QCustomplot使用分享(六) 坐标轴和网格线

一、概述

前边已经写了5篇对QCustomPlot的讲解，看过上述的几篇文章后，基本就能做一些简单的使用了，但是如果想要做到高度的控制图表，那么坐标轴将是很重要的一部分，因为坐标轴就是图表的一个参考系，没有了参考系那么一切都是天方夜谭。关于QCustomPlot的坐标轴我还是会按照之前的套路，首先对比1.3.2版本和2.0.0beta版本，然后在深入的去分析坐标轴使用。

二、历史版本对比

首先我需要和大家伙说明下，我个人觉着在QCustomPlot的定制过程中，坐标轴定制算是比较困难的，因为坐标轴如果要定制的话，那就是坐标轴的刻度需要自己计算，如果这个时候相关的业务逻辑也影响坐标轴的计算，那么就更难计算了，呵呵。。。或许大家伙可能也不会遇到这些问题，有兴趣的同学也可以自己思考下。

	1.3.2版本	2.0.0版本
坐标轴	1、QCPAxis：坐标轴类，所有坐标轴功能都在这一个类总实现，包括：刻度计算和绘制文本 2、默认刻度自动计算，负责计算大刻度和小刻度 3、如果需要外部计算刻度则处理ticksRequest请求	1、QCPAxis：坐标轴类，所有坐标轴功能都在这一个类总实现，包括：刻度计算和绘制文本 2、默认刻度自动计算，负责计算大刻度和小刻度 3、如果需要外部计算刻度则处理ticksRequest请求

表1 1.3.2版本和2.0.0版本坐标轴比较

下面我将针对2.0.0版本的坐标轴刻度计算来加以解释，为了方便起见，我只解释QCPAxisTicker这个坐标轴刻度计算基类，因为QCPAxis坐标轴默认使用的就是这个类，其余的坐标轴刻度计算类比如QCPAxisTickerDateTime、QCPAxisTickerTime、QCPAxisTickerFixed、QCPAxisTickerText、QCPAxisTickerPi和QCPAxisTickerLog等都是根据不同业务需求，重新实现了vitural相关方法。

三、坐标轴

1、QCPAxis，如下是QCPAxis的头文件，我从中删除了大量不需要注释的部分，但是很是剩下许多，为了写注释方便所以我没有把代码折叠，有兴趣的同学可以阅读下其中的中文注释，其实这个类仅仅是用来连接计算和绘制坐标轴的一个类，也可以说是暴露给使用者的一个导出类。

 class QCP_LIB_DECL QCPAxis : public QCPLayerable

 {

     enum AxisType {//坐标轴类型，在一个坐标轴矩形QCPAxisRect中包含左、上、右和下四条坐标轴

         atLeft = 0x01  ///< <tt>0x01</tt> Axis is vertical and on the left side of the axis rect

         , atRight = 0x02  ///< <tt>0x02</tt> Axis is vertical and on the right side of the axis rect

         , atTop = 0x04  ///< <tt>0x04</tt> Axis is horizontal and on the top side of the axis rect

         , atBottom = 0x08  ///< <tt>0x08</tt> Axis is horizontal and on the bottom side of the axis rect

     };

     enum LabelSide {//坐标轴刻度上的文本的位置，刻度线里or外

         lsInside    ///< Tick labels will be displayed inside the axis rect and clipped to the inner axis rect

         , lsOutside  ///< Tick labels will be displayed outside the axis rect

     };

     enum ScaleType {//坐标轴类型，直线or对数线

         stLinear       ///< Linear scaling

         , stLogarithmic ///< Logarithmic scaling with correspondingly transformed axis coordinates (possibly also \ref setTicker to a \ref QCPAxisTickerLog instance).

