F#图表之FSharpChart

     FSharpChart是类型System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting的F#友好包装， 使之可以再F# Interactive 中交互表现数据。FSharpChart的最新版本是FSharpChart0.6,是微软的Carl Nolan's提供的。在MSDN的Chart Controls章节里可以浏览到更多FChart Controls的相关信息。当然有关FSharpChart的更多的信息，你也可以亲自去浏览Carl Nolan’s的博客。

最新版本的提供了，以下新的功能：

• 剪切板的另存为功能
• 属性改变事件
• 支持3D图表
• BoxPlot图表的数据命名

在这之前需要新建一个F#的应用程序项目，添加对以下DLL的引用：

• System.Windows.Forms.dll
• System.Drawing.dll
• System.Windows.Forms.DataVisualization.dll
• WindowsFormsIntegration.dll

      由于我想使用WPF（Windows Presentation Foundation）来承载Chart，所以需要对以下DLL的引用（我的另一篇文章有比较详细的过程描述）：

• System.Core.dll
• System.Xaml.dl
• PresentationCore.dll
• PresentationFramework.dll

      FSharpChart本质上是属于WinForm的控件，所以在WPF中要用WindowsFormsHost来承载。

一 ， 基本功能

    FSharpChart支持System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting命名控件你的所有类型。通过使用FSharpChart类型的静态方法创建所有的chart类型，并且可以再智能感知浏览，如下图所示：

      这些方法在chart上显示数据变得更加容易。

      如：

let line = 
    let line  = [for x in 0.0 .. 0.2 .. 10.0 –> sin x ]|> FSharpChart.Line
    new ChartControl(line)

      将以下图形包装为ChartControl控件：

    每一个chart控件都有一个context menu菜单，可以轻松将chart复制到剪切板，保存为文件，查看（或者修改）详细的chart属性。

    在一个Chart画两条曲线（组合其他图形的时也可以使用该Combine方法）：

let lines = 
    let line1  = [for x in 0.0 .. 0.02 .. 10.0 -> sin x ]|> FSharpChart.Line
    let line2  = [for x in 0.0 .. 0.02 .. 10.0 -> cos x ]|> FSharpChart.Line
    new ChartControl( FSharpChart.Combine [line1;line2] )

   如下图：

      chart创建方法的重载版本，运行数据通过不同的方法来指定。基本上，大部分的chart都允许通过以下机制来指定chart的数据源：

• 只含有y轴数据的队列（sequence）（x轴的数据，隐式的从1开始被自动指定，就如同上面chart的创建方式一样）
• x轴和y轴的两个独立队列（sequence）
• (x,y)向量队列
• y轴或者(x,y)的System.IObservable类型，允许在添加数据时及时更新chart

     此外，并没有限定x或者y轴的数据必须是浮点数，这些数据只需要是实现了System.IConvertible.IConvertible 接口的类型即可。这就意味着，很容易创建数据被分类命名的chart图表：

let pie = 
    let c = [(“A”,1); (“B”,3); (“C”,2)]
            |> FSharpChart.Pie
    new ChartControl(c,Dock=DockStyle.Fill)

当然也就很容易的，用时间或者日期创建plot 图表：

let column  = 
    let r = Random() 
    let c m=
        [for d in -30 .. m –>; 
            (DateTime.Today.AddDays(float  d) , r.Next(0 , 10))] |> FSharpChart.Spline
    let c = FSharpChart.Combine [c 10; c 12]
    new ChartControl(c)

二，新版本新增功能

    1，复制到剪切板和另存功能  

      最新版本中，以及扩展了复制图片到剪切板和将chart另存为图片的功能，复制图片到剪切板以及支持EMF（Enhanced（Extended）Windows Metafile Format)格式。

    同时也支持保存为不同格式图片：

       对于复制图片和另存为功能，也添加代码编程的支持。将chart复制到剪切板，仅仅只需要调用CopyToClipBoard方法：

[ for f in 1.0 .. 0.1 .. 10.0 -> sin (f * 2.0) + cos f ]
    |> FSharpChart.Line
    |> FSharpChart.WithCreate
    |> FSharpChart.CopyToClipboard

同样的，调用Save和CopyToClipboard相似。

     2，Property Changed Event

     新版本中一种改进是当某些GenericChart属性发生改变时支持Event事件，包括：Name，Title，Margin，Legend和所有的常用属性。这些事件也在代码内部使用，用来传递GenericChart的改变到绑定的chart。

     这种功能支持以下代码：

chart.Margin <- (2.0f, 12.0f, 2.0f, 2.0f)
    chart.Title <- Helper.CreateTitle(“Chart Sin/Cosine”, Font = new Font(“Arial”, 12.0f, FontStyle.Bold))
    chart.Legend <- Helper.CreateLegend(InsideArea = false, Font = new Font(“Arial”, 8.0f),
                                    Alignment = StringAlignment.Center, Docking = Docking.Top)

    3，3D chart

     正如你所知道的，Windows Forms charting支持3D渲染，现在也包括了用于GenericChart 3D属性的支持。作为一个例子，PieChart饼状图启用3D效果：

let chart = 
    let c = [(“A”,1); (“B”,3); (“C”,2)]
            |> FSharpChart.Pie
            |> FSharpChart.WithArea.Area3DStyle(Enable3D=true,Inclination=70)
    new ChartControl(c,Dock=DockStyle.Fill)

     这种功能支持全部的特性，包括：Inclination，IsClustered,IsRightAngleAxes,LightStyle,Perspective,PointDepth,PointGapDepth,Rotation,WallWidth。使用3Dchart 只需要设置

