Qt之自绘制饼图

1、说明

    最近在搞绘图方面的工作，说实话C++的第三方绘图库并不算多，总之我了解的有：qtcharts、ChartDirector、qwt、kdchart和QCustomPlot。这几个库各有利弊。

• qtcharts：qt5.7之后才开源的模块，支持绘制各种图标，并且功能相当丰富，但是可扩展性差，如果自己想高度定制，比较困难，主要是和qt的源码风格有决定性的关系。
• ChartDirector：开源的第三方绘图库，使用方便，推荐使用
• qwt：主要绘制仪表盘类似的东西(这个库可以编译后加入qt帮助文档)
• kdchart：不仅可以绘制图表，而且可以绘制甘特图，功能也都挺好使，我个人之前在qt4.7的时候使用过
• QCustomPlot：简答的绘图库，因为只有两个文件，如果想高度定制我个人推荐这个靠谱，毕竟理解起来容易些

2、效果展示

    下边是绘制的饼图展示效果，当然了不能满足大多数人的需要，我主要是在这里提供一种思路，如果需要在绘制上有所调整的小伙伴可以下载demo自行修改。

图1 展示图1

图2 展示2

图3 展示图3

3、思路分析

    上边三张展示图，如果要说从理解难以成都来说，展示图3是比较容易理解。下边我就几个需要注意的细节描述下：

• 图表矩形距离边框距离，影响图表绘制矩形的因素
• 图表绘制方向，默认是逆时针
• 图表文本描述位置
• legend描述位置，demo中已经提供了接口，可以支持不同legend的展现形式
• 箭头长短
• 空心饼图(圆环图)

    饼图绘制关键步骤：

• 添加数据项->构造数据缓存->绘制图表
• 窗口大小变化->构造数据项矩形->构造数据缓存->绘制图表

4、源码解说

    首先来看两个结构体，主要是用来缓存数据，PieItemPrivate存储的是每一个item项的内容，包括item的legend，文本、颜色、值和一些辅助的结构体；PieChartPrivate结构是饼图类的私有数据存储结构，具体含义看注释

struct PieItemPrivate
{
    PieItem item;//用户插入数据时的结构，包括注释、值和颜色
    QPainterPath path;//项绘制时区域
    QPoint labelPos;//文本位置
    QRect m_LegendRect;//legend的矩形
};

struct PieChartPrivate
{
    bool m_bLegendVisible = false;//是否显示图例
    int m_Minx = 25;//左右最小边距
    int m_Miny = 25;//上下最小边距
    int m_MinDiameter = 130;//饼图最小直径
    int m_RingWidth = 0;//如果是环，环的宽度
    int m_StartRotationAngle = 0;//绘制item项的时候，其实角度
    int m_LegendWidth = 100;//图表宽度  可以在插入新数据项的时候更新，计算展示legend所需要的最小尺寸
    int m_LegendHeight = 30;//图例高度  可以在插入新数据项的时候更新，计算展示legend所需要的最小尺寸
    double m_SumValue = 0;//所有item的value和
    QRect m_PieRect;//饼图绘制矩形
    QColor m_LabelColor = QColor(0, 0, 0);//百分比文字颜色
    QString m_RingLabel = QStringLiteral("饼图");//图表中心文字描述
    QVector<PieItemPrivate> m_Items;//图表项
};

1、当有新数据或者窗口大小发生变化时，计算数据缓存

void PieChart::ConstructData()
{
    int pos = d_ptr->m_StartRotationAngle;
    int angle;
    QPainterPath subPath;
    subPath.addEllipse(d_ptr->m_PieRect.adjusted(d_ptr->m_RingWidth, d_ptr->m_RingWidth, -d_ptr->m_RingWidth, -d_ptr->m_RingWidth));
    
    for (auto iter = d_ptr->m_Items.begin(); iter != d_ptr->m_Items.end(); ++iter)
    {
        angle = 16 * iter->item.value / d_ptr->m_SumValue * 360;
    
