31 января 2010 в 16:36

Библиотека Qwt: как построить график функции на плоскости?

Qt*
Скриншот простейшей программы, демонстрирующей использование виджетов Qwt
Уже пять лет я не пишу приложения с GUI, потому предложение зав. кафедрой подготовить для его лекции программу, строящую некие графики, поначалу меня несколько расстроило.

Как настоящий программист я решил найти самый легкий (и полезный для саморазвития) путь.
А именно, это задание оказалось хорошим поводом для того, чтобы познакомиться с Qt и библиотекой Qwt. Заодно я узнал, что приложения с GUI, оказываются, могут быть кроссплатформенными, а их код не менее элегантным, чем у приложений с «интерфейсом в стиле Unix™».

Итак, Qwt — библиотека виджетов для программирования приложений, имеющих техническую направленность. Она содержит набор виджетов, представляющих собой всевозможные слайдеры и дисковые «номеронабиратели», виджеты для построение гистограмм. Но здесь я расскажу, как Qwt применить для построения самых обычных двумерных графиков функций вида y = f(x).

Дальше в данной заметке
  • приводится ссылка на исходный код моего простейшего примера (+ исполняемые файлы) и инструкция по его компиляции;
  • рассказывается, как же в этом примере всё устроено;
  • для новичков описывается компиляция и установка Qwt.


Простейший пример и его компиляция


Для этой заметки я подготовил совсем маленький пример, который можно использовать в качестве стартовой точки при изучении Qwt.

По ссылке для скачивания (308 КБ) можно получить tgz-архив с
  • исходными кодами,
  • исполняемым файлом для Windows (собиралось в WinXP Pro SP3 32-bit);
  • исполняемым файлом для Linux (собиралось в OpenSUSE 11.2 x86-64).

Собрать же эти бинарники из исходников, можно следующими командами:
  • qmake

Linux:
  • make release

Windows:
  • mingw32-make release

Обратите внимание, что в каталоге с исходниками лежит файл qwt.prf из оригинальной поставки. Так как я использую статическую версию библиотеки, то переменной QwtBuild присваивается пустое значение. Кроме того, в разделе win32 значение переменной QwtBase изменено на путь к каталогу, в который у меня установлена библиотека.

Пройдемся по исходникам


В Qwt всё просто. Есть виджет «область рисования» — QwtPlot. С ним можно связать несколько кривых — объекты QwtPlotCurve. Собственно, вот и всё.

Описание класса (файл QwtBeginner.h)

В моем примере окно приложения — экземпляр класса QwtBeginner, который является потомком класса QWidget.

Он включает в себя две области рисования QwtPlot: на funPlot будут отображаться графики функций, на derPlot — графики их производных.

Всего будет построено четыре кривых: функция синуса и кубическая функция(sinFunCurve, cubFunCurve) и их производные (sinDerCurve, cubDerCurve).

Включать и отключать отображение соответствующих графиков будут кнопки sinButton и cubButton, к сигналам которых будут привязаны слоты sinToggled() и cubToggled().
class QwtBeginner : public QWidget<br>{<br>    Q_OBJECT<br><br>public:<br>    QwtBeginner(QWidget *parent = 0);<br><br>private:<br>    QwtPlot *funPlot, *derPlot;<br>    QwtPlotCurve *sinFunCurve, *sinDerCurve;<br>    QwtPlotCurve *cubFunCurve, *cubDerCurve;<br>    QPushButton *sinButton, *cubButton;<br><br>private slots:<br>    void sinToggled(bool checked);<br>    void cubToggled(bool checked);<br>};


Реализация класса (файл QwtBeginner.cpp)

В конструкторе класса
QwtBeginner::QwtBeginner(QWidget *parent)<br>    : QWidget(parent)<br>{

создаются области рисования и задаются их заголовки:
    // Create plots<br>    funPlot = new QwtPlot;<br>    derPlot = new QwtPlot;<br><br>    funPlot->setTitle("Function");<br>    derPlot->setTitle("Derivative");

Зададим «перышки», которыми будем рисовать кривые:
    // Create curves and attach them to plots<br>    QPen sinPen = QPen(Qt::red);<br>    QPen cubPen = QPen(Qt::blue);