"Enable3D = true"即可。

     4，BoxPlot Data Series

     如您所熟悉的，BoxPlot图表是显示几个系列数据的好方法，然而以前那个实现，在呈现几个系列数据时，总是默认的标记每个轴为1,2,3等，而这个新版本如所期望的一样，支持为每个数据系列自定义标签。因此现在可以用下面的代码，新建一个BoxPlot图表：

let boxplot =
    let plot =
        FSharpChart.BoxPlot
            ( [ "Eggs", [| for i in 0 .. 20 -> float (rnd.Next 20) |]
                "Bacon", [| for i in 0 .. 20 -> float (rnd.Next 15 + 2) |]
                "Sausage";, [| for i in 0 .. 20 -> float (rnd.Next 5 + 5) |]
                "Beans";, [| for i in 0 .. 20 –> float (rnd.Next 10 + 3) |]
                "Mushroom";, [| for i in 0 .. 20 –> float (rnd.Next 15 + 5) |] ],
                Name = "Breakfast Food BoxPlot")
            |> FSharpChart.WithMargin(1.0f, 5.0f, 1.0f, 1.0f) 
            |> FSharpChart.WithSeries.Style(Color = Color.SeaGreen)
            |> FSharpChart.WithLegend(InsideArea = false, Font = new Font(“Arial”, 8.0f),
                Alignment = StringAlignment.Center, Docking = Docking.Top) 
    new  ChartControl (plot)

,

5， Stacked Chart     

      在之前FSharpChart版本中，绘制一个堆叠的图表（Stacked Chart）不是很直观。一个不得不做的事情是定义一个CombinedChart，同时将定义多个chart与相同的StackedGroupName属性值相结合：

let rnd = new System.Random ()
let datax() = [ for  f in 1 .. 10 –> rnd.NextDouble( ) * 10.0]
let starckbar =
    let bar =
        FSharpChart.Combine
            [
                FSharpChart.StackedBar100(datax(),StackedGroupName=”g1”)
                FSharpChart.StackedBar100(datax(),StackedGroupName=”g1”)
                FSharpChart.StackedBar100(datax(),StackedGroupName=”g1”)
            ]
    new ChartControl(bar)

       这种方法还允许通过使用不同StackedGroupName属性值，很轻松联合多个Stacked Chart：

FSharpChart.Combine
  [ FSharpChart.StackedBar(dataX(), StackedGroupName = “g1”)
    FSharpChart.StackedBar(dataX(), StackedGroupName = “g1”)
    FSharpChart.StackedBar(dataX(), StackedGroupName = “g1”)
    FSharpChart.StackedBar(dataX(), StackedGroupName = “g2”)
    FSharpChart.StackedBar(dataX(), StackedGroupName = “g2”) ]

       当然，对于Stacked Charts，一个更加直观的方法是仅仅指定一个数据列的列表。在这个新的版本中，现在可以使用如下格式：

list<list<'TY>>
list<list<'TX * 'TY>>

现在允许这样的一个定义，如下一个StackedColumn图表，使用一个简单得多表达式：

let rndStacked = new System.Random()
let dataXY() = [ for f in 1 .. 10 –> (f, round (rndStacked.NextDouble() * 100.0))]

[dataXY(); dataXY(); dataXY()]
|> FSharpChart.StackedColumn
|> FSharpChart.WithSeries.DataPoint(Label=”#VAL”)

6,在数据列中添加标记

      如下面代码所示，可以数据列中添加标记点

let markLine = 
    let rnd = new System.Random()
    let line = 
        [for i in 1..20..1000 -> i , rnd.NextDouble()]
        |> FSharpChart.Line 
        |> FSharpChart.WithSeries.Marker(Color = Color.Red ,Style=MarkerStyle.Circle)
    new ChartControl(line)

    控制横纵坐标的显示与否，可以使用FSharpChart.WithArea.AxisY或者FSharpChart.WithArea.AxisX函数来处理，设这标题使用FSharpChart.WithTitle函数。如下：

let markLine = 
    let rnd = new System.Random()
    let line = 
        [for i in 1..20..1000 –> i , rnd.NextDouble()]
        |> FSharpChart.Line 
        |> FSharpChart.WithTitle(“Hello”,TextStyle=TextStyle.Frame,Font = new Font(“Arial”, 28.0f))
        |> FSharpChart.WithSeries.Marker(Color = Color.Red ,Style=MarkerStyle.Circle)
        |>FSharpChart.WithArea.AxisX(MajorGrid = Grid(LineColor = Color.White))
    new ChartControl(line)

最后一个提供一个更完整点的代码段（当然得如本文开头介绍的添加相应的DLL引用）如下：

open System    
open System.Windows
open System.Windows.Controls
open System.Windows.Forms.Integration
open System.Windows.Forms.DataVisualization.Charting
open System.Windows.Forms
open MSDN.FSharp.Charting
open System.Drawing // for Color

let markLine = 
    let rnd = new System.Random()
    let line = 
        [for i in 1..20..1000 -> i , rnd.NextDouble()]
        |> FSharpChart.Line 
        |> FSharpChart.WithTitle("Hello",TextStyle=TextStyle.Frame,Font = new Font("Arial", 28.0f))
        |> FSharpChart.WithSeries.Marker(Color = Color.Red ,Style=MarkerStyle.Circle)
        |>FSharpChart.WithArea.AxisX(MajorGrid = Grid(LineColor = Color.White))
    new ChartControl(line)

let mainNoXaml() = 
    let formsHost =new  WindowsFormsHost(Child = markLine)//(Child=starckbar)
    let window = Window()
    window.Content <- formsHost
    let app =new System.Windows.Application() in app.Run(window) |> ignore

[<STAThread>]
do mainNoXaml()

总结：感谢Carl Nolan's的辛勤劳动，更多的相关信息还请参考Carl Nolans的博客。

同本文有关的更多示例代码下载：Demo.rar