是坐标轴。

头文件内容

cpp 复制代码 
/*!
 * \file curve_charts.h
 * \date 2023/11/18 23:08
 *
 * \author 
 * Contact:
 *
 * \brief 
 *
 * 基于Qt的曲线图
 *
 * \note
*/

#pragma once

#include <unordered_map>

#include <QWidget>
#include <QtCharts/QChart>
#include <QtCharts/QChartView>
#include <QtCharts/QValueAxis>
#include <QPoint>
#include <QtCharts/QLineSeries>
#include <QString>
#include <QGridLayout>
#include <QLegendMarker>
#include <QScatterSeries>

#define		QString2StdString(x)	((x).toStdString())
#define		StdString2QString(x)	(QString::fromLocal8Bit(std::string(x).c_str()))

QT_CHARTS_USE_NAMESPACE

class CurveCharts : public QWidget
{
	Q_OBJECT

public:
	CurveCharts(QWidget *parent = nullptr);
	~CurveCharts();

	/*!
	 * @func：  void AddSeries(const std::string _series_name, QPen _series_pen);
	 * 
	 * @date：  2023/11/18
	 * 
	 * @author：叫牌
	 * 
	 * @brief: 添加一条曲线，如果已经有这条曲线名称添加失败
	 *
	 * @param _series_name: 曲线名称
	 * @param _series_pen:  曲线颜色
	 * 
	 * @return: true添加成功，false添加失败
	*/
	bool AddSeries(const std::string& _series_name, QPen _series_pen);

	/*!
	 * @func：  void UpdateSeries(const std::string _series_name, std::vector<QPoint> _charts_data);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 通过曲线名称更新曲线
	 *
	 * @param _series_name: 曲线名称
	 * @param _charts_data: 曲线数据
	 *
	 * @return: true更新成功，false更新失败
	*/
	bool UpdateSeries(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _charts_data);

	/*!
	 * @func：  void AppendSeriesData(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _chart_data);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 通过曲线名称追加曲线数据
	 *
	 * @param _series_name: 曲线名称
	 * @param _charts_data: 曲线数据
	 *
	 * @return: true更新成功，false更新失败
	*/
	bool AppendSeriesData(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _chart_data);

	/*!
	 * @func：  void SetTitle(const std::string _title);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置曲线标题
	 *
	 * @param _title: 曲线标题
	 *
	 * @return: 无
	*/
	void SetTitle(const std::string& _title);

	/*!
	 * @func：  std::string GetTitle();
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 获取曲线标题
	 *
	 * @return: 曲线标题
	*/
	std::string GetTitle();

	/*!
	 * @func：  void SetXAxisRange(qreal _x_min, qreal _x_max);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置X轴范围
	 *
	 * @return: 无
	*/
	void SetXAxisRange(qreal _x_min, qreal _x_max);

	/*!
	 * @func：  void SetYAxisRange(qreal _y_min, qreal _y_max);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置Y轴范围
	 *
	 * @return: 无
	*/
	void SetYAxisRange(qreal _y_min, qreal _y_max);

	/*!
	 * @func：  void SetTitle(const std::string& _XTitle, const std::string& _YTitle);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置Y轴范围
	 * 
	 * @param _XTitle: X坐标轴标题
	 * @param _YTitle: Y坐标轴标题
	 *
	 * @return: 无
	*/
	void setAxisTitles(const std::string& _XTitle, const std::string& _YTitle);

	/*!
	 * @func：  void SetAxisRanges(bool _flag);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置坐标轴自适应
	 *
	 * @param _flag: true表示自适应，false表示不自适应
	 *
	 * @return: 无
	*/
	void SetAxisRanges(const bool& _flag);

	/*!
	 * @func：  void SetLegendVisiable(const bool& _flag);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置图例显隐
	 *
	 * @param _flag: true表示显示，false表示隐藏
	 *
	 * @return: 无
	*/
	void SetLegendVisiable(const bool& _flag);

	/*!
	 * @func：  void SetRubberBand(const bool& _hor, const bool& _ver);
	 *
	 * @date：  2023/11/18
	 *
	 * @author：叫牌
	 *
	 * @brief: 设置垂直或水平缩放
	 *
	 * @param _hor: true表示打开水平缩放，false表示关闭
	 * @param _ver: true表示打开垂直缩放，false表示关闭
	 *
	 * @return: 无
	 * 
	 * @note: 垂直和水平缩放只能打开一个，都打开默认选择水平缩放
	*/
	void SetRubberBand(const bool& _hor, const bool& _ver);

private:

	QChartView* chart_view_;

	QChart* chart_;
	
	// X轴范围
	QValueAxis* x_axis_;
	// Y轴范围
	QValueAxis* y_axis_;

	// 存放所有的曲线
	// <曲线名称，对应的曲线指针>
	std::unordered_map<std::string, QLineSeries*> charts_series_;

