C# Winform 使用GDI+ 绘制实时曲线图、面积曲线图

问题来源

           最近为了公司界面的美化,想将原来的单纯曲线图绘制变成曲线面积图。

 

功能需求

          1.通过一系列的点,绘制出曲线面积图或者曲线图。

          2.能够实现实时界面刷新。

          3.曲线图里面的很多属性都能自定义。

 

需求分析

        功能实现分析

          1.GDI+绘图可以实现点与点之间的连接,而且能够实现路径(GraphicsPath)相连和路径填充。将一系列的点连接起来就是曲线图了,如果要将一系列点围城的图形填充起来就是面积曲线图了。

          2.GDI+能够将图片(Image)直接绘制到控件(Control)上,所以将1中得到的曲线图转换成Image所能识别的图像,实时返回给GDI+,然后GDI+就直接将图片实时绘制到控件上,就能实现实时刷新。

          3.在绘制曲线图时,通过类来对绘制的图片进行封装,将曲线图进行抽象,剥离相关属性使外界可以随时访问。

如果对GDI+不太熟悉的小伙伴请先去看看GDI+哟,对于读懂下面的代码有帮助。

话不多说了,来看看实现吧!

具体实现

       曲线图类

          为了节省空间我在这儿就不在累述了,希望读者仔细研究代码。注意:这里使用的数据接受类型为List

 public class GraphEdit
    {
        /// 
        /// 画板宽度
        /// 
        public int BoardWidth { get; set; }
        /// 
        /// 画板高度
        /// 
        public int BoardHeight { get; set; }
        /// 
        /// 画板背景颜色
        /// 
        public Color BoardColor { get; set; }
        /// 
        /// 画图区域颜色
        /// 
        public Color AreasColor { get; set; }
        /// 
        /// 曲线图颜色
        /// 
        public Color GraphColor { get; set; }
        /// 
        /// 坐标轴颜色
        /// 
        public Color AxisColor { get; set; }
        /// 
        /// 刻度线颜色
        /// 
        public Color ScaleColor { get; set; }

        /// 
        /// 当前绘制的图
        /// 
        public Bitmap CurrentImage { get; set; }

        /// 
        /// 垂直(纵向)边距(画图区域距离左右两边长度)
        /// 
        public int VerticalMargin { get; set; }
        /// 
        /// 平行(横向)边距(画图区域距离左右两边长度)
        /// 
        public int HorizontalMargin { get; set; }
        /// 
        /// X轴刻度线数量
        /// 
        public int XScaleCount { get; set; }
        /// 
        /// Y轴刻度线数量
        /// 
        public int YScaleCount { get; set; }

        public GraphEdit(int width, int height, Color boradColor)
        {
            this.BoardWidth = width;
            this.BoardHeight = height;
            this.BoardColor = boradColor;

            //默认值
            this.XScaleCount = 12;
            this.YScaleCount = 5;
        }

        /// 
        /// 获得当前数据画出的曲线面积图
        /// 
        /// 需要绘制的数据
        /// X轴范围(data数据里面的实际范围)
        /// Y轴范围(data数据里面的实际范围)
        /// 是否需要面积填充
        /// 当前的曲线面积图
        public Image GetCurrentGraph(List data, float xRange, float yRange, bool isFill)
        {
            CurrentImage = new Bitmap(BoardWidth, BoardHeight);
            Graphics g = Graphics.FromImage(CurrentImage);
            g.SmoothingMode = SmoothingMode.AntiAlias;   //反锯齿
            g.Clear(BoardColor);

            //1.确定曲线图区域
            int iAreaWidth = BoardWidth - 2 * HorizontalMargin;              //画图区域宽度
            int iAreaHeight = BoardHeight - 2 * VerticalMargin;              //画图区域高度
            Point pAreaStart = new Point(HorizontalMargin, VerticalMargin);  //画图区域起点
            Point pAreaEnd = new Point(BoardWidth - HorizontalMargin, BoardHeight - VerticalMargin);             //画图区域终点
            Point pOrigin = new Point(HorizontalMargin, BoardHeight - VerticalMargin);  //原点
            Rectangle rectArea = new Rectangle(pAreaStart, new Size(iAreaWidth, iAreaHeight));
            SolidBrush sbAreaBG = new SolidBrush(AreasColor);
            g.FillRectangle(sbAreaBG, rectArea);

            sbAreaBG.Dispose();