Создадим кривые, потребуем, чтобы они были сглаженными (RenderAntialiased), укажем «перышки» (setPen()), и привяжем кривые к соответствующим областям рисования (attach()).
    sinFunCurve = new QwtPlotCurve;<br>    sinFunCurve->setRenderHint(QwtPlotItem::RenderAntialiased);<br>    sinFunCurve->setPen(sinPen);<br>    sinFunCurve->attach(funPlot);<br><br>    sinDerCurve = new QwtPlotCurve;<br>    sinDerCurve->setRenderHint(QwtPlotItem::RenderAntialiased);<br>    sinDerCurve->setPen(sinPen);<br>    sinDerCurve->attach(derPlot);<br><br>    cubFunCurve = new QwtPlotCurve;<br>    cubFunCurve->setRenderHint(QwtPlotItem::RenderAntialiased);<br>    cubFunCurve->setPen(cubPen);<br>    cubFunCurve->attach(funPlot);<br><br>    cubDerCurve = new QwtPlotCurve;<br>    cubDerCurve->setRenderHint(QwtPlotItem::RenderAntialiased);<br>    cubDerCurve->setPen(cubPen);<br>    cubDerCurve->attach(derPlot);

Заполним массивы данных, которые мы хотим отобразить:
    // Set data<br>    const int N = 20;<br>    double x[N+1];<br>    double sinFunData[N+1], sinDerData[N+1];<br>    double cubFunData[N+1], cubDerData[N+1];<br>    for (int i = 0; i <= N; ++i)<br>    {<br>        const double pi = 4.0 * atan(1.0);<br>        double L = 2;<br>        double h = L / N;<br><br>        x[i] = -L/2 + i * h;<br>        sinFunData[i] = sin(x[i] * pi);<br>        sinDerData[i] = cos(x[i] * pi) * pi;<br>        cubFunData[i] = x[i] * x[i] * x[i];<br>        cubDerData[i] = 3 * x[i] * x[i];<br>    }

и свяжем эти данные с кривыми:
    sinFunCurve->setData(x, sinFunData, N+1);<br>    sinDerCurve->setData(x, sinDerData, N+1);<br>    cubFunCurve->setData(x, cubFunData, N+1);<br>    cubDerCurve->setData(x, cubDerData, N+1);

Для начала спрячем кривые:
    // Hide curves<br>    sinFunCurve->setVisible(false);<br>    sinDerCurve->setVisible(false);<br><br>    cubFunCurve->setVisible(false);<br>    cubDerCurve->setVisible(false);

Создадим кнопки и свяжем сигналы со слотами:
    // Create buttons<br>    sinButton = new QPushButton("Sinus"),<br>    cubButton = new QPushButton("Cubic function"),<br><br>    sinButton->setCheckable(true);<br>    cubButton->setCheckable(true);<br><br>    // Connect signals<br>    connect(sinButton, SIGNAL(toggled(bool)), this, SLOT(sinToggled(bool)));<br>    connect(cubButton, SIGNAL(toggled(bool)), this, SLOT(cubToggled(bool)));

Разместим виджеты на форме и раскроем окно на весь экран:
    // Set layouts<br>    QHBoxLayout *plotsLayout = new QHBoxLayout;<br>    plotsLayout->setSpacing(10);<br>    plotsLayout->addWidget(funPlot);<br>    plotsLayout->addWidget(derPlot);<br><br>    QHBoxLayout *buttonsLayout = new QHBoxLayout ;<br>    buttonsLayout->addWidget(sinButton);<br>    buttonsLayout->addWidget(cubButton);<br><br>    QVBoxLayout *widgetLayout = new QVBoxLayout;<br>    widgetLayout->addLayout(plotsLayout);<br>    widgetLayout->addLayout(buttonsLayout);<br><br>    setLayout(widgetLayout);<br>    showMaximized();<br>}

Наконец, реализация слотов:
void QwtBeginner::sinToggled(bool checked)<br>{<br>    sinFunCurve->setVisible(checked);<br>    sinDerCurve->setVisible(checked);<br>    funPlot->replot();<br>    derPlot->replot();<br>} <br><br>void QwtBeginner::cubToggled(bool checked)<br>{<br>    cubFunCurve->setVisible(checked);<br>    cubDerCurve->setVisible(checked);<br>    funPlot->replot();<br>    derPlot->replot();<br>}

Обратите внимание, что мы не только должны изменить признак видимости кривых (setVisible()), но и перерисовать области рисования (replot()).

