QChart数据可视化

进击ing小白2024-11-28 8:08

目录

一、QChart基本介绍

[1.1 QChart基本概念与用途](#1.1 QChart基本概念与用途)

[1.2 主要类的介绍](#1.2 主要类的介绍)

[1.2.1 QChartView类](#1.2.1 QChartView类)

[1.2.2 QChart类](#1.2.2 QChart类)

1.2.3QAbstractSeries类

[1.2.4 QAbstractAxis类](#1.2.4 QAbstractAxis类)

[1.2.5 QLegendMarker](#1.2.5 QLegendMarker)

二、与图表交互

[1. 动态绘制数据](#1. 动态绘制数据)

[2. 深入数据](#2. 深入数据)

[3. 缩放和滚动](#3. 缩放和滚动)

[4. 鼠标悬停](#4. 鼠标悬停)

三、主题

四、代码实践

[4.1 踩坑](#4.1 踩坑)

[4.2 线性图绘制](#4.2 线性图绘制)

[4.3 散点图](#4.3 散点图)

[4.4 柱状图](#4.4 柱状图)

[4.5 饼状图](#4.5 饼状图)

一、QChart基本介绍

1.1 QChart基本概念与用途

QtCharts是一个Qt模块，它提供了许多种常见的图表类型，如折线图、柱状图、饼图、散点图、区域图、极坐标图等等。使用QtCharts可以轻松地把数据可视化，帮助用户更好地理解数据，进行分析和决策。以下是Qt官方的介绍：

The QChart class manages the graphical representation of the chart's series, legends, and axes.

QChart is a QGraphicsWidget that you can show in a QGraphicsScene. It manages the graphical representation of different types of series and other chart related objects like legend and axes. To simply show a chart in a layout, the convenience class QChartView can be used instead of QChart. In addition, line, spline, area, and scatter series can be presented as polar charts by using the QPolarChart class.

1.2 主要类的介绍

QChart主要由一下几个大类组成：

1.2.1 QChartView类

视图对象，实际是一个独立的widget,用以展示图表。

1.2.2 QChart类

是真正的图表对象，QChart需要添加在QChartView对象下才可在正确展示出来。

1.2.3QAbstractSeries类

是数据集合，在QChart中添加QAbstractSeries，才可以展示出数据，否则QChart只能展现坐标轴 ，主要数据类及继承关系如下。

1.2.4 QAbstractAxis类

坐标轴类，用来设置QChart类的坐标轴属性，包括范围、精度等，也用来将QAbstractSeries类与QChart类对应起来。

Qt Charts支持以下坐标轴类型:

  • 值轴 （QValueAxis）：实际值添加到图表的轴上。它是使用QValueAxis类或ValueAxis QML类型实现的。
  • 类别轴（QCategoryAxis）：有命名范围和可调范围宽度
  • 条形类别轴 （QBarCategoryAxis）：类似于类别轴，但所有范围的范围宽度都相同。bar类别轴是使用QBarCategoryAxis类或BarCategoryAxis QML类型实现的。
  • 日期-时间轴（QDateTimeAxis）：将日期和时间添加到图表轴上。它是使用QDateTimeAxis类或DateTimeAxis QML类型实现的。
  • 对数值轴（QLogValueAxis）：向图表的轴添加对数刻度。对数标度是一种基于数量级的非线性标度，因此轴上的每个刻度都是前一个刻度乘以一个值。使用QLogValueAxis类或LogValueAxis QML类型实现对数轴

可以为一个图表定义多个轴。坐标轴可以放在图表的上下左右。此外，轴可以是不同的类型。但是，不支持混合轴类型，这会导致不同的域，例如在同一方向上指定QValueAxis和QLogValueAxis。

1.2.5 QLegendMarker

图例是一个显示图表图例的图形对象。图例对象不能被创建或删除，但是它们可以通过QChart类被引用。当序列发生变化时，图例状态由QChart或ChartView更新。

图例可以位于图表的下方或上方，也可以位于图表的左侧或右侧。默认情况下，图例是附加到图表视图的，但它可以分离到一个可以自由移动的单独图形项。可以隐藏图例中的单个标记，也可以隐藏整个图例。

图例标记可以通过使用QLegendMarker基类和每个序列类型的子类来修改:

QAreaLegendMarker、QBarLegendMarker、QBoxPlotLegendMarker、 QCandlestickLegendMarker和QXYLegendMarker。