     };

     enum SelectablePart {/坐标轴可以被选中的部分

         spNone =       ///< None of the selectable parts

         , spAxis = 0x001  ///< The axis backbone and tick marks

         , spTickLabels = 0x002  ///< Tick labels (numbers) of this axis (as a whole, not individually)

         , spAxisLabel = 0x004  ///< The axis label

     };

     explicit QCPAxis(QCPAxisRect *parent, AxisType type);

     virtual ~QCPAxis();

 　　//所有的get接口已经被我删除  看到对应的set接口，get接口的含义就不言而喻

     // setters:

     Q_SLOT void setScaleType(QCPAxis::ScaleType type);//设置坐标轴类型  直线or对数

     Q_SLOT void setRange(const QCPRange &range);//设置坐标轴范围

     void setRange(double lower, double upper);      void setTicker(QSharedPointer<QCPAxisTicker> ticker);//设置坐标轴计算刻度类，该参数是一个shared型智能指针，因此可以被多个坐标轴来同时使用

     void setTicks(bool show);//是否显示坐标轴,如果不显示坐标轴，那么网格线也就没有啦，因为没有了坐标轴刻度

     void setTickLabels(bool show);//是否显示坐标轴文本

     void setTickLabelPadding(int padding);//设置坐标走文本距离坐标轴线距离

     void setTickLabelFont(const QFont &font);//设置文本字体

     void setTickLabelColor(const QColor &color);//设置文本颜色

     void setTickLabelRotation(double degrees);//设置文本角度

     void setTickLabelSide(LabelSide side);//设置文本在刻度线里or外

     void setNumberFormat(const QString &formatCode);//设置文本格式

     void setNumberPrecision(int precision);//设置文本精度

     void setTickLength(int inside, int outside = );//设置大刻度高度

     void setTickLengthIn(int inside);//设置大刻度在里边长度

     void setTickLengthOut(int outside);//设置大刻度在外边长度

     void setSubTicks(bool show);//设置是否显示小刻度

     void setSubTickLength(int inside, int outside = );//设置小刻度高度

     void setSubTickLengthIn(int inside);//设置小刻度在坐标轴线里边长度

     void setSubTickLengthOut(int outside);//设置小刻度在坐标轴线外边长度

     void setBasePen(const QPen &pen);//设置基础线画笔  基础线是零线，即可以认为是坐标轴刻度为0的线

     void setTickPen(const QPen &pen);//设置大刻度画笔

     void setSubTickPen(const QPen &pen);//设置小刻度画笔

     void setLabelFont(const QFont &font);//设置坐标轴名称字体画笔

     void setLabelColor(const QColor &color);//设置坐标轴名称字体颜色

     void setLabel(const QString &str);//设置坐标轴名称文本

     void setLabelPadding(int padding);//设置坐标轴名称文本距离坐标轴刻度线距离

     void setPadding(int padding);//设置坐标轴距离边界距离

     void setOffset(int offset);//设置偏移量

     void setSelectedTickLabelFont(const QFont &font);//设置选中刻度文本时字体

     void setSelectedLabelFont(const QFont &font);//设置选中坐标轴名称时字体

     void setSelectedTickLabelColor(const QColor &color);//选中刻度文本时颜色

     void setSelectedLabelColor(const QColor &color);//选中坐标轴名称时颜色

     void setSelectedBasePen(const QPen &pen);//选中基础线时画笔

     void setSelectedTickPen(const QPen &pen);//选中大刻度时画笔

     void setSelectedSubTickPen(const QPen &pen);//选中小刻度时画笔

     Q_SLOT void setSelectableParts(const QCPAxis::SelectableParts &selectableParts);//设置能选中项的类型

     Q_SLOT void setSelectedParts(const QCPAxis::SelectableParts &selectedParts);

     void setLowerEnding(const QCPLineEnding &ending);//设置坐标轴小刻度端样式

     void setUpperEnding(const QCPLineEnding &ending);//坐标轴大刻度端样式 73

     // non-property methods:

     Qt::Orientation orientation() const { return mOrientation; }//坐标轴朝向

     int pixelOrientation() const { return rangeReversed() != (orientation() == Qt::Vertical) ? - : ; }

     void moveRange(double diff);//移动坐标轴

     void scaleRange(double factor);//按比例因子缩放

     void scaleRange(double factor, double center);//按范围缩放 81     void rescale(bool onlyVisiblePlottables = false);//重新适配坐标轴范围

     double pixelToCoord(double value) const;//像素到坐标轴坐标系

     double coordToPixel(double value) const;//坐标轴坐标系到像素 85     QList<QCPAbstractPlottable*> plottables() const;//所有的图

