重学Qt——数据可视化

数据可视化

Qt Charts

Qt Charts模块简介

Qt Charts模块是Qt框架中一组易于使用的图表组件，它基于Qt的图形/视图架构。该模块提供了丰富的图表类型和功能，可以帮助开发者快速创建各种图表应用。

核心组件概述：

QChartView：作为图表的视图组件，QChartView负责图表的显示。它是QGraphicsView的子类，利用图形/视图架构实现图表的绘制和展示。
QChart：QChart是图表的核心类，从QGraphicsItem继承而来，代表了一种图形项，负责图表数据的组织和表现。
特定类型图表类：如QPolarChart，用于绘制极坐标图，从QChart继承而来，提供了极坐标图表的特殊功能和表现。

如何在项目中使用Qt Charts模块

要在项目中使用Qt Charts模块，需要在项目的配置文件（.pro文件）中添加指定语句，以告诉编译器包含该模块。具体操作如下：

在项目的.pro文件中增加一行语句：QT+=charts。这样，编译器在编译项目时就会包含Qt Charts模块，从而可以使用其中的图表组件。

在需要使用Qt Charts模块中的类的头文件或源程序文件中可以使用如下的包含语句:

plain 复制代码

#include <Qtcharts>

图表主要组成部分

概述

Qt Charts模块是一组用于创建图表的组件，它基于Qt的图形/视图架构。该模块提供了丰富的图表类型和功能，使得开发者可以快速、方便地创建出专业的图表应用。

核心组件详解

QChartView

QChartView是QChart的视图组件，负责图表的显示。它是QGraphicsView的子类，用于在界面上可视化地展示图表。在设计窗口界面时，通常先放置一个QGraphicsView组件，然后将其提升为QChartView类。

QChart

QChart是图表的核心组件，从QGraphicsItem继承而来，用于管理图表中各种元素，如序列、坐标轴、图例等。它可以被看作是图形/视图架构中的图形项，负责组织和表现图表数据。

序列（Series）

序列是图表中数据的展现形式。Qt Charts模块提供了多种序列类，如QLineSeries（折线序列）、QBarSeries（柱状图序列）等。这些序列类用于存储序列的数据和属性，不同的序列类决定了图表的类型和表现形式。

坐标轴

坐标轴是图表中用于表示数据变化的轴线。Qt Charts模块提供了QValueAxis（数值坐标轴）和QLogValueAxis（对数坐标轴）等不同类型的坐标轴，以满足不同类型图表的需求。

图例

图例是图表上展示序列的示例说明，包括线条颜色和文字说明。

QLegend是一个封装了图例功能的类，它在QChart对象中添加序列后会自动生成图例，可以为每个序列设置图例中的文字，并且可以控制图例在图表中的位置，例如上、下、左、右不同位置

工作原理

QChartView作为视图组件，负责将QChart中的图表数据通过图形/视图架构进行绘制和展示。QChart管理图表中的各种元素，包括序列、坐标轴、图例等，将这些元素组织起来形成完整的图表。序列类负责存储序列的数据和属性，不同的序列类决定了图表的类型和表现形式。坐标轴则用于表示数据的变化，提供数值或对数等不同类型的坐标轴。

示例：通过QChartView在界面上展示出折线图

在创建一个折线图时，首先创建QLineSeries对象来存储折线数据，创建QChart对象并添加QLineSeries对象作为其序列。
创建QChartView对象并将QChart对象设置为其模型
将QChartView添加到界面中。

cpp 复制代码

#include <QApplication>
#include <QMainWindow>
#include <QtCharts/QChartView>
#include <QtCharts/QLineSeries>
#include <QtCharts/QChart>


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

    QT_USE_NAMESPACE
    // 创建一个 QLineSeries 用于存储数据点
    QLineSeries *series = new QLineSeries();
    series->append(0, 0);
    series->append(1, 1);
    series->append(2, 4);
    series->append(3, 9);
    series->append(4, 16);
    series->append(5, 25);