二、与图表交互

用户可以通过以下方式与图表进行交互：动态地向图表添加值、深入聚焦数据、放大和缩小图表、滚动图表、单击图表中的项目或将鼠标悬停在图表上。

1. 动态绘制数据

可以动态地向图表添加数据，并使图表视图自动滚动以显示新数据。

2. 深入数据

例如，可以将下钻效果实现为条形图或饼状图。当用户在图表中选择项目时，将显示该项的更详细视图

例如，可以对条形图或饼图实现下钻效果。当用户在图表中选择一个项目时，将显示该项目的更详细视图。这是通过删除第一个序列并添加另一个序列来实现的。

3. 缩放和滚动

用户可以使用键盘进行缩放和滚动。它们可以使用方向键滚动图表，也可以使用正负键放大或缩小图表。此外，QRubberBand可以用来选择要放大的区域。

4. 鼠标悬停

可以将槽连接到终端用户单击图表中的项或将鼠标悬停在图表上时发出的信号。这使您能够向图表中添加元素，如标注。

三、主题

主题是应用于图表的所有视觉元素的UI样式相关设置的内置集合，例如颜色、画笔、画刷和字体系列，以及轴、标题和图例。

Qt图表具有以下预定义的主题:

  • Light主题，这是默认主题
  • 天蓝色的主题
  • 黑暗的主题
  • 砂褐色主题
  • 自然颜色系统(NCS)蓝色主题
  • 高反差主题
  • 冰蓝色主题
  • Qt的主题

可以通过更改颜色、画笔、画刷和字体来定制主题。可以通过修改Qt Charts的源代码来添加新的主题。

注意：更改主题将覆盖之前应用于该系列的所有自定义。

四、代码实践

4.1 踩坑

必须声明命名空间，库必须与编译器选择模式对应。

using namespace QtCharts;

4.2 线性图绘制

cpp 复制代码 
//折线图
	connect(ui.pushButton_zhexian, &QPushButton::clicked, this, [=] {
		//QLineSeries *lineSeries1 = new QLineSeries();  //折线
		//QLineSeries *lineSeries2 = new QLineSeries();
		QSplineSeries *lineSeries1 = new QSplineSeries(); //平滑曲线
		QLineSeries *lineSeries2 = new QLineSeries();
		qsrand(QTime::currentTime().second());
		for (int i = 0; i <= 41; ++i)
		{	
			qreal y = qrand() % 100;
			if (i <= 20)
			{
				qreal x = i;
				lineSeries1->append(x, y);
			}
			else
			{
				qreal x = i - 21;
				lineSeries2->append(x, y);
			}
		}

		lineSeries1->setColor(Qt::blue);
		lineSeries1->setPen(QPen(Qt::blue, 2));
		lineSeries1->setName("line1");//图例的名字
		lineSeries2->setColor(Qt::red);
		lineSeries2->setPen(QPen(Qt::red, 2, Qt::PenStyle::DashDotDotLine));
		lineSeries2->setName("line2");
		lineSeries1->setPointLabelsVisible(true);
		lineSeries2->setPointLabelsVisible(true);

		//创建QChart
		QChart *chart = new QChart();
		chart->setTitle("Line Chart");//设置标题
		chart->addSeries(lineSeries1); //将折线系列添加到图标
		chart->addSeries(lineSeries2);

		//修改图例
		QLegend * legned = chart->legend();
		legned->setAlignment(Qt::AlignBottom);
		legned->setBackgroundVisible(false);
		legned->setMarkerShape(QLegend::MarkerShape::MarkerShapeRectangle);

		//创建X轴
		QValueAxis *axisX = new QValueAxis();
		axisX->setLabelFormat("%.0f");//设置标签格式
		axisX->setTitleText("X轴");
		axisX->setRange(0, 20);//设置范围
		axisX->setTickCount(21); //设置tickCount 即标签数量为21 0-21
		axisX->setGridLineVisible(false);//设置主刻度线不可见
		//axisX->hide();//隐藏刻度线 X周 0-10 不可见
	

		//创建Y轴
		QValueAxis *axisY = new QValueAxis();
		axisY->setTitleText("Y轴");
		axisY->setRange(0, 100);//设置范围
		axisY->setTickCount(11); //设置tickCount 即标签数量为11 100进行10等分 11个标签 