            //2.确定坐标轴
            Pen penAxis = new Pen(AxisColor, 5);
            penAxis.EndCap = LineCap.ArrowAnchor;
            g.DrawLine(penAxis, pOrigin, new Point(pAreaStart.X, pAreaStart.Y - VerticalMargin / 2));
            g.DrawLine(penAxis, pOrigin, new Point(pAreaEnd.X + HorizontalMargin / 2, pAreaEnd.Y));

            penAxis.Dispose();

            //3.确定刻度线和标签
            Pen penScale = new Pen(ScaleColor, 1);
            int fontSize = 8;
            for (int i = 0; i <= XScaleCount; i++)
            {
                int x = i * (iAreaWidth / XScaleCount) + pAreaStart.X;
                g.DrawLine(penScale, x, pAreaStart.Y, x, pAreaEnd.Y);
                string lbl = (i * (xRange / XScaleCount)).ToString();
                if (xRange == 1440)   //如果按照一天分钟时间显示
                    lbl = (i * (xRange / XScaleCount) / 60).ToString();
                if (i != 0)
                { g.DrawString(lbl, new Font("微软雅黑", fontSize, FontStyle.Regular), new SolidBrush(AxisColor), new Point(x - fontSize, pAreaEnd.Y + VerticalMargin / 9)); }
            }
            for (int i = 0; i <= YScaleCount; i++)
            {
                int y = pAreaEnd.Y - (i * (iAreaHeight / YScaleCount));
                g.DrawLine(penScale, pAreaStart.X, y, pAreaEnd.X, y);
                string lbl = (i * (yRange / YScaleCount)).ToString();
                g.DrawString(lbl, new Font("微软雅黑", fontSize, FontStyle.Regular), new SolidBrush(AxisColor), new Point(pAreaStart.X - (fontSize * lbl.Length) - HorizontalMargin / 9, y - fontSize / 2));
            }

            //4.画曲线面积
            //4.1得到数据
            //4.2数据排序 :为了能顺序画出图,需要对X轴上的数据进行排序  冒泡排序
            List listPointData = SortingData(data);

            //4.3.数据转换:将实际的数据转换到图上的点
            List listPointGraphics = new List();//图上的点
            foreach (Point point in listPointData)
            {
                Point p = new Point();
                p.X = pAreaStart.X + Convert.ToInt32((iAreaWidth / xRange) * point.X);     //120为实际值的取值范围0-120
                p.Y = pAreaStart.Y + (iAreaHeight - Convert.ToInt32((iAreaHeight / yRange) * point.Y)); //1000为实际值取值范围0-1000
                listPointGraphics.Add(p);
            }

            //4.3将点的集合加入到画曲线图的路径中
            GraphicsPath gpArea = new GraphicsPath();

            //第一个点  //起点要从X轴上开始画 结束点也要画回X轴:即在开始点和结束点要多画一次原点的Y
            gpArea.AddLine(new Point(listPointGraphics[0].X, pOrigin.Y), listPointGraphics[0]);
            //中间点
            for (int i = 0; i < listPointGraphics.Count - 1; i++) //注意:超出数组界限时,编译器不会出错
            {
                gpArea.AddLine(listPointGraphics[i], listPointGraphics[i + 1]);
            }
            //最后一个点
            gpArea.AddLine(listPointGraphics[listPointGraphics.Count - 1], new Point(listPointGraphics[listPointGraphics.Count - 1].X, pOrigin.Y));