    // 创建一个 QChart 对象并将 QLineSeries 添加至其中
    QChart *chart = new QChart();
    chart->addSeries(series);
    chart->setTitle("Simple Line Chart");
    chart->setAnimationOptions(QChart::SeriesAnimations);

    // 设置默认坐标轴
    chart->createDefaultAxes();

    // 创建一个 QChartView 并设置 QChart 对象为其模型
    QChartView *chartView = new QChartView(chart);
    chartView->setRenderHint(QPainter::Antialiasing);

    // 创建一个 QMainWindow 并在其中显示 QChartView
    QMainWindow window;
    window.setCentralWidget(chartView);
    window.resize(400, 300);
    window.show();

    return app.exec();
}

运行结果：

坐标轴详解

在 Qt Charts 中，坐标轴类主要用于定义图表的坐标系统，帮助用户更直观地理解数据的分布和趋势。坐标轴类提供了灵活的配置选项，可以高度自定义轴的外观和行为。

QAbstractAxis

QAbstractAxis类的父类是QObject，所以坐标轴类不是可见的组件类，而是封装了坐标轴相关的各种数据和属性，如坐标轴的刻度、标签、网格线、标题等。

主要坐标轴类

QValueAxis

用于表示数值型数据的轴。
提供了刻度、范围和格式化选项。
适合用于折线图、柱状图等需要数值坐标的图表。

QCategoryAxis

用于表示分类数据的轴。
可以将类别标签映射到数值，这对饼图和柱状图特别有用。

QDateTimeAxis

用于表示时间序列数据的轴。
可以处理日期和时间，适用于时间相关的数据展示。

QLogValueAxis

用于表示对数值数据的轴。
适合处理数量级跨度较大的数据，如金融数据。

QColorAxis

QColorAxis允许将数据值映射到颜色范围，帮助用户识别数据模式及趋势。
可以自定义颜色范围和渐变，以适应不同的视觉需求。
可以与数值轴（如QValueAxis）一起使用，以便更好地展示多维数据。

图表交互动作

QLegendMarker

图的种类

主要窗口设计和初始化

图表种类：

折线图绘制
柱状图
堆叠柱状图
百分比柱状图
饼图

三维图形

Data Visualization模块

一、概述

Qt Data Visualization模块是Qt提供的一个用于创建三维图形的库。它允许开发者在项目中轻松添加三维柱状图、三维散点图、三维曲面等高级图形显示功能。该模块基于图形/视图架构，与Qt Charts模块类似，但专注于三维图形的展示。

二、模块配置与包含

要在项目中使用Data Visualization模块，需要在项目配置文件(.pro文件)中添加QT+=datavisualization语句。在需要使用该模块中的类的文件中，应包含头文件，以便访问模块中的大部分常用类。若编译时提示缺少某个类，则需单独包含该类对应的头文件。

三、三维图形类

Data Visualization模块提供了三种三维图形类：Q3DBars（三维柱状图）、Q3DScatter（三维散点图）和Q3DSurface（三维曲面）。这些类从QWindow继承，因此它们与QWidget不同，不能直接在一般的QWidget组件上显示。每种三维图形类对应一种特定的三维序列，用于存储和展示数据。

四、序列与数据代理

序列：
- 每种三维图形类都有其专用的序列类，如Q3DBars使用QBar3DSeries，Q3DScatter使用QScatter3DSeries，Q3DSurface使用QSurface3DSeries。
- 序列类用于存储图形的数据点，并决定了数据的展示方式。
- 不同类型的序列类存储数据的结构也不同，例如QScatter3DSeries存储三维数据点的坐标，而QSurface3DSeries存储的数据在水平面上呈网格状分布。
数据代理 ：
- 数据代理类与序列对应，用于存储序列的数据。
- 所有数据代理类都继承自QAbstractDataProxy，并且每种序列都有一个基于项数据模型的数据代理子类。
- 对于QSurface3DSeries，还有一个特殊的数据代理类QHeightMapSurfaceDataProxy，它能够将图片表示的高程数据显示为三维曲面，特别适用于地图高程数据的展示。