		//关联轴到Chart和QSeries
		chart->addAxis(axisX, Qt::AlignBottom);
		chart->addAxis(axisY, Qt::AlignLeft);
		lineSeries1->attachAxis(axisX);
		lineSeries1->attachAxis(axisY);
		lineSeries2->attachAxis(axisX);
		lineSeries2->attachAxis(axisY);

		//创建QChartView 对象显示图表
		QChartView * chartview = new QChartView(chart, ui.tab_3);
		chartview->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);//抗锯齿

		//显示窗口、
		QMainWindow *win = new QMainWindow(ui.tab_3);
		win->setCentralWidget(chartview);
		win->resize(800, 600);
		win->setWindowTitle("Test_折线图");
		win->show();
		
	});

4.3 散点图

cpp 复制代码 
connect(ui.pushButton_sactter, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
    QScatterSeries *scatterSeries = new QScatterSeries();

	// 添加散点数据
	qsrand(QTime::currentTime().second());//设置随机数生成器的种子
	for (int i = 0; i <= 20; i++) {
		qreal x = i;
		qreal y = qrand() % 100;
		scatterSeries->append(x, y);
		qDebug() << QPoint(x, y);//测试输出
	}

	// 创建 QChart 对象
	QChart *chart = new QChart();
	chart->setTitle("Scatter Chart"); // 设置标题
	chart->addSeries(scatterSeries); // 将散点系列添加到图表中

									 // 创建 QValueAxis 对象作为 X 轴
	QValueAxis *axisX = new QValueAxis();
	axisX->setLabelFormat("%.0f"); // 设置标签格式
	axisX->setTitleText("X Axis");
	axisX->setRange(0, 20); // 设置范围
	axisX->setTickCount(21); // 设置 tickCount，即标签数量为 21
	chart->addAxis(axisX, Qt::AlignBottom); // 将 X 轴添加到图表中
	scatterSeries->attachAxis(axisX); // 散点系列关联 X 轴

									  // 创建 QValueAxis 对象作为 Y 轴
	QValueAxis *axisY = new QValueAxis();
	axisY->setTitleText("Y Axis");
	axisY->setRange(0, 100); // 设置范围
	axisY->setTickCount(11); // 设置 tickCount，即标签数量为 11
	chart->addAxis(axisY, Qt::AlignLeft); // 将 Y 轴添加到图表中
	scatterSeries->attachAxis(axisY); // 散点系列关联 Y 轴

									  // 创建 QChartView 对象显示图表
	QChartView *chartView = new QChartView(chart);
	chartView->setRenderHint(QPainter::Antialiasing); // 抗锯齿

	QMainWindow *win = new QMainWindow(ui.tab_3);
	win->setCentralWidget(chartView);
	win->resize(800, 600);
	win->setWindowTitle("Test_饼状图");
	win->show();

});

4.4 柱状图

cpp 复制代码 
connect(ui.pushButton_bar, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
	//创建柱状形集对象
	QBarSet* set1 = new QBarSet("语文");
	QBarSet* set2 = new QBarSet("数学");
	QBarSet* set3 = new QBarSet("英语");
	*set1 << 130 << 120 << 110 << 97 << 88;
	set2->append({ 148,128,137,98,88 }); 
	set3->append(123);
	set3->append(86);
	set3->append(98);
	set3->append(68);
	set3->append(99);

	set1->setLabelColor(Qt::red);
	set2->setLabelColor(Qt::green);
	set3->setLabelColor(Qt::blue);

	//QBarSet封装为QStackedBarSeries 
	//QBarSet类型封装成QStackedBarSeries类型，是因为chart->append不能接收QBarSet的类型。
	QStackedBarSeries *bar1 = new QStackedBarSeries();
	bar1->append(set1);
	QStackedBarSeries *bar2 = new QStackedBarSeries();
	bar2->append(set2);
	QStackedBarSeries *bar3 = new QStackedBarSeries();
	bar3->append(set3);

	//QChart
	QChart* chart = new QChart();
	chart->addSeries(bar1);
	chart->addSeries(bar2);
	chart->addSeries(bar3);
	//创建QChartView 对象显示图表
	QChartView * chartview = new QChartView(chart, ui.tab_3);
	//创建X轴
		QBarCategoryAxis *axisX = new QBarCategoryAxis();
		QStringList list = { "小张","王五","晓明" ,"小红" ,"小绿" };
		axisX->append(list);
		axisX->setTitleText("姓名");
		axisX->setGridLineVisible(false);
		