        QPainterPath path;
        path.moveTo(d_ptr->m_PieRect.center());
        path.arcTo(d_ptr->m_PieRect.x(), d_ptr->m_PieRect.y(), d_ptr->m_PieRect.width(), d_ptr->m_PieRect.height(), pos / 16.0, angle / 16.0);
        path.closeSubpath();
        
        if (d_ptr->m_RingWidth > 0 && d_ptr->m_RingWidth <= d_ptr->m_PieRect.width() / 2)
        {
            path -= subPath;
        }
        
        iter->path = path;

        double labelAngle = (pos + angle / 2) / 16;
        double tx = (d_ptr->m_PieRect.width() - d_ptr->m_RingWidth) / 2 * qCos(labelAngle / 360 * 2 * 3.1415926);
        double ty = -(d_ptr->m_PieRect.width() - d_ptr->m_RingWidth) / 2 * qSin(labelAngle / 360 * 2 * 3.1415926);

        iter->labelPos = QPoint(tx, ty) + d_ptr->m_PieRect.center();

        pos += angle;
    }
}

2、当窗口大小发生变化时，重新计算各项所在矩形，ConstructRect方式是用来计算各子项矩形区域的，内部调用ConstructCornerLayout方法是生产制定的布局，有兴趣的小伙伴可以写自己的矩形区域计算方式，开达到不同的绘制效果。

void PieChart::ConstructRect(const QSize & size)
{
    switch (d_ptr->m_Items.size())
    {
    case 4:
        ConstructCornerLayout(size);
    default:
        break;
    }
}
//该方法是针对4个legend，并且在四角的位置所计算的布局方式，小伙伴也可以实现自己的布局计算，然后在ConstructRect接口中调用
void PieChart::ConstructCornerLayout(const QSize & size)
{
    int currentR = d_ptr->m_MinDiameter;
    int diameter;
    int horiWidth = size.width();
    if (d_ptr->m_bLegendVisible)
    {
        horiWidth -= d_ptr->m_LegendWidth * 2;
    }

    if (horiWidth > size.height())
    {
        diameter = size.height();
    }
    else
    {
        diameter = horiWidth;
    }

    int x, y;
    int r = diameter - d_ptr->m_Minx * 2;
    currentR = r > currentR ? r : currentR;
    if (d_ptr->m_bLegendVisible)
    {
        x = d_ptr->m_Minx + d_ptr->m_LegendWidth;
        y = (size.height() - currentR) / 2;
　　　　　　//计算4个legend位置
        d_ptr->m_Items[1].m_LegendRect = QRect(d_ptr->m_Minx, d_ptr->m_Miny, d_ptr->m_LegendWidth, d_ptr->m_LegendHeight);
        d_ptr->m_Items[0].m_LegendRect = QRect(x + r, d_ptr->m_Miny, d_ptr->m_LegendWidth, d_ptr->m_LegendHeight);
        d_ptr->m_Items[3].m_LegendRect = QRect(x + r, size.height() - d_ptr->m_Miny - 30, d_ptr->m_LegendWidth, d_ptr->m_LegendHeight);
        d_ptr->m_Items[2].m_LegendRect = QRect(d_ptr->m_Minx, size.height() - d_ptr->m_Miny - 30, d_ptr->m_LegendWidth, d_ptr->m_LegendHeight);
    }
    else
    {
        x = d_ptr->m_Minx;
        y = d_ptr->m_Miny;
    }

    d_ptr->m_PieRect = QRect(x, y, currentR, currentR);//计算饼图位置
}

5、测试代码

int main(int argc, char *argv[])
{
    QApplication a(argc, argv);

    PieChart w;
    w.AddData(100, Qt::red, "red");
    w.AddData(100, Qt::green, "green");
    w.AddData(100, Qt::blue, "blue");
    w.AddData(100, Qt::gray, "gray");
    w.show();

    return a.exec();
}

6、示例下载

    Qt之自绘制饼图

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奋斗中的无名小卒。。。