绘图-几个较复杂统计图案例的实现分析

前言

此本中收录一些较复杂统计图案例的实现分析，希望能给需要的朋友带来灵感。

曲线动态图

曲线动图.gif

绘制关键步骤：

我们可以看到上图的动图是一组组合动画，共有四部分组成：坐标横竖虚线的动画、曲线的动态绘制、小圆点的动画、渐变区域的动画。下面逐个分析

• 坐标横竖虚线的动画
  第一步设置一个 CAShapeLayer 并设置 .lineDashPattern 属性，使之成为虚线。下面一步很关键，生成一条 UIBezierPath，使用for循环如下：

  for (NSInteger idx = 0; idx < horizontalLineCount; ++idx) {
        yValue = [self.parentView.datasource lineChartView:self.parentView valueReferToHorizontalReferenceLineAtIndex:idx];
        yLocation = [self.parentView.calculator verticalLocationForValue:yValue];
        [horizontalReferencePath moveToPoint:CGPointMake(0, yLocation)];
        [horizontalReferencePath addLineToPoint:CGPointMake(boundsWidth, yLocation)];
    }
  

通过多次调用 moveToPoint，addLineToPoint，于是这条UIBezierPath就包含了三段直线，把UIBezierPath 赋值给CAShapeLayer后，直接对 CAShapeLayer的strokeEnd 作CABasicAnimation动画，就会出现，三条横线依次出现的动画，很巧妙，而不是你看到的初始化三条UIBezierPath。同时对横竖方向的CAShapeLayer做动画，就会出现如图所示的效果。

• 曲线动画
  这部分的重点是使用 贝塞尔曲线的拼接曲线的方法：
  addCurveToPoint 三次贝塞尔曲线，需要两个控制点
  addQuadCurveToPoint 二次贝塞尔曲线，需要一个控制点
  关键是根据数值，计算出各个控制点，调用绘图方法绘制曲线路径。最后对CAShapeLayer的strokeEnd 作CABasicAnimation动画即可实现。

• 小圆点的动画
  根据数据源，在每一数据点处放上一个自定义UIView，在此自定义UIView的drawRect中绘制圆形图形，并且设置 shape.layer.opacity = 0;，即让这些小圆点（很多UIView）刚开始的是不显示的，加载在当前的UIView上，计算每一个点的动画开始时间，达到小圆点依次作动画的效果。对每一个圆点调用下面方法：

  - (void)addScaleSpringAnimationForView:(UIView *)view reverse:(BOOL)isReverse delay:(CGFloat)delay forKeyPath:(NSString *)keyPath {
    
    CAKeyframeAnimation *animation = [CAKeyframeAnimation animationWithKeyPath:@"transform.scale"];
    animation.keyTimes = !isReverse ? @[@0.05, @0.5, @0.9] : @[@0.5, @0.9];
    animation.values = !isReverse ? @[@0.01, @2.5, @1.0] : @[@2.5, @0.01];
    
    CABasicAnimation *baseAnimation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"opacity"];
    baseAnimation.fromValue = isReverse ? @1.0 : @0.5;
    baseAnimation.toValue = isReverse ? @0.5 : @1.0;
    
    CAAnimationGroup *groundAnimation = [[CAAnimationGroup alloc] init];
    groundAnimation.duration = 0.5;
    groundAnimation.speed = 0.5;
    groundAnimation.animations = @[animation, baseAnimation];
    groundAnimation.delegate = self;
    groundAnimation.beginTime = CACurrentMediaTime() + delay;
    [groundAnimation setValue:view.layer forKey:keyPath];
     //********************
    [view.layer addAnimation:groundAnimation forKey:nil];
   }
  
    - (void)animationDidStop:(CAAnimation *)anim finished:(BOOL)flag {
    
        CALayer *layer = [anim valueForKeyPath:@"original"];
        if (layer) {
            layer.opacity = 1.0;
            [anim setValue:nil forKeyPath:@"original"];
      }
    }
  

  我们注意到，上面的动画是一个组合动画，让圆点透明度变大，形状先变大后变小的动画。这里要注意一点的是为了使用动画的代理，区分动画，我们使用了

   [groundAnimation setValue:view.layer forKey:keyPath];
  

  因为最开始时小圆点是不显示的，但是动画结束后我们需要它显示，所以在动画的代理里 设置动画的 layer.opacity = 1.0;使其一直显示。

• 渐变区域的动画
  我们仔细观察上图会发现，渐变区域的动画是这样的，先慢慢变清晰，同时波浪往上移动的效果，它是怎样实现的呢？
  首先我们设置一个渐变图层 CAGradientLayer，下面是CAGradientLayer基本介绍