		//创建Y轴
		QValueAxis *axisY = new QValueAxis();
		axisY->setTitleText("成绩");
		axisY->setRange(0, 150);//设置范围
		axisY->setTickCount(6); //设置tickCount 即标签数量为6 150进行5等分 6个标签 
	
		//设定坐标轴与数据对应
		chart->setAxisX(axisX, bar1);
		chart->setAxisX(axisX, bar2);
        chart->setAxisX(axisX, bar3);
	
		chart->setAxisY(axisY, bar1);
		chart->setAxisY(axisY, bar2);
		chart->setAxisY(axisY, bar3);
	
		//显示窗口、
		QMainWindow *win = new QMainWindow(ui.tab_3);
		win->setCentralWidget(chartview);
		win->resize(800, 600);
		win->setWindowTitle("Test_柱状图");
		win->show();
	
	});

4.5 饼状图

该代码中实践饼状图的基本绘制方法和图形属性的设置，设置opengl加速绘制以及chartview的grap抓取保存图片的方法对比QScreen的截屏效果。

cpp 复制代码 
connect(ui.pushButton_bingzhuang, &QPushButton::clicked, this, [=]() {
		QChartView*view = new QChartView(ui.tab_3);
		view->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);
		QChart* chart = new QChart();
		chart->setTitle("成绩分布");
		view->setChart(chart);

		//设置饼图
		QPieSeries*pie = new QPieSeries;
		QPieSlice* s1 = pie->append("60分以下",20);
		QPieSlice* s2 = pie->append("60-80分", 30);
		QPieSlice* s3 = pie->append("60-90分", 30);
		QPieSlice* s4 = pie->append("90-100分", 20);
		s4->setExploded(true);//设置此分块突出
		
		pie->setHoleSize(0.4);// 设置饼状图中间洞大小 0.0-1.0之间
		pie->setLabelsPosition(QPieSlice::LabelOutside);//设置slice label的位置
		pie->setLabelsVisible(true);
		pie->setUseOpenGL(true);//使用OpenGl来画 GPU 并行不卡顿 QAbstractSeries方法
		//字体
		QFont font = qApp->font();
		font.setBold(true);
		font.setPointSize(20);
		chart->setTitleFont(font);
		//图例
		chart->legend()->setAlignment(Qt::AlignLeft);

		//设置各个模块颜色
		s1->setColor(Qt::red);
		s2->setColor(Qt::blue);
		s3->setColor(Qt::green);
		s4->setColor(Qt::yellow);

		chart->addSeries(pie);
		//设置主题 默认light
		chart->setTheme(QChart::ChartTheme::ChartThemeBlueCerulean);
		//显示窗口、
		QMainWindow *win = new QMainWindow(ui.tab_3);
		win->setCentralWidget(view);
		win->resize(800, 600);
		win->setWindowTitle("Test_饼状图");
		win->show();

		//保存图片 ChartView 自有方式
		QPixmap p = view->grab();//
		QImage image = p.toImage();
		image.save("chart.png");

		//截屏 通过winID
		QScreen *screen=QGuiApplication::primaryScreen();//保留应用程序的主屏幕(最初显示QWindows的屏幕)
		QPixmap pic = screen->grabWindow(view->winId());
		QImage image2 = pic.toImage();
		image2.save("chartPie.png");

	});

五、在实际项目中的应用

QCharts在实际的项目中可以很好的可视化数据，以多种形式统计可视化程序每日产生的数据，从而多维度的评估项目的运行状况和运维效果等。

如在交通的停车场场景中对于不同时间尺度可以使用折线图统计车流量（对于商场等常有活动的车场运维更有意义），通过饼状图统计不同支付方式的占比（对于企事业单位学校等固定卡、储值卡、临时卡、ETC等统计更有意义）、通过统计车厂外围不同设备的异常更好的评估运行的稳定性、通过统计每日相机的识别平均置信度评估相机等架设合理性等等。

业务的评估对于不同场景下的运营状况有直观的反馈，设备 异常、识别率、不同级别的错误报告、内存使用等等的统计对于无人车厂运行的稳定应也有直观的反馈。

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