数据系列 - QwtSeriesData¶

QwtSeriesData 是绘图项数据的抽象接口。自定义 QwtSeriesData 派生类可以从内存、文件、数据库等任意数据源提供绘图数据。

主要功能特性¶

数据抽象接口：定义统一的数据访问接口
多种内置实现：内存存储、外部数组引用等常用实现
动态数据支持：支持实时更新和大数据场景
边界计算：自动计算数据边界矩形

基本概念¶

数据接口结构¶

下面的类图勾勒了 QwtSeriesData<T> 接口（size()、sample(i)、boundingRect() 与可选的 setRectOfInterest()）以及内置的派生实现：以 QVector 存放样本并提供 setSamples() / samples() 的泛型 QwtArraySeriesData<T>、其 QPointF 特化 QwtPointSeriesData，以及从 QwtPointSeriesData 派生、通过纯虚函数 y(double x) 即时计算样本而不存储数据的 QwtSyntheticPointData：

classDiagram
    class QwtSeriesData~T~ {
        +size() int
        +sample(i) T
        +boundingRect() QRectF
        +setRectOfInterest(rect)
    }

    class QwtArraySeriesData~T~ {
        +setSamples()
        +samples()
    }

    class QwtPointSeriesData {
        +boundingRect() QRectF
    }

    class QwtSyntheticPointData {
        +y(x) double
        +x(index) double
        +setSize(size)
        +setInterval(interval)
    }

    QwtSeriesData <|-- QwtArraySeriesData
    QwtArraySeriesData <|-- QwtPointSeriesData
    QwtPointSeriesData <|-- QwtSyntheticPointData

内置数据类¶

类名	说明
`QwtArraySeriesData<T>`	以 `QVector` 存储任意类型样本数组，提供 `setSamples()` / `samples()`
`QwtPointSeriesData`	存储 `QPointF` 数据点（即 `QwtArraySeriesData<QPointF>`）
`QwtSyntheticPointData`	通过纯虚函数 `y(double x)` 即时生成函数数据（不存储）

QwtArraySeriesData<T> 还有其他样本类型的特化，如 QwtPoint3DSeriesData、QwtIntervalSeriesData、QwtSetSeriesData、QwtTradingChartData、QwtBoxChartData 等。

使用方法¶

1. 使用内置数据类¶

多数需求用不着自定义类：QwtPlotCurve 的 setSamples() 各种重载已经覆盖常见情况；如果想显式管理数据对象，也可以像下面两种写法那样，用 QwtPointSeriesData 包装数据点再通过 setData() 交给曲线：

#include <QwtPlotCurve>
#include <QwtPointSeriesData>

QwtPlotCurve* curve = new QwtPlotCurve();

// 方法1：直接使用QwtPlotCurve的便捷方法
QVector<double> xData, yData;
curve->setSamples(xData, yData);

// 方法2：使用QwtPointSeriesData
QwtPointSeriesData* seriesData = new QwtPointSeriesData();
QVector<QPointF> points;
points << QPointF(0, 0) << QPointF(1, 1) << QPointF(2, 4);
seriesData->setSamples(points);
curve->setData(seriesData);

2. 引用外部数据¶

当数据已经存放在你自己的缓冲区里时，setRawSamples() 让曲线直接引用原始 double 数组而不做复制，这是大数据量下最快的路径，代价是数组的存活期要由你自己保证：

#include <QwtPlotCurve>

QwtPlotCurve* curve = new QwtPlotCurve();

// 使用setRawSamples引用外部数组（不复制）
double x[1000], y[1000];
curve->setRawSamples(x, y, 1000);

// 注意：数组必须在curve存在期间保持有效
// 数据变化时无需重新设置，直接replot即可

警告 — setRawSamples注意事项

外部数组必须保持有效直到曲线销毁

不要修改数组大小，只修改内容

数据更新后需调用replot刷新显示

3. 自定义数据类¶

实现自定义数据源：

#include <QwtPointSeriesData>  // 提供 QwtSeriesData<T> 模板与内置点数据类

// 自定义数据库数据源
class DatabaseSeriesData : public QwtSeriesData<QPointF>
{
public:
    DatabaseSeriesData(const QString& tableName) 
        : m_tableName(tableName)
    {
        // 初始化数据库连接
        m_count = queryCount();
    }

    // 返回数据点数量
    virtual size_t size() const override
    {
        return m_count;
    }

