探索基于QCustomPlot的强大数据可视化工具

qcustomplot曲线图，数据可视化分析工具源码；加载excel和xml数据展示，数据接口可很方便扩展，数据展示具备多条曲线同时窗口展示，支持多窗口的鼠标同步操作（滚轮缩放，左键平移，右键框选等功能），添加阈值线-计算范围值；支持属性面板设置曲线样式，窗口布局类似于vs可以隐藏/显示dock窗口；代码可以扩展，采用qt5.9环境开发；

在数据驱动的时代，高效的数据可视化对于理解和分析数据至关重要。今天咱就来唠唠一个基于QCustomPlot开发的数据可视化分析工具，它功能那叫一个丰富，源码在手，探索不愁。

一、整体框架与开发环境

这个工具基于Qt5.9环境开发。Qt可是个好东西，跨平台能力一流，让咱开发效率蹭蹭往上涨。为啥选Qt5.9呢？稳定呀，很多功能已经相当成熟，对各种系统的适配也很到位。

二、数据加载

1. Excel数据加载

加载Excel数据，极大地方便了从常见办公数据文件中获取信息。在Qt中，咱可以借助第三方库如QAxObject来实现Excel数据读取。以下是一段简单示例代码：

#include <QAxObject>
void loadExcelData(const QString& filePath) {
    QAxObject excel("Excel.Application");
    excel.setProperty("Visible", false);
    QAxObject* workbooks = excel.querySubObject("Workbooks");
    QAxObject* workbook = workbooks->querySubObject("Open(const QString&)", filePath);
    QAxObject* worksheet = workbook->querySubObject("Sheets(int)", 1);
    QAxObject* usedRange = worksheet->querySubObject("UsedRange");
    QAxObject* rows = usedRange->querySubObject("Rows");
    int rowCount = rows->property("Count").toInt();
    QAxObject* columns = usedRange->querySubObject("Columns");
    int columnCount = columns->property("Count").toInt();

    for (int i = 1; i <= rowCount; ++i) {
        for (int j = 1; j <= columnCount; ++j) {
            QAxObject* cell = worksheet->querySubObject("Cells(int, int)", i, j);
            QVariant cellValue = cell->dynamicCall("Value");
            // 这里可以将cellValue处理后存储到你的数据结构中
            qDebug() << cellValue;
            cell->deleteLater();
        }
    }

    workbook->dynamicCall("Close()");
    workbooks->deleteLater();
    excel.dynamicCall("Quit()");
    excel.deleteLater();
}

代码分析：首先创建了一个Excel应用程序对象，并设置其不可见。然后通过Workbooks对象打开指定的Excel文件，获取第一个工作表。接着确定使用范围的行列数，遍历每个单元格获取其值。最后关闭工作簿、工作簿集合以及Excel应用程序。

2. XML数据加载

XML也是常用的数据存储格式，Qt提供了QXmlStreamReader来方便地解析XML数据。示例代码如下：

#include <QFile>
#include <QXmlStreamReader>
void loadXmlData(const QString& filePath) {
    QFile file(filePath);
    if (!file.open(QIODevice::ReadOnly | QIODevice::Text)) {
        qDebug() << "Could not open file";
        return;
    }
    QXmlStreamReader xmlReader(&file);
    while (!xmlReader.atEnd() &&!xmlReader.hasError()) {
        QXmlStreamReader::TokenType token = xmlReader.readNext();
        if (token == QXmlStreamReader::StartDocument) {
            continue;
        }
        if (token == QXmlStreamReader::StartElement) {
            if (xmlReader.name() == "data") {
                // 处理data元素下的子元素
                while (!(xmlReader.atEnd() || xmlReader.hasError()) && (token = xmlReader.readNext())!= QXmlStreamReader::EndElement) {
                    if (token == QXmlStreamReader::StartElement) {
                        if (xmlReader.name() == "item") {
                            QString value = xmlReader.attributes().value("value").toString();
                            // 这里可以将value处理后存储到你的数据结构中
                            qDebug() << value;
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
    if (xmlReader.hasError()) {
        qDebug() << "XML parsing error: " << xmlReader.errorString();
    }
    file.close();
}

代码分析：打开XML文件后，通过QXmlStreamReader逐行读取。遇到开始文档标记就跳过，遇到开始元素标记时，如果是"data"元素，就进一步处理其下的"item"子元素，并获取"value"属性值。最后检查是否有解析错误并关闭文件。

三、数据展示

1. 多曲线同时展示

QCustomPlot是实现多曲线展示的利器。下面看看如何在窗口中同时展示多条曲线：

#include "qcustomplot.h"
void setupMultiCurvePlot(QCustomPlot* customPlot) {
    QVector<double> x(101), y1(101), y2(101);
    for (int i = 0; i < 101; ++i) {
        x[i] = i / 10.0;
        y1[i] = sin(x[i]);
        y2[i] = cos(x[i]);
    }
    customPlot->addGraph();
    customPlot->graph(0)->setData(x, y1);
    customPlot->graph(0)->setPen(QPen(Qt::blue));

    customPlot->addGraph();
    customPlot->graph(1)->setData(x, y2);
    customPlot->graph(1)->setPen(QPen(Qt::red));

    customPlot->xAxis->setLabel("X Axis");
    customPlot->yAxis->setLabel("Y Axis");
    customPlot->replot();
}