CAGradientLayer可以方便的处理颜色渐变，它有以下几个主要的属性：

@property(copy) NSArray *colors 渐变颜色的数组
@property(copy) NSArray *locations 渐变颜色的区间分布，locations的数组长度和color一致，默认是nil，会平均分布。
@property CGPoint startPoint 映射locations中第一个位置，用单位向量表示，比如（0，0）表示从左上角开始变化。默认值是(0.5,0.0)。
@property CGPoint endPoint 映射locations中最后一个位置，用单位向量表示，比如（1，1）表示到右下角变化结束。默认值是(0.5,1.0)。

我们本例中的设置是这样的

    gradientLayer.colors = @[[UIColor colorWithWhite:1.0 alpha:0.9], [UIColor colorWithWhite:1.0 alpha:0.0]];
    gradientLayer.locations = @[@(0.0), @(0.95)];
    因为 渐变图层默认是从上到下均匀渲染的，此处的设置的意思是顶部的是 透明度为0.9的白色
   底部0.95的地方开始是透明度为0的白色，
    # 整个设置的意思是说，底部0.5比例处开始向上颜色渐变，并且是越来越白，顶部的白是0.9透明度的白色。

设置渐变图层的 mask（遮罩层）为一个CAShapeLayer

     maskLayer = [CAShapeLayer layer];
    maskLayer.strokeColor = [UIColor clearColor].CGColor;
    maskLayer.fillColor = [UIColor blackColor].CGColor;
    gradientLayer.mask = maskLayer;

我们在上面绘制曲线路径的时候已经得到一个UIBezierPath，把这个路径拼接上X坐标轴上的两个垂直投影点形成一个底部矩形状的封闭路径，把个路径作为渐变图层的path，并绘制一条比这个UIBezierPath顶部低一点的路径作为 渐变图层的遮罩图层（maskLayer）的路径 LowBezierPath。

    //animation for gradient
    animation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"opacity"];
    animation.duration = _animationDuration;
    animation.speed = 1.5;
    animation.fromValue = @0.0;
    animation.toValue = @1.0;
    
    costarAnimation = [CABasicAnimation animationWithKeyPath:@"path"];
    costarAnimation.duration = _animationDuration;
    costarAnimation.speed = 1.5;
    costarAnimation.fromValue = (__bridge id _Nullable)(gradientPathLower.CGPath);
    costarAnimation.toValue = (__bridge id _Nullable)(gradientPath.CGPath);
     //********************
    [gradientLayer addAnimation:animation forKey:nil];
    [maskLayer addAnimation:costarAnimation forKey:nil];

对渐变图层和渐变图层的 遮罩层同时做CABasicAnimation动画，渐变图层渐渐显现，渐变图层的遮罩图层由 低路径过渡到高路径，就有了上图中渐变图层渐渐显现并逐渐身高的效果。

在使用drawRect：重绘页面时注意首先移除已有的图层maskLayer 同时做动画。

    - (void)drawRect:(CGRect)rect {
    //remove sublayer
    [[self subviews] makeObjectsPerformSelector:@selector(removeFromSuperview)];
    [[self.layer sublayers] makeObjectsPerformSelector:@selector(removeFromSuperlayer)];

带弹性的曲线图

曲线图弹性动画.gif

整个效果的实现过程是这样的：

• 触发UIView的 drawRect 方法；

   [_lineGraph setNeedsDisplay];
   **使用 setNeedsDisplay **
  

• 在 drawRect 中 对小白点的动画延迟到 x 秒后，弹性动画开始的延迟时间为 0秒持续 x秒，这样就可以保证在弹性动画结束后，开始小白点的动画。

• 弹性动画效果

      if (!_displayLink) {
            _displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(handleWaveFrameUpdate)];
            [_displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
            _displayLink.paused = true;
        }
        
        __block UIView *shape;
        CGFloat middleY = (firstPoint.y + lastPoint.y) / 2;
        NSMutableArray *controlPoints = [NSMutableArray array];
        [_parentView.points enumerateObjectsUsingBlock:^(WYLineChartPoint * point, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
            
            shape = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 2, 2)];
            
            shape.center = CGPointMake(point.x, 2*middleY-point.y/* - _parentView.lineBottomMargin*/);
            shape.backgroundColor = [UIColor clearColor];
            [self addSubview:shape];
            [controlPoints addObject:shape];
        }];
        _animationControlPoints = controlPoints;
        