    // 返回指定索引的数据点
    virtual QPointF sample(size_t i) const override
    {
        // 从数据库查询第i条记录
        return queryPoint(i);
    }

    // 计算数据边界
    virtual QRectF boundingRect() const override
    {
        if (m_boundingRect.isNull()) {
            // 计算边界矩形
            m_boundingRect = calculateBounds();
        }
        return m_boundingRect;
    }

private:
    QString m_tableName;
    size_t m_count;
    QRectF m_boundingRect;

    size_t queryCount() const;
    QPointF queryPoint(size_t i) const;
    QRectF calculateBounds() const;
};

// 使用自定义数据类
curve->setData(new DatabaseSeriesData("measurements"));

4. 函数生成数据¶

QwtSyntheticPointData 可以在不存储任何样本的情况下生成函数曲线：继承它并实现纯虚函数 y(double x)，再向基类构造函数传入等距采样点数与 x 轴区间即可；若区间保持无效值，则改为按当前可见绘图区域计算采样点：

#include <cmath>
#include <QwtInterval>
#include <QwtSyntheticPointData>

// 函数数据生成器
class FunctionSeriesData : public QwtSyntheticPointData
{
public:
    FunctionSeriesData(double (*func)(double), double xMin, double xMax)
        : QwtSyntheticPointData(200, QwtInterval(xMin, xMax))  // 200个等距采样点
        , m_function(func)
    {
    }

    // 返回指定x位置的y值（唯一需要实现的纯虚函数）
    virtual double y(double x) const override
    {
        return m_function(x);
    }

private:
    double (*m_function)(double);
};

// 使用函数生成数据
double myFunction(double x) {
    return std::sin(x) * std::cos(2 * x);
}

curve->setData(new FunctionSeriesData(myFunction, 0.0, 10.0));

5. 实时数据更新¶

对流式数据场景，一个轻量的自定义 QwtSeriesData<QPointF> 子类往往是最干净的方案：下面的 RealtimeSeriesData 维护一个最多 1000 个点的滚动窗口，每次追加点后作废继承来的 cachedBoundingRect 缓存，使 boundingRect() 借助 qwtBoundingRect() 辅助函数重新计算，并在 appendPoint() 之后用一次 plot->replot() 刷新显示：

// 实时数据场景
class RealtimeSeriesData : public QwtSeriesData<QPointF>
{
public:
    RealtimeSeriesData(int maxPoints = 1000)
        : m_maxPoints(maxPoints)
    {
    }

    void appendPoint(const QPointF& point)
    {
        m_points.append(point);
        if (m_points.size() > m_maxPoints) {
            m_points.removeFirst();
        }
        // 作废缓存的边界矩形，触发重新计算
        cachedBoundingRect = QRectF(0.0, 0.0, -1.0, -1.0);
    }

    virtual size_t size() const override { return m_points.size(); }
    virtual QPointF sample(size_t i) const override { return m_points[static_cast<int>(i)]; }
    virtual QRectF boundingRect() const override
    {
        if (!cachedBoundingRect.isValid()) {
            cachedBoundingRect = qwtBoundingRect(*this);
        }
        return cachedBoundingRect;
    }

private:
    QVector<QPointF> m_points;
    int m_maxPoints;
};

// 使用
RealtimeSeriesData* data = new RealtimeSeriesData(1000);
curve->setData(data);

// 实时添加数据
data->appendPoint(QPointF(time, value));
plot->replot();

核心方法总结¶

QwtSeriesData接口¶

方法	说明
`size()`	返回数据点数量
`sample(i)`	返回第i个数据点
`boundingRect()`	返回数据边界矩形
`setRectOfInterest()`	设置感兴趣区域（优化渲染）

QwtPlotCurve数据方法¶

方法	说明
`setData()`	设置数据对象
`setSamples()`	设置数据数组
`setRawSamples()`	引用外部数组
`data()`	获取数据对象

提示 — 数据管理建议

静态数据：使用 setSamples() 复制数据

大数据：使用 setRawSamples() 避免复制

动态数据：实现自定义 QwtSeriesData

函数数据：使用 QwtSyntheticPointData

示例 — 相关示例

函数生成数据：examples/2D/sinusplot

实时数据：examples/2D/realtime

CPU监控：examples/2D/cpuplot

实时数据与CPU监控的例子截图如下：

Real-Time Plot

CPU Monitor