代码分析：先创建了三个QVector分别存储x轴数据以及两条曲线的y轴数据。通过addGraph方法添加两条曲线，分别设置数据和画笔颜色。最后设置坐标轴标签并重新绘制图表。

2. 多窗口鼠标同步操作

实现多窗口鼠标同步操作，让用户在不同窗口间能以相同的交互方式查看数据。以滚轮缩放为例，在每个窗口的鼠标滚轮事件处理函数中：

void MainWindow::wheelEvent(QWheelEvent* event) {
    if (event->delta() > 0) {
        ui->customPlot->xAxis->scaleRange(0.9, ui->customPlot->xAxis->range().center());
        ui->customPlot->yAxis->scaleRange(0.9, ui->customPlot->yAxis->range().center());
    } else {
        ui->customPlot->xAxis->scaleRange(1.1, ui->customPlot->xAxis->range().center());
        ui->customPlot->yAxis->scaleRange(1.1, ui->customPlot->yAxis->range().center());
    }
    ui->customPlot->replot();
    // 同步到其他窗口，这里假设还有一个customPlot2
    ui->customPlot2->xAxis->scaleRange(ui->customPlot->xAxis->scaleFactor(), ui->customPlot->xAxis->range().center());
    ui->customPlot2->yAxis->scaleRange(ui->customPlot->yAxis->scaleFactor(), ui->customPlot->yAxis->range().center());
    ui->customPlot2->replot();
}

代码分析：根据滚轮滚动方向，对当前窗口的坐标轴进行缩放，然后重新绘制。接着将缩放比例同步到其他窗口并重新绘制。左键平移和右键框选功能实现思路类似，都是通过获取鼠标事件的坐标信息，计算相应的偏移量或区域，然后应用到各个窗口的图表上。

3. 添加阈值线 - 计算范围值

添加阈值线能直观地显示数据与设定值的关系。以下是添加阈值线的代码：

void addThresholdLine(QCustomPlot* customPlot, double threshold) {
    QCPItemLine* thresholdLine = new QCPItemLine(customPlot);
    thresholdLine->start->setCoords(customPlot->xAxis->range().lower, threshold);
    thresholdLine->end->setCoords(customPlot->xAxis->range().upper, threshold);
    thresholdLine->setPen(QPen(Qt::green, 1, Qt::DashLine));
}

代码分析：创建一个QCPItemLine对象，设置其起点和终点的坐标，使其跨越整个x轴范围且y坐标为设定的阈值。同时设置画笔为绿色虚线，这样就添加好了阈值线。计算范围值可以通过获取图表数据的最值来实现，比如：

double minY = ui->customPlot->graph(0)->data()->at(0).value;
double maxY = ui->customPlot->graph(0)->data()->at(0).value;
for (int i = 1; i < ui->customPlot->graph(0)->data()->size(); ++i) {
    double value = ui->customPlot->graph(0)->data()->at(i).value;
    if (value < minY) {
        minY = value;
    }
    if (value > maxY) {
        maxY = value;
    }
}
double rangeValue = maxY - minY;

代码分析：先初始化最小值和最大值为第一条曲线的第一个数据点的值，然后遍历曲线数据，更新最小值和最大值，最后计算范围值。

四、属性面板与窗口布局

1. 属性面板设置曲线样式

通过属性面板可以灵活地调整曲线样式。比如，在属性面板中选择曲线颜色，然后更新图表曲线颜色的代码：

void MainWindow::on_colorComboBox_currentIndexChanged(int index) {
    QColor color = QColorDialog::customColor(index);
    ui->customPlot->graph(0)->setPen(QPen(color));
    ui->customPlot->replot();
}

代码分析：当颜色选择框的索引改变时，获取对应的颜色，设置到第一条曲线上并重新绘制图表。

2. 类似VS的窗口布局

采用Qt的QDockWidget来实现类似VS的窗口布局，可以方便地隐藏/显示dock窗口。

QDockWidget* dockWidget = new QDockWidget("Data Panel", this);
QWidget* dockWidgetContents = new QWidget();
// 在dockWidgetContents中添加各种控件，比如属性面板的控件
dockWidget->setWidget(dockWidgetContents);
addDockWidget(Qt::RightDockWidgetArea, dockWidget);

代码分析：创建一个QDockWidget对象，并设置其标题。然后创建一个内容部件，将其设置为dock窗口的部件，最后将dock窗口添加到主窗口的右侧停靠区域。

五、代码扩展性

整个工具的代码设计得很有扩展性。比如数据接口部分，若要添加新的数据来源，只需要按照现有数据加载的模式，实现新的数据读取逻辑并集成到数据加载模块中。像前面提到的Excel和XML数据加载，都是相对独立的模块，新的数据加载方式也可以以类似方式加入，不会对其他部分造成太大影响。

qcustomplot曲线图，数据可视化分析工具源码；加载excel和xml数据展示，数据接口可很方便扩展，数据展示具备多条曲线同时窗口展示，支持多窗口的鼠标同步操作（滚轮缩放，左键平移，右键框选等功能），添加阈值线-计算范围值；支持属性面板设置曲线样式，窗口布局类似于vs可以隐藏/显示dock窗口；代码可以扩展，采用qt5.9环境开发；

总之，这个基于QCustomPlot的数据可视化分析工具，从数据加载到展示，再到用户交互和布局设置，功能丰富且代码具备良好的扩展性，在实际的数据处理和分析场景中能发挥大作用。希望大家可以基于它进行更多有趣的开发和探索。