GDI+繪制極坐標圖、雷達圖

http://blog.csdn.net/conmajia/article/details/7596720

作者：野比 （[e-mail]）

時間：May, 2012

一個簡單的GDI+例子。

簡單繪制極坐標系，按類似的思路，可以畫直角坐標系、對數直角系、外太空銀河系……

先把最後效果貼出來，覺得不需要的請按Alt+F4。

圖中曲線是一個天線方向圖，非常適合在極坐標下描繪。

文中是直接在窗體上繪制，你完全可以自行封裝到控件裡，這樣用起來更加方便。

（正文開始）

寫在前面的話

做事情，一切以目標為出發點，倒著找過去，看有哪些方法技術資源，具體的方法技術手段都是次要的，只要能達到目的。

我不會多線程，如果你覺得這個直接在UI線程畫效率低方法笨，還請自己用多線程改造一遍。（似乎還真有這樣ocd的人吧，哈哈）

歡迎把改造後的代碼回傳給我，我會貼在這裡。（小廣告）

目標設定（例子）

（下面是例子，不針對任何人物、事件、團體、星球）

boss接到了一單生意，是幫某山寨廠做一個山寨手機天線的信號測試系統。其中，我分到的部分是做天線方向圖的顯示界面模塊。其實我懂個p的天線、方向圖之類的啊，於是boss告訴我，並強調：我不管你怎麼做，總之要「看起來」像這樣。

ok，不管會不會，山寨是本行，拿著原版開始分析。

分析坐標系

說實話，數學那套玩意老早就還給老師了，現在要讓我玩坐標系這樣高深的東西。得虧哥們還有點印象，這樣圓不拉嘰的圖，一般用極坐標來畫是比較方便的。連上Wikipedia復習一下：極坐標是一個二維坐標系統。該坐標系統中的點由一個夾角和一段相對中心點——極點（相當於我們較為熟知的直角坐標系中的原點）的距離來表示。

嗯，很好，亂七八糟的，看不太懂。把這東西先放一遍，還是用山寨的方法解決。把boss給的那張圖拿來分析下，其實就是很多同心圓，和過圓心的輻條（借用自行車術語，雖然不知道正確的名字，就這麼叫了吧）。

那麼我只需要畫出同心圓，再畫輻條，就ok了吧。畫同心圓怎麼畫呢？嗯，我可以這樣，從外面的大圓開始，用DrawEllipse()畫一個圓，然後收縮下半徑，再畫一個，如此這般……好了，有想法就行動，管他是nb方法還是sb方法，一直坐那zb，最後被炒了那才sb。

畫出同心圓的方法。

1. // 畫圓  
2. private void drawCircles(Graphics g, Rectangle rect)  
3. {  
4.     // 圓的直徑等於繪圖區域最短邊  
5.     float diameter = Math.Min(rect.Width, rect.Height);  
6.     // 半徑  
7.     float radius = diameter / 2;  
8.     // 圓心  
9.     PointF center = new PointF(  
10.         rect.X + rect.Width / 2,  
11.         rect.Y + rect.Height / 2  
12.         );  
13.   
14.     // 畫幾個圓，先試試5個  
15.     int count = 5;  
16.     float diameterStep = diameter / count;  
17.     float radiusStep = radius / count;  
18.   
19.     // 生成圓的范圍  
20.     RectangleF cirleRect = new RectangleF();  
21.     cirleRect.X = center.X - radius;  
22.     cirleRect.Y = center.Y - radius;  
23.     cirleRect.Width = cirleRect.Height = diameter;  
24.   
25.     // 畫同心圓  
26.     for (int i = 0; i < count; i++)  
27.     {  
28.         g.DrawEllipse(Pens.Gray, cirleRect);  
29.   
30.         cirleRect.X += radiusStep;  
31.         cirleRect.Y += radiusStep;  
32.         cirleRect.Width -= diameterStep;  
33.         cirleRect.Height -= diameterStep;  
34.     }  
35. }  

把這段代碼添加到Paint事件裡，看看效果如何。

Good，效果還湊合，好像有點鋸齒哦，那我就把抗鋸齒打開，順手把文字抗鋸齒也打開。

1. e.Graphics.SmoothingMode = System.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode.AntiAlias;    // 圖形抗鋸齒  
2. e.Graphics.TextRenderingHint = System.Drawing.Text.TextRenderingHint.AntiAlias; // 文字抗鋸齒  

接下來就要畫輻條了。那個線可不能就像圖裡一個十字叉就完事了的，肯定要能自己設n條。想當初就是曾經思維簡單了沒有考慮到這種變數，被客戶和boss煩得天昏地暗。再也不會上當了。