五、坐标轴

Data Visualization模块提供了两种三维坐标轴类：QValue3DAxis（数值型坐标轴）和QCategory3DAxis（文字型坐标轴）。它们都继承自QAbstract3DAxis，为三维图形提供了灵活的坐标轴设置。

六、实例说明

以创建三维曲面图为例，开发者首先需要创建Q3DSurface对象作为图形容器，然后创建QSurface3DSeries对象作为序列，并添加数据点。接着，可以使用QHeightMapSurfaceDataProxy来将图片的高程数据转换为三维曲面。最后，将Q3DSurface添加到界面中，即可展示三维曲面图。

三维柱状图

Q3DBars

QBar3DSeries

QBarDataProxy

存储和管理三维柱状图关联的数据、行标签和列标签。

函数

函数名	描述
int addRow	添加一行到三维柱状图中。
void insertRow	在指定位置插入一行到三维柱状图中。
void removeRows	从三维柱状图中移除一行或多行。
void setRow	设置三维柱状图中的某一行的数据或属性。
QBarDataRow *rowAt	返回三维柱状图中指定位置的行。
void setItem	设置三维柱状图中某个数据项的值或属性。
QBarDataItem *itemAt	返回三维柱状图中指定位置的数据项。
void resetArray	重置三维柱状图的数据数组，可能是清除所有数据或恢复到初始状态。
int rowCount	获取三维柱状图中的行数。
void setRowLabels	设置三维柱状图中行的标签。
QStringList rowLabels	获取三维柱状图中所有行的标签。
void setColumnLabels	设置三维柱状图中列的标签。
QStringList columnLabels	获取三维柱状图中所有列的标签。

三维散点图

QScatterDataProxy

要绘制三维散点图，需要用到三维图形类Q3DScatter、序列类QScatter3DSeries和数据代理类QScatterDataProxy。

三维曲面图

绘制三维曲面图需要使用Q3DSurface图形类和QSurface3DSeries序列类,根据使用的数据代理类不同,可以绘制两种三维曲面图。

QSurfaceDataProxy

QSurfaceDataProxy 数据代理类，根据空间点的三维坐标绘制曲面，例如一般的三维函数曲面。

函数

函数名	描述
addRow(QSurfaceDataRow *row)	向三维柱状图的数据结构中添加一行数据。
insertRow(int rowIndex, QSurfaceDataRow *row)	在指定的行索引处插入一行数据。
removeRows(int rowIndex, int removeCount)	从三维柱状图中移除指定行数的数据。
setRow(int rowIndex, QSurfaceDataRow *row)	设置三维柱状图中指定行的数据。
setItem(int rowIndex, int columnIndex, QSurfaceDatalterm &item)	设置三维柱状图中指定行和列的数据项。
resetArray(QSurfaccDataArray *newArray)	重置三维柱状图的数据数组。注意：此函数中的QSurfaccDataArray可能是拼写错误，通常应该是QSurfaceDataArray。
QSurfaceDataArray *arrayo	可能是一个指向QSurfaceDataArray的指针，用于访问或修改三维柱状图的数据数组。注意：这可能是一个变量声明，不是函数。
int rowCount	获取三维柱状图中的行数。这可能是一个成员变量而不是函数。
int columnCount	获取三维柱状图中的列数。同样，这可能是一个成员变量。
QSurfaceDataItem *itemAt(int rowIndex, int columnIndex)	获取指定行和列的数据项。
QSurfaceDataItem *itemAt(QPoint &position)	通过给定的坐标（使用QPoint）获取数据项。这可能是三维柱状图的二维表示（如热力图）中的函数。

QHeightMapSurfaceDataProxy数据代理类，根据一张图片的数据绘制三维曲面，典型的如三维地形图。