	// 曲线数据的X和Y最小值
	QPoint axis_min_;
	// 曲线数据的X和Y轴最大值
	QPoint axis_max_;

	// 坐标轴是否自适应
	bool is_adaption_;

	// 图例是否显隐
	bool is_legend_;
};

我封装了接口供外部直接调用。

构造函数

cpp 复制代码 
CurveCharts::CurveCharts(QWidget* parent)
	: QWidget(parent)
	, chart_view_(new QChartView)
	, chart_(new QChart)
	, x_axis_(new QValueAxis)
	, y_axis_(new QValueAxis)
	, is_adaption_(false)
	, is_legend_(false)
{
	// 布局，栅格布局，把QChartView对象之间放进去，在main函数实例化对象调用show方法。
	QGridLayout* layout = new QGridLayout;
	this->setLayout(layout);
	layout->addWidget(chart_view_);

	// 窗口标题
	setWindowTitle(StdString2QString("曲线视图"));
	// 设置QChart
	chart_view_->setChart(chart_);
	// 设置X和Y坐标轴标题的显示位置，X轴标题在最小面，Y轴标题在左侧
	chart_->addAxis(x_axis_, Qt::AlignBottom);
	chart_->addAxis(y_axis_, Qt::AlignLeft);
	// 用于平滑图形的边缘和曲线，减少锯齿状的边缘
	chart_view_->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);

	// 初始化最小最大值，方便记录X轴和Y轴所有曲线数据的最大最小值
	axis_min_.setX(INT_MAX);
	axis_min_.setY(INT_MAX);
	axis_max_.setX(INT_MIN);
	axis_max_.setY(INT_MIN);
}

构造函数里对各种成员变量初始化，进行布局，将QChartView对象通过栅格布局，设置X和Y轴的标题。

AddSeries方法

cpp 复制代码 
bool CurveCharts::AddSeries(const std::string& _series_name, QPen _series_pen)
{
	// 如果找到了就说明这个曲线的名称已经添加过了，不能重复添加或者覆盖
	if (charts_series_.find(_series_name) != charts_series_.end())
		return false;

	// 定义一个折线对象
	QLineSeries* line_series = new QLineSeries;
	charts_series_[_series_name] = line_series;

	// 添加到QChart
	chart_->addSeries(line_series);

	// 给这条折线添加颜色
	line_series->setPen(_series_pen);
	// 设置X轴
	line_series->attachAxis(x_axis_);
	// 设置Y轴
	line_series->attachAxis(y_axis_);
	// 设置这条折线的名字
	line_series->setName(StdString2QString(_series_name));

	// 为true表示显示图例
	if(is_legend_)
		chart_->legend()->markers(line_series)[0]->setLabel(StdString2QString(_series_name));

	return true;
}

这是一个添加曲线的函数，我们通过实例化该类的对象调用，参数就是你要添加曲线的名字，还有你想要它是什么颜色。

图例：

UpdateSeries方法

cpp 复制代码 
bool CurveCharts::UpdateSeries(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _charts_data)
{
	// 找不到说明没有这条曲线
	if (charts_series_.find(_series_name) == charts_series_.end())
		return false;
	
	// 这是更新，所以得把之前这条曲线的数据清空
	charts_series_[_series_name]->clear();

	// 添加曲线数据，同时将最大最小值替换
	for (const auto& point : _charts_data)
	{
		qreal y_min = point.y() < axis_min_.y() ? point.y() : axis_min_.y();
		qreal y_max = point.y() > axis_max_.y() ? point.y() : axis_max_.y();

		qreal x_min = point.x() < axis_min_.x() ? point.x() : axis_min_.x();
		qreal x_max = point.x() > axis_max_.x() ? point.x() : axis_max_.x();

		axis_min_.setX(x_min);
		axis_min_.setY(y_min);
		axis_max_.setX(x_max);
		axis_max_.setY(y_max);

		charts_series_[_series_name]->append(point.x(), point.y());
	}

	// 如果是坐标轴自适应数据，那就通过设置坐标轴范围进行设置
	if (is_adaption_)
	{
		SetXAxisRange(axis_min_.x(), axis_max_.x());
		SetYAxisRange(axis_min_.y(), axis_max_.y());
	}

	return true;
}

这是更新曲线数据，所谓更新就是把之前的清空，是新一份数据，参数是要更新的曲线名称和数据。

AppendSeriesData方法

cpp 复制代码 
bool CurveCharts::AppendSeriesData(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _chart_data)
{
	if (charts_series_.find(_series_name) == charts_series_.end())
		return false;

	for (const auto& point : _chart_data)
	{
		qreal y_min = point.y() < axis_min_.y() ? point.y() : axis_min_.y();
		qreal y_max = point.y() > axis_max_.y() ? point.y() : axis_max_.y();