     QList<QCPGraph*> graphs() const;//所有的折线

     QList<QCPAbstractItem*> items() const;//所有的示意项 92

 protected:

     AxisType mAxisType;//坐标轴类型

     QCPAxisRect *mAxisRect;//坐标轴所在矩形116

     // non-property members:

     QCPGrid *mGrid;//网格120     QSharedPointer<QCPAxisTicker> mTicker;//坐标轴刻度计算类

     QVector<double> mTickVector;//大刻度

     QVector<QString> mTickVectorLabels;//大刻度文本

     QVector<double> mSubTickVector;//小刻度

     bool mCachedMarginValid;

     int mCachedMargin;

     // introduced virtual methods:

     virtual int calculateMargin();

     // reimplemented virtual methods:

     virtual void applyDefaultAntialiasingHint(QCPPainter *painter) const Q_DECL_OVERRIDE;//获取缺省的反锯齿属性

     virtual void draw(QCPPainter *painter) Q_DECL_OVERRIDE;//画坐标轴

     virtual QCP::Interaction selectionCategory() const Q_DECL_OVERRIDE;//选择策略137

     // non-virtual methods:

     void setupTickVectors();//计算刻度

     QPen getBasePen() const;//获取基础画笔

     QPen getTickPen() const;//获取大刻度画笔

     QPen getSubTickPen() const;//获取小刻度画笔

     QFont getTickLabelFont() const;//获取刻度文本画笔

     QFont getLabelFont() const;//获取坐标轴名称文本字体

     QColor getTickLabelColor() const;//获取大刻度文本颜色

     QColor getLabelColor() const;..获取坐标轴名称文本颜色

 };

具体的绘制类其实是QCPAxisPainterPrivate类，这是一个私有类，从名字就可以看出，他是一个QCPAxis类的绘制私有类，事实确实如此。刻度计算类是QCPAxisTicker，这是一个刻度计算基类，也是QCPAxis默认使用的刻度计算类，当然了这个类还有一大堆子类，都是专门用于生成指定类型的坐标轴。

2、QCPAxisTicker：刻度计算类，该类完成了大刻度、小刻度和大刻度文本的计算，供QCPAxis来调用绘制，其中generate方法是一个公有的虚方法，既可以被重写，又可以被外部调用，QCPAxis坐标轴就是调用该接口来重新计算刻度。

 class QCP_LIB_DECL QCPAxisTicker

 {

     Q_GADGET

 public:

     enum TickStepStrategy//刻度生成策略

     {

         tssReadability    ///< A nicely readable tick step is prioritized over matching the requested number of ticks (see \ref setTickCount)

         , tssMeetTickCount ///< Less readable tick steps are allowed which in turn facilitates getting closer to the requested tick count

     };

     QCPAxisTicker();

     virtual ~QCPAxisTicker();

     // setters:

     void setTickStepStrategy(TickStepStrategy strategy);//设置刻度生成策略

     void setTickCount(int count);//设置大刻度个数 有可能计算出来的刻度数不完全等于设置的刻度个数，取决于刻度生成策略

     void setTickOrigin(double origin);//设置坐标轴领刻度

     // introduced virtual methods:

     virtual void generate(const QCPRange &range, const QLocale &locale, QChar formatChar, int precision, QVector<double> &ticks, QVector<double> *subTicks, QVector<QString> *tickLabels);

 protected:

     // introduced virtual methods:

     virtual double getTickStep(const QCPRange &range);//根据坐标轴范围计算步长

     virtual int getSubTickCount(double tickStep);//根据步长计算自刻度个数

     virtual QString getTickLabel(double tick, const QLocale &locale, QChar formatChar, int precision);//根据指定语言、文本格式和精度获取文本

     virtual QVector<double> createTickVector(double tickStep, const QCPRange &range);//生成大刻度

     virtual QVector<double> createSubTickVector(int subTickCount, const QVector<double> &ticks);//生成小刻度

     virtual QVector<QString> createLabelVector(const QVector<double> &ticks, const QLocale &locale, QChar formatChar, int precision);//生成刻度文本