            SolidBrush brush = new SolidBrush(GraphColor);//定义单色画刷 


            if (isFill)
            {
                g.FillPath(brush, gpArea);   //填充
            }
            else
            {
                g.DrawPath(new Pen(GraphColor, 5), gpArea);  //边缘 
            }

            gpArea.CloseFigure();  //是否封闭

            return CurrentImage;
        }

        /// 
        /// 数据排序
        /// 
        /// 
        /// 
        private List SortingData(List lp)
        {
            for (int i = 0; i < lp.Count - 1; i++)
            {
                for (int j = 0; j < lp.Count - 1 - i; j++)// j开始等于0,  
                {
                    if (lp[j].X > lp[j + 1].X)
                    {
                        Point temp = lp[j];
                        lp[j] = lp[j + 1];
                        lp[j + 1] = temp;
                    }
                }
            }
            return lp;
        }
    }

 

         在Form1中进行调用演示

            再演示中都是使用随机数生成的一些数据。直接画在Form1的窗体上。
            1.单纯曲线图

            

    public partial class Form1 : Form
    {                     
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            LoadingUI();
        }

        GraphEdit graphEdit;
        Color boardColor = Color.FromArgb(17, 81, 138);//指定绘制图的背景色  
        Thread toUpdate;                               //刷新线程
        private void LoadingUI()
        {
            graphEdit = new GraphEdit(640,350 , boardColor);
            graphEdit.HorizontalMargin = 50;                                   //横水平边距
            graphEdit.VerticalMargin = 80;                                     //竖垂直边距
            graphEdit.AreasColor = Color.FromArgb(100, 0, 0, 0);         //画图区域颜色
            graphEdit.GraphColor = Color.FromArgb(255, 110, 176);        //曲线面积颜色
            graphEdit.AxisColor = Color.FromArgb(255, 255, 255);         //坐标轴颜色
            graphEdit.ScaleColor = Color.FromArgb(20, 255, 255, 255);          //刻度线颜色

            graphEdit.XScaleCount = 24;          //X轴刻度线数量
            graphEdit.YScaleCount = 10;          //Y轴刻度线数量
            toUpdate = new Thread(new ThreadStart(Run));
            toUpdate.Start();
        }

        private void Run()
        {
            while (true)
            {
                Image image = graphEdit.GetCurrentGraph(this.GetBaseData(), XRange, YRange,false);  //如果是面积曲线图将最后一个参数设为true
                Graphics g = this.CreateGraphics();  //指定使用那个控件来接受曲线图
 
                g.DrawImage(image, 0, 0);
                g.Dispose();
                Thread.Sleep(500);                 //每2秒钟刷新一次  
            }
        }

        float XRange = 1440;   //X轴最大范围(0-1440)
        float YRange = 500;    //Y轴最大范围(0-500)

        /// 
        /// 得到(数据库)数据
        /// 
        /// 
        private List GetBaseData()
        {
            Random r = new Random();
            List result = new List();  //数据
            for (int i = 0; i < XRange-200; i+=30)
            {
                Point p;
                if(i<100)
                p = new Point(i, r.Next(180, 200));
                else
                    p = new Point(i, r.Next(200, 220));
                result.Add(p);
            }
            return result;
        }

        private void Form1_FormClosing(object sender, FormClosingEventArgs e)
        {
            try
            {
                toUpdate.Abort();
            }
            catch (Exception)
            {
                Environment.Exit(0);
            }
        }
    }

  效果图

C# Winform 使用GDI+ 绘制实时曲线图、面积曲线图_第1张图片

2.面积曲线图

代码只需要修改下面这行代码

  Image image = graphEdit.GetCurrentGraph(this.GetBaseData(), XRange, YRange,true);  //如果是面积曲线图将最后一个参数设为true

效果图:

C# Winform 使用GDI+ 绘制实时曲线图、面积曲线图_第2张图片

 

下载地址:

https://github.com/mefdeamon/AreaGraphsInWinform

 

心得总结

GDI+是最近才开始接触的工具,功能很强大,值得挖掘的东西很多。好的界面效果是我一直追求的,希望未来的路越来越长。

对于编程而言,实现的思路很重要,很多时候我们需要画图和打草稿来完善我们思路。

新手上路,不足之处,详加批注,共勉滋补   

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