        _displayLink.paused = false;
        self.userInteractionEnabled = false;
        [UIView animateWithDuration:_animationDuration + 0.5
                              delay:0.0
             usingSpringWithDamping:0.15
              initialSpringVelocity:1.40
                            options:0//UIViewAnimationOptionCurveEaseOut
                         animations:^{
                             [_animationControlPoints enumerateObjectsUsingBlock:^(UIView *view, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
                                 view.center = CGPointMake(view.center.x, ((WYLineChartPoint *)_parentView.points[idx]).y);
                             }];
                         } completion:^(BOOL finished) {
                             if (finished) {
                                 _displayLink.paused = true;
                                 self.userInteractionEnabled = true;
                             }
                         }];
  

(1) 首先开启一个 CADisplayLink定时器,
(2) 根据曲线图上的点，初始化几个 子 View，X坐标跟曲线上点的X坐标一样，Y坐标的值 middleY-point.y+middleY 就是保证 初始化Y坐标是终坐标的关于中线的对称点。
(3) 开始弹性动画，设置子视图的终点，X坐标跟曲线上点的X坐标一样，Y坐标的值跟曲线上点的Y坐标一样。 ，在 completion 中对 CADisplayLink定时器暂停。
(4) 在弹性动画的执行期间，定时器会不断的获取某一时刻的所有的子视图的 坐标 ，并修改 曲线上的点的位置的坐标，并根据 currentLinePathForWave 这个方法绘制出 渐变图层的 mask的上沿的边界，然后绘制好整个完整的渐变图层的 mask的完成path并赋值。
(5) 由于定时器CADisplayLink 的执行速度很快，就达到了如图的效果。

定时器的代码如下：

  - (void)handleWaveFrameUpdate {
    
    [_parentView.points enumerateObjectsUsingBlock:^(WYLineChartPoint *point, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
        UIView *view = _animationControlPoints[idx];
        point.x = [view wy_centerForPresentationLayer:true].x;
        point.y = [view wy_centerForPresentationLayer:true].y;
    }];
    
    UIBezierPath *linePath = [self currentLinePathForWave];
    _lineShapeLayer.path = linePath.CGPath;
    
    if (_parentView.drawGradient) {
        WYLineChartPoint *firstPoint, *lastPoint;
        firstPoint = [_parentView.points firstObject];
        lastPoint = [_parentView.points lastObject];
        
        UIBezierPath *gradientPath = [UIBezierPath bezierPathWithCGPath:linePath.CGPath];
        [gradientPath addLineToPoint:CGPointMake(lastPoint.x, self.wy_boundsHeight)];
        [gradientPath addLineToPoint:CGPointMake(firstPoint.x, self.wy_boundsHeight)];
        [gradientPath addLineToPoint:firstPoint.point];
        
        _gradientMaskLayer.path = gradientPath.CGPath;
    }
  }

  - (CGPoint)wy_centerForPresentationLayer:(BOOL)isPresentationLayer {
    //presentationLayer  是Layer的显示层(呈现层)，需要动画提交之后才会有值。
    if (isPresentationLayer) {
        return ((CALayer *)self.layer.presentationLayer).position;
    }
      return self.center;
  }

带标注的饼状图

绘制关键步骤：

• 使用for循环在 drawRect方法中绘制每一个扇形（上篇文章已将讲过），因为环外的标注，所以圆环需要小些，否则外环线上的文字绘制起来有可能空间不够。

• 根据每一个扇形的中心点位置，通过三角函数计算（三角函数中的参数是弧度，2π即为一个圆周 ， iOS中为 M_PI*2，水平右侧为0）可以得到圆环外面的小圆的中心点。

• 通过数值的比例换算，得到每一个扇形的开始弧度和结束弧度值（0～M_PI*2）.

• 得到每一个环外小圆的中心点坐标后，根据该点的X坐标值跟当前页面中心点的X坐标进行比较，确定小圆尾部的线的朝向以及字体的对其方向（在左侧字体向左对齐，在右边字体向右对齐）

• 环外圆点和直线使用CoreGraphics绘制，文字使用drawInRect: withAttributes绘制，字体左右对齐使用到以下方法：

   NSMutableParagraphStyle * paragraph = [[NSMutableParagraphStyle alloc]init];
     paragraph.alignment = NSTextAlignmentRight;
      if (lineEndPointX < [UIScreen mainScreen].bounds.size.width /2.0) {
         paragraph.alignment = NSTextAlignmentLeft;
   }
  drawInRect:   withAttributes:@{NSParagraphStyleAttributeName:paragraph}
  

  核心代码

  -(void)drawArcWithCGContextRef:(CGContextRef)ctx
              andWithPoint:(CGPoint) point
        andWithAngle_start:(float)angle_start
          andWithAngle_end:(float)angle_end
              andWithColor:(UIColor *)color
                    andInt:(int)n {
  
