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[操作系统][深入浅出Windows 10]QuickCharts图表控件库解析


13.4 QuickCharts图表控件库解析

    QuickCharts图表控件是Amcharts公司提供的一个开源的图表控件库,这个控件库支持WPF、Silverlight、和Windows等平台,源代码可以从Github网站上下载到(https://github.com/ailon/amCharts-Quick-Charts)。目前从Github上下载到的QuickCharts图表控件的源代码并不能直接在Windows 10上使用,但是由于都是基于XAML来创建的,所以很方便进行移植到Windows 10平台,移植的代码请参考本书的配套源代码。QuickCharts图表控件封装了一些常用的图表控件如饼图、柱形图、折线图、区域图等,可以直接在项目中进行其提供的图表控件来创建图表。使用QuickCharts图表控件来创建图表控件是比较简单的,通过设置相关的属性就可以实现一个完整的图表,这一小节主要是根据QuickCharts的源码来讲解QuickCharts项目的结构和图表控件实现的原理,同时这也是一种实现图表的很好的思路,可以给实现其他的图表控件作为一个参考。

13.4.1 QuickCharts项目结构分析

    打开QuickCharts的项目可以看到QuickCharts的项目结构如图13.8所示,Themes文件夹下面存放的是图表控件和控件相关模块的XAML样式文件,Generic.xaml文件是控件的样式入口文件,所有的控件都是默认从这里来读取样式的,所以在Generic.xaml里面会通过资源字典(ResourceDictionary)的方式把其他的样式文件都加载进来。在QuickCharts项目中每个样式文件都与一个相关的控件对应起来,如PieChart.xaml样式文件对应了饼图PieChart类。控件的初始化的时候会自动到Themes/Generic.xaml这个路径下去搜素控件关联的样式的 这是一种典型的自定义控件的方式。

    QuickCharts控件库里面包含了两类图表,一种是饼图图表PieChart,另外一种是连续图表SerialChart。连续图表包含了线形、柱形、区域图这些图形,因为这些图形有很多共同的特点如坐标轴,网格等,所以QuickCharts控件库把这些图形进行了统一的封装处理。

    QuickCharts项目类图如图13.9和图13.10所示,主要的类和接口的说明如下:

    ILegendItem接口:定义了图例基本属性。

    SerialGraph抽象类:定义了连续图表图形的基本方法和属性,继承Control控件和ILegendItem接口。

    AreaGraph类:实现了区域图的逻辑,继承SerialGraph类。

    LineGraph类:实现了线性图的逻辑,继承SerialGraph类。

    ColumnGraph类:实现了柱形图的逻辑,继承SerialGraph类。

    SerialChart类:表示是连续图形图表,可以看作是AreaGraph类、LineGraph类和ColumnGraph类的容器,继承Control类。

    LegendItem类:表示单条的图例记录,继承DependencyObject类和ILegendItem接口。

    Legend类:表示图表的图例,继承ItemsControl类,是一个列表控件,LegendItem为其列表项的类型。

    Indicator类:表示连续图表图形的标示,继承Control类。

    Balloon类:表示图表弹出的数据指示框提示,继承Control类。

    CategoryAxis类:表示连续图形图表的分类轴,通常为X轴,继承Control类。

    ValueAxis类:表示连续图形图表的数值轴,通常为Y轴,继承Control类。

    ValueGrid类:表示连续图形图表的网格,继承Control类。

    Slice类:表示一块片形饼图,继承Control控件和ILegendItem接口。

    PieChart类:表示饼图图表,继承Control类。

13.4.2 饼图图表PieChart的实现逻辑

    在QuickCharts控件库里面饼图PieChart是由多个饼图切片Slice控件,一个图例Legend控件和一个标注Balloon控件组成。下面来看一下PieChart是怎么把这些模块组合起来实现一个饼图图表的。

    (1)Slice控件的实现

    文件Slice.xaml里面定义了Slice控件的样式,使用Path图形来绘图,Slice控件的形状如图所示。在Slice类里面封装了初始化的方法RenderSlice()方法,RenderSlice方法里面会根据当前的Slice图形所占的比例来实现Slice图形,如果小于1则是饼图里面的一个切片,否则则是一个完整的圆。代码如下所示:

代码清单5-4QuickCharts控件(源代码:第5章\Examples_5_4)