Функция main() (файл main.cpp)

Здесь всё традиционно:
int main(int argc, char *argv[])<br>{<br>    QApplication app(argc, argv);<br>    QwtBeginner *wnd = new QwtBeginner;<br>    wnd->show();<br>    return app.exec();<br>} <br><br>* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.


Для новичков: компиляция и установка Qwt


С официального сайта для скачивания доступны архивы tar.bz2 и zip. На момент написания этой заметки последней версией является 5.2.0.

Итак, скачиваем и распаковываем архив в какую-нибудь временную директорию.

В файл qwtconfig.pri у меня внесены следующие изменения.
  • Закомментирована строчка "CONFIG += QwtDll" (по каким-то причинам в Windows DLL у меня не собирается).
  • Строчка "CONFIG += QwtExamples" раскомментирована.
  • Прописан другой каталог установки "INSTALLBASE".

Теперь можно приступать к сборке и установке.

Windows

  • qmake qwt.pro
  • mingw32-make
  • mingw32-make install

Linux

  • qmake qwt.pro
  • make
  • sudo make install

Заключение


Qwt — удобный кроссплатформенный инструмент для построения графиков функций одной переменной. Предоставляет простой интерфейс и избавляет от необходимости заботиться о деталях, типа масштабирования и меток на осях.

Необходимо еще отметить, что подкаталоге examples/ исходной поставки лежит еще 15 примеров, среди которых и examples/simple_plot, послуживший основой для моей программки.

Буду признателен за критику, комментарии и дополнения, так как пока я не являюсь большим специалистом по Qt.

Спасибо за внимание!

P.S.

Похожие инструменты.
  • Пакет PLplot: поддержка C++, Python (и нескольких других языков), встраивание в Qt, wxWidgets, Gtk+ (и некоторые другие среды) — спасибо gribozavr.
  • Библиотека MathGL: поддержка C++, Python, встраивание в Qt, см. тж. программу UDAV в качестве примера — спасибо toshnya.
Александр Позднеев @CristobalJunta
карма
59,0
рейтинг 0,0
Похожие публикации
Самое читаемое Разработка

Комментарии (41)

  • +1
    Согласен QT — это здорово и просто. Сам никогда не писал ГУИ-приложения под линукс, а тут торкнуло написать(курсовую по распределенным вычислениям) на питоне, да и с гуем, написал за несколько часов, всё крайне юзабельно.
  • 0
    Честно говоря не очень нравится этот Qwt, во первых он часто не собирается с новыми версиями Qt, у меня такое было один раз под Windows, а во вторых API осталось ещё со времен Qt3 и в целом по подходу устарело.
    • 0
      А не знаете ли каких-нибудь альтернатив связке Qt+Qwt для решения задач, подобных моей?

      К слову, Qwt у меня успешно собрался и под Windows, и под Linux с Qt 4.6.0 и Qt 4.6.1.
      Правда в Windows (как я упомянул в тексте) пришлось собирать статическую библиотеку, а не DLL.
      • +1
        Для построения графиков попробуйте биндинги plplot к Qt.
      • 0
        А как де gnuplot? Ничего лучше для построения графиков я не видел. Многие программы используют его.
        • +2
          Qwt попроще будет. Сел и поехал. +разработан поверх Qt.
        • 0
          gnuplot — это мощная stand-alone программа, которая, правда, для моей задачи не очень подходит.

          У меня речь идет о построении графика в рамках приложения с GUI: нажал кнопку — построился некоторый предопределенный график, нажал другую — построился другой график.

          Конкретнее, задача была такая. На лекции рассматривается численный метод для решения краевой задачи для ОДУ 1-го порядка. Нужно изобразить численное решение и погрешность для разных значений сеток. На форме приложения две области рисования и несколько кнопок, отвечающих разным сеткам. Демонстратор нажимает кнопки в том порядке, в котором просит лектор :-)
          • 0
            Я про gnuplot вспомнил потому что насколько знаю он используется в maxima и octave,
      • 0
        >А не знаете ли каких-нибудь альтернатив связке Qt+Qwt для решения задач, подобных моей?