     // non-virtual methods:

     void trimTicks(const QCPRange &range, QVector<double> &ticks, bool keepOneOutlier) const;//去除无效的刻度值

     double pickClosest(double target, const QVector<double> &candidates) const;//该函数返回范围内第一个不小于（大于或等于）指定target的值。

 };

四、网格线

QCPGrid网格线，这个算是和QCPAxis坐标轴类似的实现，和其他模块关系基本都不是很大，直接继承自QCPLayerable，头文件格式如下，同样的，我删除了其中无需注释的一部分代码。

在QCustomPlot的源码设计中，一个QCPAxis坐标轴对于一个QCPGrid，这同我之前理解的图表绘制有些不大一样，呵呵呵。。。但是QCustomPlot就是这么干了，如果想对网格线做一些控制，有时候从QCPAxis就可以做到，因为他们直接的数据在使用上还是比较依赖。

 class QCP_LIB_DECL QCPGrid :public QCPLayerable

 {

     QCPGrid(QCPAxis *parentAxis);

     // setters:

     void setSubGridVisible(bool visible);//设置是否显示自网格线

     void setAntialiasedSubGrid(bool enabled);//设置子网格线是否反锯齿

     void setAntialiasedZeroLine(bool enabled);//设置零线(就是刻度值为0的线)是否反锯齿

     void setPen(const QPen &pen);//设置画笔

     void setSubGridPen(const QPen &pen);//设置子网格画笔

     void setZeroLinePen(const QPen &pen);//设置零线画笔

 protected:

     bool mSubGridVisible;//子网格是否显示标记

     bool mAntialiasedSubGrid, mAntialiasedZeroLine;//子网格和零线是否反锯齿标记

     QPen mPen, mSubGridPen, mZeroLinePen;//这个就不用说了

     QCPAxis *mParentAxis;//对于的坐标轴，一个网格线对应一个坐标轴

     virtual void applyDefaultAntialiasingHint(QCPPainter *painter) const;//获取缺省的反锯齿属性

     virtual void draw(QCPPainter *painter);//绘制网格线，内部调用drawGridLines和drawSubGridLines

     // non-virtual methods:

     void drawGridLines(QCPPainter *painter) const;//绘制网格线

     void drawSubGridLines(QCPPainter *painter) const;//绘制子网格线

 };

一般来说，网格线不需要重写，顶多就是设置一个颜色，控制是否显示，网格线的疏密成都市和坐标轴刻度计算有关系的，因此关于网格线的计算我们就不要考虑了，下面我提供一个我自定义的刻度固定像素计算类示例

五、简单的示例

首先来看下效果，如图1所示，当图表放大时，y轴上的刻度间距是保持固定像素的。

图1 y轴固定像素伸缩

如下是刻度计算类头文件，这个类实现起来还是比较简单的，根据屏幕像素返回步长，每次步长都是按当前像素比例下计算的。

 class AxisFixedPixelTicker : public QCPAxisTicker

 {

 public:

     AxisFixedPixelTicker(QCPAxis * axis);

     ~AxisFixedPixelTicker();

 public:

     void SetTickPixelStep(int pixel);//设置固定像素

     int GetTickPixelStep() const;//获取固定像素大小

 protected:

     //QCPAxisTicker

     virtual double getTickStep(const QCPRange & range) override;//重写父类方法，根据固定像素返回步长值

 private:

     QScopedPointer<AxisFixedPixelTickerPrivate> d_ptr;

 };

下面是重写的父类接口getTickStep方法实现

 double AxisFixedPixelTicker::getTickStep(const QCPRange & range)

 {

     if (d_ptr->m_pDependAxis)

     {

         bool vertical;

         if (d_ptr->m_pDependAxis->axisType() == QCPAxis::atLeft

             || d_ptr->m_pDependAxis->axisType() == QCPAxis::atRight)

         {

             vertical = true;

         }

         else

         {

             vertical = false;

         }

         int screenLength = vertical ? d_ptr->m_pDependAxis->axisRect()->rect().height() : d_ptr->m_pDependAxis->axisRect()->rect().width();

         return d_ptr->m_iPixel * range.size() / screenLength;

     }

     else

     {

         return __super::getTickStep(range);

     }

 }