Qt编写可视化大屏电子看板系统22-平滑曲线图

一、前言

平滑曲线是所有涉及到曲线图的项目中，绕不开的一个话题，尽管很多人爱看折线图，但是很多时候来个平滑曲线图，会更加赏心悦目，这就好比现在的手机app移动客户端上，从最初的四方四正到现在的平滑圆角大行其道，甚至连小米的LOGO都从方形稍微调整成丝滑的圆角，设计师还收了个几百万。曲线从弯来弯去的折线向平滑丝滑曲线转变是个趋势，所以这也是我一直纳闷的一个问题就是，为何现在众多的曲线图表控件，不仅限于Qt的，包括C#/JAVA/ANDROID等开发框架，默认都是折线图形式的而不是平滑的，莫非是英文折线图代码简单，直接两个点连接起来就行？

网上有不少的平滑曲线算法，用的最多的就是是贝塞尔曲线路径，关于如何产生贝塞尔曲线的这些路径点连接点，就会有很多种算法，要么用默认的曲线点集合挨个取点连接，要么用算法重新调整计算坐标点，比如默认的坐标点用cubicTo连接，最高点不会超过真实点，而有些算法会将各种曲线的趋势放大放猛，趋势更大，看起来更曲线，缺点就是很可能会超出真实点的一部分，所以可以根据客户的需求，自行选择何种算法来处理。

预计未来的QCustomPlot和qwt控件都会内置平滑属性，默认不开启，开启后启用平滑算法进行曲线绘制，如果是由官方加进去，还是会与很多用户使用的，现阶段如果要在源码中加进去对应的处理，会影响原生代码的干净整洁度，毕竟官方的代码一直在更新换代，新特性层出不穷，直接在源码中修改的话，每次更新换了新的官方的代码，又得重新加进去，烦不胜烦，所以个人喜欢单独的继承类或者自定义类来实现。

二、功能特点

1. 采用分层设计，整体总共分三级界面，一级界面是整体布局，二级界面是单个功能模块，三级界面是单个控件。
2. 子控件包括饼图、圆环图、曲线图、柱状图、柱状分组图、横向柱状图、横向柱状分组图、合格率控件、百分比控件、进度控件、设备状态面板、表格数据、地图控件、视频控件等。
3. 二级界面可以自由拖动悬浮，支持最小化隐藏、最大化关闭、响应双击自定义标题栏。
4. 数据源支持模拟数据（默认）、数据库采集、串口通信（需定制）、网络通信（需定制）、网络请求等，可自由设定每个子界面的采集间隔即数据刷新频率。
5. 采用纯QWidget编写，亲测Qt4.6到Qt6.2任意版本，理论上支持后续其他Qt版本。
6. 超强跨平台，亲测windows、linux、mac、国产uos、国产银河麒麟kylin等系统，效果完美，同时还支持嵌入式linux比如树莓派、香橙派、全志、imx6等。
7. 同时集成了自定义控件、qchart饼图、echart地图等功能。
8. 内置多套配色风格样式（紫色、蓝色、深蓝、黑色），默认紫色，自适应任意分辨率。
9. 可设置系统标题、目标分辨率、布局方案，启动立即应用。
10. 可设置主背景颜色、面板颜色、十字线游标颜色等各种颜色。
11. 可设置多条曲线不同颜色，没有设置颜色的情况下内置多套精美颜色随机应用。
12. 可设置标题栏背景颜色、文字颜色。
13. 可设置曲线图表背景颜色、文字颜色、网格颜色。
14. 可设置正常颜色、警戒颜色、报警颜色、禁用颜色、百分比进度颜色。
15. 可分别设置各种字体大小，比如全局字体、软件名称、标题栏、子标题栏、加粗标签等。
16. 可设置标题栏高度、表头高度、行高度。
17. 曲线支持游标、定位线、悬停高亮数据点、悬停显示值。
18. 柱状图支持顶部（可设置顶端、上部、中间、底部）显示数据，全部自适应计算位置。
19. 支持平滑曲线，内置多种平滑曲线算法，还支持面积图平滑。
20. 面积图填充颜色可选多种规则比如单色透明度填充、透明度渐变填充等。
21. 数据库支持sqlite、mysql、postgresql、oracle、国产人大金仓等数据库。
22. 主界面直接鼠标右键切换布局、配色方案、关闭开启某个二级窗体。
23. 自动记忆所有子窗口的大小和位置，下次启动立即应用。
24. 动态加载布局方案菜单，可以动态新建布局、恢复布局、保存布局、另存布局等，用户可以制造任意布局。
25. 二级窗体，双击从主窗体分离出来浮动，可以自由调整大小。再次双击标题栏最大化，再次双击还原。
26. 子模块也可以全屏显示作为一个大屏，这样就可以一个大屏拓展出多个子大屏，放大查看子模块的数据详情，适用多屏展示。
27. 每个模块都可以自定义采集速度，如果是数据库采集会自动排队处理，后期还可以拓展每个子模块都独立的数据库采集。
28. 提供系统设置模块进行整体的配置参数设置，效果立即应用。
29. 提供精美炫酷的大屏地图模块，包括静态图片、闪烁效果、迁徙效果、世界地图、区域地图等，可指定点的经纬度坐标，识别单击响应，可以做地图跳转等，每个点都可以不同的颜色和提示信息。
30. 除了提供大屏系统外，还将每个模块都做了独立的模块示例界面，每个模块都可以独立学习使用，里面用到的控件也单独做了控件示例界面，方便学习每个控件如何使用。
31. 非常详细的开发和使用手册，其中包括数据库说明、模块对照图、控件对照图、项目结构、代码说明（精确到每个类）、演示demo、使用方法等。