        QGraphicsScene? Но ежели честно, то других либ специально для рисования графиков то и нет на Qt.
        • 0
          Хм… У QGraphicsScene, кажется, несколько иное предназначение — ведь не addLine() же в самом деле использовать!

          А если говорить не только о Qt, то чем можно воспользоваться, чтобы писать кроссплатформенные приложения, основной задачей которых является отображение простеньких графиков?
    • 0
      Ошибка сборки под версию 4.6 там по вине Qt, а не Qwt. В общем-то правится одной строкой, там один каст убрать надо.

      А с подходом не совсем понятно. Что именно устарело?
      • 0
        Да просто, выглядит он часто не слишком презентабельно, будто бы в Qt4 вставили кусок из Qt3, да и для моих целей это «забивание гвоздей микроскопом». Я вообще иногда подумываю лично для себя сделать простенькую либу для создания графиков.
    • 0
      Ну подождите QML.
      • 0
        Я лишь в самых общих чертах представляю, что такое QML.
        Потому не очень понимаю, почему его нужно подождать? :-)
      • +1
        Вот когда там будет нечто вроде canvas'а тогда можно будет сделать и на QML рисовалку графиков
        qt.nokia.com/doc/qml-snapshot/qmlelements.html
        А пока QML скорее занимается управлением уже готовыми элементами.
  • +1
    Я сам когда начал изучать Qt, то первое для чего он был мне нужен — построения вот таких простых графиков. Как и вы, изначально, я начал искать готовые решения, и конечно же нашел QWT, но чето я тогда отказался ставить qwt и решил для опыта программирования на qt написать свою небольшую програмку.
    Так вот, прочитал вашу статью, и появилась идея все-таки глянуть как же реализовано все тут) спасибо.

    И да, мое маленькое пожелание по коду, так это то, что кусок:
    const double pi = 4.0 * atan(1.0);
    double L = 2;
    double h = L / N;
    можно вынести за цикл :)
    • 0
      Спасибо за комментарий. Конечно, вы правы — упомянутый кусок следует вынести за цикл. Mea culpa.
      • 0
        > const double pi = 4.0 * atan(1.0);
        по моему лучше использовать M_PI из :)

        да и смысл писать L/2, если L==2 как-то не очевиден, быстрее же будет работать просто написание 1.0
        • 0
          Опыт показывает, что константа M_PI доступна не на всех системах.

          Что касается L/2, то так писать мне кажется более логичным.
          Традиционно задачи решаются на отрезке длины L: либо на (-L/2, +L/2), либо на (0, L).
          Кроме того, компиляторы сейчас достаточно умны, чтобы самостоятельно пронести все константы на этапе компиляции.
          Наконец, появление в коде магического числа 1.0 не самым лучшим образом скажется на его читабельности и возможности поддержки.
          • 0
            как показывает любой текстовый редактор, то <QtCore/qmath.h> доопределяет ее, если это не сделали хидеры :) но тогда да, надо инклудить его вместо насчет L понял свой промах
  • 0
    Хочется заметить изрядную корявость в алгоритмах шкалирования и центровки. Автоматических разумеется.
    • 0
      уточню: спектрограмм.
    • 0
      Можно написать свою реализацию QwtScaleEngine.
      • 0
        Это сравнимо с заменой qwt на plplot, скажем.
  • +1
    Юзаю qwt в своих приложениях. Есть ряд претензий, но все же очень доволен (тем более что лучшего-то и нет). Жалко что проект не развивает в данный момент…
  • +1
    Вы очень кстати с этой статьей=) Я как раз недавно собирался использовать Qwt для своей работы курсовой в вузе… Но столкнулся тогда с проблемой в виде зависимости Qwt исходников от хидерфайла, которого не нашел ни в самом Qt ни в Qwt… Тогда решил отложить и пока не возвращался =) а щас прочту статейку на досуге и посмотрю где недосмотрел и где затупил=)
    Спасиб… плюс к статье и карме=)
  • 0
    Подождите, так эта библиотека не парсит функции, а просто строит по готовому массиву данных? Я думал, что пост про разбор функций будет в том числе. Это в софте, строящем графики — самое главное, сложное и вкусное. :) Мне эта тема с графиками самому очень нравится. Где-то год назад я создал приложение для соц. сети на букву «В» (не буду называть полностью, а то НЛО автоматически заминусует). Оно умеет по-умному разбирать введённую формулу и строить (правда, пока что только одну функцию за раз). Этой весной очень многое там поменяю, сделаю отдельный веб-сервис, а потом, может быть, тоже напишу чего-нибудь про это. :)
    • 0
      Нет, не парсит.