輻條怎麼畫呢，思考下，在草稿紙上畫畫先。

（以下都是中學數學，本人上了大學以後數學從沒及格過）

從少到多看看輻條的規律。啊，原來是這樣啊，我不一定非要把輻條看成穿過圓心的，我可以看成從圓心發出的n個射線，把圓切成了n個扇面，每個角度就是360°÷n。這樣那就好辦了，剛才我畫圓的時候已經算出來圓心位置了，只要再算出射線終點的坐標，就可以用DrawLine()畫線了。但是，射線終點又要怎麼算呢，我可是要畫到GDI+裡哦。

用黑色的筆畫出圓，紅色的畫出GDI+坐標系，那麼就可以算出來終點在GDI+下的坐標。圓心(x0,y0)和r半徑剛才我已經算出來了，θ就是360/n。現在所有參數都確定了，只要把圓心、半徑這幾個我需要使用的變量從畫圓的方法裡拿出來大家用，我就可以開始寫畫輻條的方法了。

1. // 提出來公用  
2. float diameter, radius;  
3. PointF center;  
4. // 畫圓  
5. private void drawCircles(Graphics g, Rectangle rect)  
6. {  
7.     // （略）  
8. }  
9.   
10. // 輻射線  
11. private void drawSpokes(Graphics g)  
12. {  
13.     int count = 8;  
14.     if (count > 0)  
15.     {  
16.         // 計算角度  
17.         float angle = 0;  
18.         float angleStep = 360 / count;  
19.         PointF endPoint = new PointF();  
20.   
21.         for (int i = 0; i < count; i++)  
22.         {  
23.             // 得到終點  
24.             endPoint = getPoint(angle);  
25.             g.DrawLine(Pens.Gray, center, endPoint);  
26.   
27.             angle += angleStep;  
28.             angle %= 360;  
29.         }  
30.     }  
31. }  
32.   
33. // 計算終點  
34. private PointF getPoint(double angle)  
35. {  
36.     PointF pt = new PointF();  
37.   
38.     pt.X = (float)(radius * Math.Cos(angle * Math.PI / 180) + center.X);  
39.     pt.Y = (float)(radius * Math.Sin(angle * Math.PI / 180) + center.Y);  
40.   
41.     return pt;  
42. }  

把代碼加到Paint事件畫圓的後面，看看效果。

Yeah, baby，你太聽話了。

永不滿足的客戶·永不結束的工作

沒過半天，客戶就找到boss，要求在輻射線邊上加上角度數字。於是，我「義不容辭」的開始了新一輪改造。

說起加上數字，先前我已經得到了每個射線終點的坐標，那我直接在那坐標上DrawString()出角度數字就行了吧？嗯，在void drawSpokes()裡面先加上這句試試。

1. // 畫角度值  
2. g.DrawString(angle.ToString("0") + "°", this.Font, Brushes.Gray, endPoint);  

哦，賣糕的，問題多多哦。最下面的字跑出畫面了，上面的和左邊的字跑到圓圈裡面，右邊的字也有點往裡靠。改改試試看。先把畫圓的區域縮小一點，以便下面的標簽能顯示出來。

1. //drawDiagramCircles(e.Graphics, this.ClientRectangle);  
2. // 縮小點畫圓的區域  
3. Rectangle rect = this.ClientRectangle;  
4. rect.Inflate(0, -20);  
5. drawDiagramCircles(e.Graphics, rect);  

ok，解決下一個問題。先思考下，什麼情況下字會跑到圓裡去：θ∈(90°, 270°)這個區間。那我就在這個區間畫文字的時候，把文字往左平移出去就行了。而270°時，我把文字往上移動試試看。在drawSpokes()畫文字的地方。

1. // 把要畫的字符串提出來便於操作  
2. string angleString = angle.ToString("0") + "°";  
3.   
4. // 畫角度值，如果文字在90-270度區間內，  
5. PointF textPoint = endPoint;  
6.   
7. if (angle == 270)  
8.     textPoint.Y -= TextRenderer.MeasureText(angleString, this.Font).Height; // 用TextRenderer測量字符串大小  
9. else if (angle < 270 && angle > 90)  
10.     textPoint.X -= TextRenderer.MeasureText(angleString, this.Font).Width;  
11. else  
12.     textPoint.X += 8; // 隨便來點漂移  
13.   
14. g.DrawString(angleString, this.Font, Brushes.Gray, textPoint);  