		qreal x_min = point.x() < axis_min_.x() ? point.x() : axis_min_.x();
		qreal x_max = point.x() > axis_max_.x() ? point.x() : axis_max_.x();

		axis_min_.setX(x_min);
		axis_min_.setY(y_min);
		axis_max_.setX(x_max);
		axis_max_.setY(y_max);

		charts_series_[_series_name]->append(point.x(), point.y());
	}

	if (is_adaption_)
	{
		SetXAxisRange(axis_min_.x(), axis_max_.x());
		SetYAxisRange(axis_min_.y(), axis_max_.y());
	}

	return true;
}

追加曲线数据，我们需要在外部给某条曲线数据追加时，和更新的区别在于更新需要清空，而追加不需要，沿用之前的数据。

SetLegendVisiable

cpp 复制代码 
void CurveCharts::SetLegendVisiable(const bool& _flag)
{
	is_legend_ = _flag;

	if (is_legend_)
	{
		for (auto it = charts_series_.begin(); it != charts_series_.end(); it++)
			chart_->legend()->markers(it->second)[0]->setLabel(StdString2QString(it->first));
	}
}

设置是否显示图例，true表示显示，false表示不显示

SetRubberBand

cpp 复制代码 
void CurveCharts::SetRubberBand(const bool& _hor, const bool& _ver)
{
	if (_hor)
		chart_view_->setRubberBand(QChartView::HorizontalRubberBand);
	else if (_ver)
		chart_view_->setRubberBand(QChartView::VerticalRubberBand);
}

设置垂直缩放和水平缩放，但是这两个只能生效一个，不能同时生效。

剩下的方法就很简单，不做说明，直接贴源码。

CPP内容

cpp 复制代码 
#include "curve_charts.h"

CurveCharts::CurveCharts(QWidget* parent)
	: QWidget(parent)
	, chart_view_(new QChartView)
	, chart_(new QChart)
	, x_axis_(new QValueAxis)
	, y_axis_(new QValueAxis)
	, is_adaption_(false)
	, is_legend_(false)
{
	// 布局，栅格布局，把QChartView对象之间放进去，在main函数实例化对象调用show方法。
	QGridLayout* layout = new QGridLayout;
	this->setLayout(layout);
	layout->addWidget(chart_view_);

	// 窗口标题
	setWindowTitle(StdString2QString("曲线视图"));
	// 设置QChart
	chart_view_->setChart(chart_);
	// 设置X和Y坐标轴标题的显示位置，X轴标题在最小面，Y轴标题在左侧
	chart_->addAxis(x_axis_, Qt::AlignBottom);
	chart_->addAxis(y_axis_, Qt::AlignLeft);

	chart_view_->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);

	// 初始化最小最大值，方便记录X轴和Y轴所有曲线数据的最大最小值
	axis_min_.setX(INT_MAX);
	axis_min_.setY(INT_MAX);
	axis_max_.setX(INT_MIN);
	axis_max_.setY(INT_MIN);
}

CurveCharts::~CurveCharts()
{}

bool CurveCharts::AddSeries(const std::string& _series_name, QPen _series_pen)
{
	// 如果找到了就说明这个曲线的名称已经添加过了，不能重复添加或者覆盖
	if (charts_series_.find(_series_name) != charts_series_.end())
		return false;

	// 定义一个折线对象
	QLineSeries* line_series = new QLineSeries;
	charts_series_[_series_name] = line_series;

	// 添加到QChart
	chart_->addSeries(line_series);

	// 给这条折线添加颜色
	line_series->setPen(_series_pen);
	// 设置X轴
	line_series->attachAxis(x_axis_);
	// 设置Y轴
	line_series->attachAxis(y_axis_);
	// 设置这条折线的名字
	line_series->setName(StdString2QString(_series_name));

	// 为true表示显示图例
	if(is_legend_)
		chart_->legend()->markers(line_series)[0]->setLabel(StdString2QString(_series_name));

	return true;
}

bool CurveCharts::UpdateSeries(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _charts_data)
{
	// 找不到说明没有这条曲线
	if (charts_series_.find(_series_name) == charts_series_.end())
		return false;
	
	// 这是更新，所以得把之前这条曲线的数据清空
	charts_series_[_series_name]->clear();