      На самом деле, построение графиков функций, заданных таблично, — это тоже важная и интересная задача. Особенно для тех, кто как и я, занимается численными методами.
    • 0
      Можно прикрутить Qtscript и не надо будет парсить. Да + в объеме правда )
  • 0
    Для построения различных графиков и диаграмм в программах на Qt хорошо подходит библиотека MathGL. В ней реализован виджет для Qt. В качестве примера использования этой библиотеки в приложении на Qt можно посмотреть программу UDAV.
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
  • 0
    Сам тоже пользовался Qwt во время учебы в универе.
    Кроме того, есть либа QwtPlot3d — для пространственных графиков.
  • 0
    спасибо за статью, есть такой вопрос: у меня стоит задача динамической отрисовки графиков, т.е. не сразу отрисовать весь график, а как бы постепенно, как такое сделать в QWT? Перегенерировать массив точек и перерисовывать весь график? Имхо — достаточно неэффективно. Может быть есть какие-то готовые решения моей проблемы, полезные ссылки?

    Заранее спасибо за ответы
    • 0
      Боюсь, ничего не могу посоветовать сверх того, что предлагаете Вы.
      Возможно, Вам имеет смысл посмотреть примеры, которые поставляются вместе с QwtPlot, например, data_plot.
  • 0
    Не подскажите новичку: сделал всё как описано(установка qwt) в итоге получаю папку c:\qwt-5.2.1, при попытке собрать ваш проект — не находит qwt`шные библиотеки.
    Если добавить их все непосредственно в папку с проектом, заменив в программе на "". Все библиотеки читает, но в итоге выдаёт
    c:/qt/2010.02.1/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/4.4.0/../../../../mingw32/bin/ld.exe: cannot find -lqwt
    collect2: ld returned 1 exit status
    mingw32-make[1]: *** [debug\QwtBeginner.exe] Error 1
    mingw32-make: *** [debug] Error 2
    Очень расчитываю на вашу помощь. Весь день провозился в попытках связать Qt и Qwt.
    • 0
      «заменив в программе на „“ „
      имел ввиду, что скобки, которые отправляют на поиски библиотек в стандартных библиотечных папках, заменил на “» посылающие компилятор за библиотеками в папку с самим проектом.
      • 0
        в .pro путь к библиотеке qwt переписал как положено
        • 0
          вобщем поправил все пути, проблема с библиотеками решилась, но ошибка осталась
          c:/qt/2010.02.1/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/4.4.0/../../../../mingw32/bin/ld.exe: cannot find -lqwt
          collect2: ld returned 1 exit status
          mingw32-make[1]: *** [debug\QwtBeginner.exe] Error 1
          mingw32-make: *** [debug] Error 2
          • 0
            решилось заменой -lqwt на -l Qwt5
            но запускать полученный екзешник не хочет

            Запускается C:\QwtBeginner\release\QwtBeginner.exe…
            C:\QwtBeginner\release\QwtBeginner.exe завершился с кодом -1073741515

            Если запускать из папки, то говорит, что qtcore4.dll не может найти точку входа в процедуру
            • 0
              Проблему решил, спасибо за внимание :)
              Начал писать от безысходности — весь день провозился, ничего не получалось. Сейчас заново начал перебирать все нагугленные ссылки, и, наконец, получилось.

              Как бы то ни было, ваша заметка по установке и запуску qwt для новичков подходит с трудом) не всё так просто как оказалось
              • 0
                Рад, что у Вас получилось.

                Я пытался придумать минимальный содержательный пример использования Qwt.
                Жаль, что не всё в моей инструкции гладко.

                Будет здорово, если Вы расскажете о своем опыте — вдруг он для кого-нибудь окажется полезным!

Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.