三、体验地址

1. 体验地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_bigscreen.zip。
2. 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
3. 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
4. 个人主页：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun
5. 知乎主页：https://www.zhihu.com/people/feiyangqingyun/
6. 在线文档：https://feiyangqingyun.gitee.io/qwidgetdemo/bigscreen/

四、效果图

五、核心代码

#include "customplotline.h"
#include "customplothelper.h"
#include "smoothcurve.h"

CustomPlotLine::CustomPlotLine(QCustomPlot *parentPlot) : QCPItemRect(parentPlot)
{
}

void CustomPlotLine::draw(QCPPainter *painter)
{
    int count = data.points.count();
    if (count == 0) {
        return;
    }

    //要做坐标转换
    vpoint points;
    foreach (QPointF point, data.points) {
        double x = parentPlot()->xAxis->coordToPixel(point.x());
        double y = parentPlot()->yAxis->coordToPixel(point.y());
        points << QPointF(x, y);
    }

    //创建平滑曲线
    QPainterPath path;
    if (data.smoothType == 0) {
        path = SmoothCurve::createSmoothCurve(points);
    } else {
        path = SmoothCurve::createSmoothCurve2(points);
    }

    //设置画笔
    painter->setPen(QPen(data.lineColor, data.lineWidth));
    //绘制路径
    painter->drawPath(path);

    if (data.fillColor > 0) {
        vpoint points;
        //末一个点对应Y轴0
        points << QPointF(data.points.last().x(), 0);
        //第一个点对应Y轴0
        points << QPointF(data.points.first().x(), 0);
        //移动到第一个点
        points << data.points.first();

        //需要重新设置路径不然绘制的区域不规整
        foreach (QPointF point, points) {
            double x = parentPlot()->xAxis->coordToPixel(point.x());
            double y = parentPlot()->yAxis->coordToPixel(point.y());
            path.lineTo(x, y);
        }

        //去掉边框更符合需要
        painter->setPen(Qt::NoPen);
        //设置画布背景颜色
        CustomPlotHelper::setGraphBrush(painter, data.lineColor, data.fillColor);
        painter->drawPath(path);
    }

    //绘制数据点
    if (data.scatterShape > 0) {
        //曲线源码中绘制数据点的宽度貌似要做一个运算
        int width = data.dataWidth;
        painter->setPen(QPen(data.dataColor, width));
        painter->setBrush(data.lineColor);

        //循环绘制数据点
        foreach (QPointF point, points) {
            painter->drawEllipse(point, width + 1, width + 1);
        }

        //循环绘制数据值
        if (data.drawValue) {
            for (int i = 0; i < count; ++i) {
                QPointF point = points.at(i);
                //数值要在正上方
                int offset = 25;
                QRect textRect(point.x() - offset, point.y() - offset, offset * 2, offset);
                painter->drawRect(textRect);
                //可以指定显示的值
                QString text = QString::number(data.points.at(i).y(), 'f', 1);
                painter->drawText(textRect, Qt::AlignCenter, text);
            }
        }
    }
}

void CustomPlotLine::setData(const LineData &data)
{
    this->data = data;
}