Slice.cs文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  // 初始化图形  private void RenderSlice()  {    if (_sliceVisual != null)    {      _sliceVisual.Fill = Brush;      if (_percentage < 1)      {        RenderRegularSlice();      }      else      {        RenderSingleSlice();      }    }  }  // 只有一个数据的情况,直接创建一个圆形  private void RenderSingleSlice()  {    EllipseGeometry ellipse = new EllipseGeometry()    {      Center = new Point(0, 0),      RadiusX = _radius,      RadiusY = _radius    };    _sliceVisual.Data = ellipse;  }  // 创建扇形图形  private void RenderRegularSlice()  {    PathGeometry geometry = new PathGeometry();    PathFigure figure = new PathFigure();    geometry.Figures.Add(figure);    _sliceVisual.Data = geometry;    // 根据比例计算角度    double endAngleRad = _percentage * 360 * Math.PI / 180;    Point endPoint = new Point(_radius * Math.Cos(endAngleRad), _radius * Math.Sin(endAngleRad));    // 添加直线    figure.Segments.Add(new LineSegment() { Point = new Point(_radius, 0) });    // 添加弧线    figure.Segments.Add(new ArcSegment()    {      Size = new Size(_radius, _radius),      Point = endPoint,      SweepDirection = SweepDirection.Clockwise,      IsLargeArc = _percentage > 0.5    });    // 添加直线    figure.Segments.Add(new LineSegment() { Point = new Point(0, 0) });  }

    (2)图例Legend控件的实现

    图例Legend控件是通过继承ItemsControl类实现了一个列表控件,列表项是由LegendItem类组成的,在样式文件Legend.xaml上可以找到这个列表控件所实现的绑定的逻辑。LegendItem类有两个属性一个是Brush表示图形的颜色画刷,一个是Title表示图形的标题,它们跟Legend控件绑定的ItemTemplate的XAML代码如下所示:

Legend.xaml文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  <DataTemplate>    <StackPanel Orientation="Horizontal">      <Rectangle Fill="{Binding Brush}" Height="10" Width="10" Margin="5" />      <TextBlock Text="{Binding Title}" VerticalAlignment="Center" />    </StackPanel>  </DataTemplate>

    (3)标注Balloon控件的实现

    Balloon控件是由Border控件和TextBlock控件组成的,用来显示图形的标注,Balloon类的Text属性则是表示标示的文本内容,XAML的语法如下:

Balloon.xaml文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  <ControlTemplate TargetType="amq:Balloon">    <Border Background="#20000000"        BorderBrush="{TemplateBinding BorderBrush}"        BorderThickness="{TemplateBinding BorderThickness}"        CornerRadius="5"        Padding="5">      <TextBlock Text="{TemplateBinding Text}" />    </Border>  </ControlTemplate>

    (4)PieChart控件把Slice控件、Legend控件和Balloon控件组成饼图图表

    在上面已经讲解了Slice控件、Legend控件和Balloon控件的实现方式,可以把这三个控件看作是饼图图表的三大模块,接下来PieChart控件要做的事情就是把这三者结合起来形成一个完整的饼图图表。先来看一下PieChart控件的XAML样式,分析它的UI布局。打开PieChart.xaml样式文件,可以看到如下的代码:

PieChart.xaml文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  <ControlTemplate TargetType="amq:PieChart">    <Border Background="{TemplateBinding Background}"        BorderBrush="{TemplateBinding BorderBrush}"        BorderThickness="{TemplateBinding BorderThickness}"        Padding="{TemplateBinding Padding}">      <Grid>        <Grid.ColumnDefinitions>          <ColumnDefinition />        </Grid.ColumnDefinitions>        <Border x:Name="PART_SliceCanvasDecorator" Background="Transparent">          <Canvas x:Name="PART_SliceCanvas" />        </Border>        <amq:Legend x:Name="PART_Legend" HorizontalAlignment="Right" VerticalAlignment="Top" Margin="10,0,0,0" Visibility="{TemplateBinding LegendVisibility}"/>        <Canvas>          <amq:Balloon x:Name="PART_Balloon"                   BorderBrush="{TemplateBinding Foreground}"                   BorderThickness="2" Visibility="Collapsed"/>        </Canvas>      </Grid>    </Border>  </ControlTemplate>

    命名为PART_SliceCanvas的Canvas对象是饼图的图形面板,在该面板上会添加多个饼图切片Slice控件形成一个完成的圆形,组成一个饼图,当然如果只有一个数据的时候就只有一个Slice控件,这时候Slice控件是一个完整的圆。PieChart类里面定义的Legend对象对应样式里面的命名为PART_Legend的Legend控件,表示饼图的图例,显示在饼图图表的右上角上。PieChart类里面定义的Balloon对象对应样式里面的命名为PART_Balloon的Balloon控件,表示饼图的标示,这个Balloon控件是在一个Canvas面板的里面的,它的位置会根据用户点击的Slice控件的位置而进行改变,改变的原理是通过设置Balloon控件的Canvas.LeftProperty和Canvas.TopProperty属性来实现。