    CGContextMoveToPoint(ctx, point.x, point.y);
    CGContextSetFillColor(ctx, CGColorGetComponents( color.CGColor));
    CGContextAddArc(ctx, point.x, point.y, _circleRadius,  angle_start, angle_end, 0);
    CGContextFillPath(ctx);
    弧度的中心角度
    CGFloat h = (angle_end + angle_start) / 2.0;
    使用三角函数计算，环外小圆的中心点坐标
    CGFloat xx = self.frame.size.width / 2 + (_circleRadius + 10) * cos(h);
    CGFloat yy = self.frame.size.height / 2 + (_circleRadius + 10) * sin(h);
  
    画环外的圆和直线
     [self addLineAndnumber:color andCGContextRef:ctx andX:xx andY:yy andInt:n angele:h];
   }
  

股票K线图

本文参考
首选需要看一下K线图解, 了解一下一个K线点所需要的数据:

了解一下一个K线点所需要的数据:

image

阳线代表股票上涨(收盘价大于开盘价), 阴线则代表股票下跌(收盘价小于开盘价), 由此可以看出画一个K线点需要四个数据, 分别是: 开盘价 - 收盘价 - 最高价 - 最低价, 根据这四个数据画出上影线实体以及下影线, 柱状图(成交量)先不考虑, K线图画出来之后, 成交量柱状图就不在话下了;

下边是实现代码：

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
  [super drawRect:rect];

CGPoint p1 = CGPointMake(100, 30);
CGPoint p2 = CGPointMake(100, 70);
CGPoint p3 = CGPointMake(100, 120);
CGPoint p4 = CGPointMake(100, 170);

CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGContextSetStrokeColorWithColor(context, [UIColor redColor].CGColor);
CGContextSetLineWidth(context, 2.0);
// p1 -> p2线段
CGContextMoveToPoint(context, p1.x, p1.y);
CGContextAddLineToPoint(context, p2.x, p2.y);
// p3 -> p4线段
CGContextMoveToPoint(context, p3.x, p3.y);
CGContextAddLineToPoint(context, p4.x, p4.y);
CGContextStrokePath(context);
// 中间实体边框
CGContextStrokeRect(context, CGRectMake(100 - 14 / 2.0, p2.y, 14, p3.y - p2.y));
}

实现代码:

- (void)drawRect:(CGRect)rect {
[super drawRect:rect];

CGPoint p1 = CGPointMake(185, 30);
CGPoint p2 = CGPointMake(185, 70);
CGPoint p3 = CGPointMake(185, 120);
CGPoint p4 = CGPointMake(185, 170);

CGContextRef context = UIGraphicsGetCurrentContext();
CGContextSetStrokeColorWithColor(context, [UIColor redColor].CGColor);
CGContextSetLineWidth(context, 2.0);
// p1 -> p4
CGContextMoveToPoint(context, p1.x, p1.y);
CGContextAddLineToPoint(context, p4.x, p4.y);
CGContextStrokePath(context);
// 画实心实体
CGContextSetFillColorWithColor(context, [UIColor redColor].CGColor);
CGContextFillRect(context, CGRectMake(p1.x - 14 / 2.0, p2.y, 14, p3.y - p2.y));
 }

如果你会画上面两种图，那么K线图就很简单了。

将画Ｋ线的代码封装成一个方法，然后将最高价最低价开盘价收盘价等转换成坐标，通过传入四个参数就可以将Ｋ线点画出来，然后循环调用该方法就好，至于均线就是一个点一个点连接起来的，同样可以通过线段画出来，这里就不多说了，还有一个十字线，这个只要会画线段就会画十字线，这个也不多说了；

这些掌握了之后就可以绘制专属自己的Ｋ线图了，其他的都是一些细节小问题，CGContextRef还有很多用法，有兴趣的自己可以找度娘，接下来附上我的最终的绘制结果：

关于K线图可以左右滑动以及放大缩小，而是当手指滑动或者啮合的时候调用了- (void)drawRect:(CGRect)rect方法，而是又重新画上去了，因为调用比较频繁，所以看起来像是在滑动一样！，所以可以通过手势来实现捏合的展开合并效果。

 /**
  *  处理捏合手势
   * 
   *  @param recognizer 捏合手势识别器对象实例
   */
 - (void)handlePinch:(UIPinchGestureRecognizer *)recognizer {
    CGFloat scale = recognizer.scale;
    recognizer.view.transform = CGAffineTransformScale(recognizer.view.transform, scale, scale); //在已缩放大小基础下进行累加变化；区别于：使用 CGAffineTransformMakeScale 方法就是在原大小基础下进行变化
    recognizer.scale = 1.0;
 }

股票K线图github多星开源项目

Y_KLine
chartee

文中动画曲线图特效细节参看 WYChart