看看效果。

嗯哼，很好。（其實我覺得最好的辦法是分象限，比如第一象限就增加x、增加y，第二象限就增加x、減少y，第三象限減少x、減少y，第四象限減少x、增加y』）

加入數據點

光畫一副坐標系那肯定是什麼都干不了的，所以還有最重要的添加數據。所謂一個數據，就是包含了角度、數值的這樣一組數，比如天線對著某個方向（角度）的接收信號強度（數值）。角度很好理解，就是0到360°，然後轉圈。數值就要費點功夫了。用戶添加的數據，肯定是他們采集到的真實數據。這個數據，要映射到我這裡做的坐標圖裡面，使其同樣大小數值具有同樣的映射點，最小數值映射在圓心，最大數值映射在射線終點。這樣，所有的數據就都可以用這張圖來記錄了。下面使用最簡單的線性映射來設計。所謂線性映射，其實就是。

所以，在全局變量裡，我加入了數據范圍的上下限。

1. float min = 0;  
2. float max = 100;  

為了便於後續操作，我決定把「角度 - 數值」這樣一組數據封裝在一起，然後用一個列表來存儲管理。

1. public class PolarValue  
2. {  
3.     float ang = 0;  
4.     float val = 0;  
5.   
6.     // 角度  
7.     public float Angle  
8.     {  
9.         get { return ang; }  
10.         set { ang = value; }  
11.     }  
12.   
13.     // 數值  
14.     public float Value  
15.     {  
16.         get { return val; }  
17.         set { val = value; }  
18.     }  
19.   
20.     public PolarValue(float angle, float value)  
21.     {  
22.         this.ang = angle;  
23.         this.val = value;  
24.     }  
25. }  
26.   
27. // 數據列表  
28. public List<PolarValue> values = new List<PolarValue>();  

現在我有了一組數據點，我需要做的就是把數據點映射到坐標圖上，如此遍歷每一點並連接之，就畫出了我所需要的方向圖。這就是映射的方法。

1. private PointF getMappedPoint(PolarValue pv)  
2. {  
3.     // 計算映射在坐標圖中的半徑  
4.     float r = radius * (pv.Value - min) / (max - min);  
5.     // 計算GDI+坐標  
6.     PointF pt = new PointF();  
7.     pt.X = (float)(r * Math.Cos(pv.Angle * Math.PI / 180) + center.X);  
8.     pt.Y = (float)(r * Math.Sin(pv.Angle * Math.PI / 180) + center.Y);  
9.     return pt;  
10. }  

寫到這裡，我不由得回頭看了看剛才畫輻條時，為了計算輻條終點而寫的getPoint()方法。這兩個方法實在是太像了，唯一區別就是getMappedPoint()使用變化的數值，而getPoint()使用固定的數值（輻條終點可以認為是r=R，即value=max）。現在合並這兩個方法，並修改相應調用的地方。

1. // 合並後的映射方法  
2. private PointF getMappedPoint(float angle, float value)  
3. {  
4.     // 計算映射在坐標圖中的半徑  
5.     float r = radius * (value - min) / (max - min);  
6.     // 計算GDI+坐標  
7.     PointF pt = new PointF();  
8.     pt.X = (float)(r * Math.Cos(angle * Math.PI / 180) + center.X);  
9.     pt.Y = (float)(r * Math.Sin(angle * Math.PI / 180) + center.Y);  
10.     return pt;  
11. }  

調用的地方

1. // 在drawSpokes()中  
2. // （略）  
3. // 得到終點  
4. endPoint = getMappedPoint(angle, max);  

現在可以一口氣把所有數據點畫出來了。

1. private void drawPoints(Graphics g, List<PolarValue> pointList)  
2. {  
3.     // 計算下一點  
4.     PointF nextPt;  
5.     for (int i = 0; i < pointList.Count; i++)  
6.     {  
7.         if ((i + 1) < pointList.Count)  
8.             nextPt = getMappedPoint(pointList[i + 1].Angle, pointList[i + 1].Value);  
9.         else  
10.             nextPt = getMappedPoint(pointList[0].Angle, pointList[0].Value);  
11.   
12.         // 連接當前點和下一點  
13.         g.DrawLine(Pens.Black, nextPt, getMappedPoint(pointList[i].Angle, pointList[i].Value));  
14.     }  
15. }  

隨便添加幾個數據，順便設置下圓圈數和輻條數，看看效果如何。

圓圈=3，輻條=4

圓圈=6，輻條=8

圓圈=9，輻條=16

一些變化

（以下內容為搞笑）
好了，我們做完了這個項目，送走了天線的客戶。現在又來了一個游戲的客戶。他要求我們要制作一個類似FIFA或者實況的運動游戲，游戲裡面要有一個運動員個人素質參數的查看界面。
我們要怎麼做？重新做？不，就著上一個客戶的稍微那麼改上一改，就像這樣。

如果稍微改造下，你甚至可以用它來畫戰斗力分析圖（搞笑的）

嗯好了，就寫這麼多。山寨故事到此結束。謝謝收看。

（全文完）

後記

按照本文的思路，還可以有很多變種，比如這個。

希望你能多思考，搞點有創意的東西。