    在PieChart控件里面最核心的逻辑就是对Slice控件初始化的过程了,这个过程是通过调用ProcessData()方法来初始化饼图里面所有的Slice控件,在ProcessData()方法里面先后调用了三个封装好的方法,SetData()方法、ReallocateSlices()方法和RenderSlices()方法。SetData()方法设置饼图数据属性的绑定,饼图的数据包含了标题和数值两个属性,标题是用于表示Slice控件的含义,数值是用来计算Slice控件的大小。ReallocateSlices()方法创建和初始化饼图图表里面所有的Slice控件,把Slice控件添加到PART_SliceCanvas面板上。RenderSlices()方法用于设置Slice控件在PART_SliceCanvas面板上的位置和隐藏Balloon控件,因为Balloon控件要点击了Slice控件才显示出来。

    (5)使用PieChart控件

    PieChart控件把相关的图形创建初始化等逻辑都封装好了,使用PieChart控件创建饼图图表只需要设置好TitleMemberPath属性和ValueMemberPath属性和数据源数据属性的对应关系,就可以把饼图图表显示出来。

    XAML代码如下所示:

PieChart.xaml文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  <amq:PieChart x:Name="pie1" TitleMemberPath="title" ValueMemberPath="value"></amq:PieChart>

    后台CS代码如下所示:

PieChart.xaml.cs文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  public ObservableCollection<PData> Data = new ObservableCollection<PData>()  {    new PData() { title = "slice #1", value = 30 },    new PData() { title = "slice #2", value = 60 },    new PData() { title = "slice #3", value = 40 },    new PData() { title = "slice #4", value = 10 },  };  private void PhoneApplicationPage_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)  {    // 通过DataSource属性把数据集合传递给饼图图表    pie1.DataSource = Data;  }  ……省略若干代码  // 饼图绑定的数据集合的数据类型表示饼图的一块  public class PData  {    public string title { get; set; }    public double value { get; set; }  }

13.4.3 连续图形图表SerialChart的实现逻辑

    在QuickCharts控件库里面连续图形图表SerialChart实现了三种图形,线性图LineGraph、柱形图ColumnGraph和区域图AreaGraph。可以在SerialChart图表里面显示其中一种或多种图形,因为这三种图形实现的原理是类似,都是在坐标轴上连续性地展示相关的数据,只是图形的形状不一样,所以在QuickCharts控件库里面这三种图形统一使用SerialChart控件来封装起来。先打开SerialChart控件的样式文件分析SerialChart控件的样式结构,SerialChart控件的样式文件SerialChart.xaml的主要代码如下所示:

SerialChart.xaml文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  <ControlTemplate TargetType="amq:SerialChart">    <Border Background="{TemplateBinding Background}"        BorderBrush="{TemplateBinding BorderBrush}"        BorderThickness="{TemplateBinding BorderThickness}"        Padding="{TemplateBinding Padding}">      <Grid>        <Grid.RowDefinitions>          <RowDefinition />          <RowDefinition Height="Auto" />        </Grid.RowDefinitions>        <!--轴线 X轴 Y轴-->        <amq:ValueAxis x:Name="PART_ValueAxis" Grid.Row="0" Margin="0,0,0,-2"                 Canvas.ZIndex="100"                Foreground="{TemplateBinding AxisForeground}"                HorizontalAlignment="Right"                />        <!--轴线上的类别-->        <amq:CategoryAxis x:Name="PART_CategoryAxis" Grid.Row="1"                   Foreground="{TemplateBinding AxisForeground}"                  />        <!--图表网格-->        <Border Grid.Row="0" Background="{TemplateBinding PlotAreaBackground}">          <amq:ValueGrid x:Name="PART_ValueGrid" Foreground="{TemplateBinding GridStroke}" />        </Border>        <!--图形面板-->        <Border x:Name="PART_GraphCanvasDecorator" Grid.Row="0">          <Canvas x:Name="PART_GraphCanvas" Background="Transparent" />        </Border>        <!--图例-->        <amq:Legend x:Name="PART_Legend" Grid.Row="0"               Margin="10,0,0,0"               Visibility="{TemplateBinding LegendVisibility}"              VerticalAlignment="Top" HorizontalAlignment="Left"              />        <!--标注-->        <Canvas Grid.Row="0">          <amq:Balloon x:Name="PART_Balloon"                   BorderBrush="{TemplateBinding AxisForeground}"                   BorderThickness="2"                  Visibility="Collapsed"                  />        </Canvas>      </Grid>    </Border>  </ControlTemplate>