	// 添加曲线数据，同时将最大最小值替换
	for (const auto& point : _charts_data)
	{
		qreal y_min = point.y() < axis_min_.y() ? point.y() : axis_min_.y();
		qreal y_max = point.y() > axis_max_.y() ? point.y() : axis_max_.y();

		qreal x_min = point.x() < axis_min_.x() ? point.x() : axis_min_.x();
		qreal x_max = point.x() > axis_max_.x() ? point.x() : axis_max_.x();

		axis_min_.setX(x_min);
		axis_min_.setY(y_min);
		axis_max_.setX(x_max);
		axis_max_.setY(y_max);

		charts_series_[_series_name]->append(point.x(), point.y());
	}

	// 如果是坐标轴自适应数据，那就通过设置坐标轴范围进行设置
	if (is_adaption_)
	{
		SetXAxisRange(axis_min_.x(), axis_max_.x());
		SetYAxisRange(axis_min_.y(), axis_max_.y());
	}

	return true;
}

bool CurveCharts::AppendSeriesData(const std::string& _series_name, std::vector<QPoint> _chart_data)
{
	if (charts_series_.find(_series_name) == charts_series_.end())
		return false;

	for (const auto& point : _chart_data)
	{
		qreal y_min = point.y() < axis_min_.y() ? point.y() : axis_min_.y();
		qreal y_max = point.y() > axis_max_.y() ? point.y() : axis_max_.y();

		qreal x_min = point.x() < axis_min_.x() ? point.x() : axis_min_.x();
		qreal x_max = point.x() > axis_max_.x() ? point.x() : axis_max_.x();

		axis_min_.setX(x_min);
		axis_min_.setY(y_min);
		axis_max_.setX(x_max);
		axis_max_.setY(y_max);

		charts_series_[_series_name]->append(point.x(), point.y());
	}

	if (is_adaption_)
	{
		SetXAxisRange(axis_min_.x(), axis_max_.x());
		SetYAxisRange(axis_min_.y(), axis_max_.y());
	}

	return true;
}

void CurveCharts::SetTitle(const std::string& _title)
{
	chart_->setTitle(StdString2QString(_title));
}

std::string CurveCharts::GetTitle()
{
	return QString2StdString(chart_->title());
}

void CurveCharts::SetXAxisRange(qreal _x_min, qreal _x_max)
{
	x_axis_->setRange(_x_min, _x_max);
}

void CurveCharts::SetYAxisRange(qreal _y_min, qreal _y_max)
{
	y_axis_->setRange(_y_min, _y_max);
}

void CurveCharts::setAxisTitles(const std::string& _XTitle, const std::string& _YTitle)
{
	x_axis_->setTitleText(StdString2QString(_XTitle));
	y_axis_->setTitleText(StdString2QString(_YTitle));
}

void CurveCharts::SetRubberBand(const bool& _hor, const bool& _ver)
{
	if (_hor)
		chart_view_->setRubberBand(QChartView::HorizontalRubberBand);
	else if (_ver)
		chart_view_->setRubberBand(QChartView::VerticalRubberBand);
}

void CurveCharts::SetAxisRanges(const bool& _flag)
{
	is_adaption_ = _flag;
}

void CurveCharts::SetLegendVisiable(const bool& _flag)
{
	is_legend_ = _flag;

	if (is_legend_)
	{
		for (auto it = charts_series_.begin(); it != charts_series_.end(); it++)
			chart_->legend()->markers(it->second)[0]->setLabel(StdString2QString(it->first));
	}
}

测试函数

cpp 复制代码 
#include <QtWidgets/QApplication>
#include <QTimer>
#include <random>

#include "curve_charts.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);

    CurveCharts* cure_charts = new CurveCharts;

    cure_charts->SetTitle("信号曲线");

    cure_charts->AddSeries("时域", QPen(QColor(Qt::green)));
    cure_charts->AddSeries("频域", QPen(QColor(Qt::red)));
    cure_charts->SetAxisRanges(true);
    cure_charts->SetLegendVisiable(true);
    cure_charts->SetRubberBand(true, false);
	cure_charts->setAxisTitles("时间", "幅度");

	int x = 0;

	QTimer timer;
	timer.setInterval(1000); // 设置定时间隔
	QObject::connect(&timer, &QTimer::timeout, [&]() {
		std::random_device rd;  // 随机设备，用于产生随机数种子
		std::mt19937 gen(rd()); // 使用随机设备的随机数引擎

		std::uniform_int_distribution<int> dist(0, 100); // 定义随机数分布范围为 [0, 100]

		std::vector<QPoint> temp1;
		std::vector<QPoint> temp2;

		int randomNumber1 = dist(gen);
		int randomNumber2 = dist(gen);

		QPoint point;
		point.setX(x);
		point.setY(randomNumber1);

		temp1.emplace_back(point);

		point.setY(randomNumber2);
		temp2.emplace_back(point);

		cure_charts->AppendSeriesData("时域", temp1);
		cure_charts->AppendSeriesData("频域", temp2);

		x++;
	});

	timer.start();

    cure_charts->show();

    return a.exec();
}

在测试代码中，我们添加了两条曲线，定义了一个定时器，间隔为1秒，每次产生两个0~100的随机值代表两条曲线的Y值，X值是时间。

另外，QChart支持设置背景色、十字线之类的效果，可以自己div。

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