    从SerialChart控件的样式里面可以看到SerialChart控件是由数值轴控件/Y轴控件(ValueAxis)、类别轴控件/X轴控件(CategoryAxis)、图表网格控件(ValueGrid)、图形面板(Canvas面板上添加LineGraph、ColumnGraph和AreaGraph控件)、图例控件(Legend)和标注控件(Balloon)组成的。其中图例和标注控件在上一小节已经讲解了,下面看一下其他的控件的实现原理以及如何使用SerialChart控件。

    (1)数值轴控件/Y轴控件(ValueAxis)和类别轴控件/X轴控件(CategoryAxis

    ValueAxis和CategoryAxis控件的实现原理是基本一样的,打开它们的样式文件可以看到,轴控件是由两个Canvas面板和一个Rectangle控件组成,命名为PART_ValuesPanel的Canvas面板是用于显示轴上的数字,命名为PART_TickPanel的Canvas面板是用于显示轴上的刻度(数值和轴之间的小线段),Rectangle控件则是用于表示轴线。Y轴(ValueAxis)采用Grid面板的ColumnDefinitions来排列,X轴(CategoryAxis)则是采用RowDefinition。

    (2)图表网格控件(ValueGrid

    ValueGrid控件是由一个Canvas面板组成,在使用ValueGrid控件的时候需要通过SetLocations方法来把图表的坐标数值传递进来,然后ValueGrid控件再根据坐标的数值在Canvas面板上来创建Line线段绘制成网格。

    (3)LineGraph、ColumnGraph和AreaGraph控件

    LineGraph、ColumnGraph和AreaGraph控件是SerialChart图表里面最核心的图形,这三个控件的XAML样式文件都是只有一个Canvas面板,三个控件类都继承SerialGraph抽象类,SerialGraph类封装了三个控件共性的一些属性,如Locations(图表数据的点集合)、XStep(X轴的两个值的间距)等。LineGraph控件表示线性图,实现的原理是通过图表的数据点集合来创建一个Polyline图形添加到Canvas面板上。ColumnGraph控件则是使用Path来绘制柱形的形状。AreaGraph控件使用Polygon图形来绘制区域图。

    (4)SerialChart控件

    SerialChart控件把各大模块组成连续图形图表的原理和PieChart控件是一样的流程,只是在PieChart控件里面初始化的是Slice控件,而在SerialChart控件里面初始化的是LineGraph、ColumnGraph和AreaGraph控件。

    (5)使用SerialChart控件

    因为SerialChart控件是可以加载LineGraph、ColumnGraph和AreaGraph三种控件的,所以提供了一个Graphs属性,可以通过Graphs属性来添加多个图形。代码如下所示:

SerialChart.xaml文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  <amq:SerialChart x:Name="chart1" DataSource="{Binding Data}" CategoryValueMemberPath="cat1" AxisForeground="White" PlotAreaBackground="Black" GridStroke="DarkGray">    <amq:SerialChart.Graphs>      <amq:LineGraph ValueMemberPath="val1" Title="Line #1" Brush="Blue" />      <amq:ColumnGraph ValueMemberPath="val2" Title="Column #2" Brush="#8000FF00" ColumnWidthAllocation="0.4" />      <amq:AreaGraph ValueMemberPath="val3" Title="Area #1" Brush="#80FF0000" />    </amq:SerialChart.Graphs>  </amq:SerialChart>

SerialChart.xaml.cs文件主要代码------------------------------------------------------------------------------------------------------------------  // 图表数据实体类  public class TestDataItem  {    // cat1表示X轴的分类    public string cat1 { get; set; }    // 用来作为LineGraph图形的展示数据    public double val1 { get; set; }    // 用来作为ColumnGraph图形的展示数据    public double val2 { get; set; }    // 用来作为AreaGraph图形的展示数据    public decimal val3 { get; set; }  }  private ObservableCollection<TestDataItem> _data = new ObservableCollection<TestDataItem>()  {    new TestDataItem() { cat1 = "cat1", val1=5, val2=15, val3=12},    new TestDataItem() { cat1 = "cat2", val1=13.2, val2=1.5, val3=2.1M},    new TestDataItem() { cat1 = "cat3", val1=25, val2=5, val3=2},    new TestDataItem() { cat1 = "cat4", val1=8.1, val2=1, val3=8},    new TestDataItem() { cat1 = "cat5", val1=8.1, val2=1, val3=4},    new TestDataItem() { cat1 = "cat6", val1=8.1, val2=1, val3=10},  };  // 绑定的数据集合属性  public ObservableCollection<TestDataItem> Data { get { return _data; } }  private void PhoneApplicationPage_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)  {    this.DataContext = this;  }

本文来源于《深入浅出Windows 10通用应用开发》

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