• JFreeChart简单实现光滑曲线绘制


    用JFreeChart绘制光滑曲线,利用最小二乘法数学原理计算,供大家参考,具体内容如下

    绘制图形:

    package org.jevy; 
    import java.util.ArrayList; 
    import java.util.List; 
    import org.jfree.chart.ChartFactory; 
    import org.jfree.chart.ChartPanel; 
    import org.jfree.chart.JFreeChart; 
    import org.jfree.chart.axis.ValueAxis; 
    import org.jfree.chart.plot.PlotOrientation; 
    import org.jfree.chart.plot.XYPlot; 
    import org.jfree.chart.renderer.xy.XYItemRenderer; 
    import org.jfree.chart.renderer.xy.XYLineAndShapeRenderer; 
    import org.jfree.data.xy.XYDataset; 
    import org.jfree.data.xy.XYSeries; 
    import org.jfree.data.xy.XYSeriesCollection; 
    import org.jfree.ui.ApplicationFrame; 
    import org.jfree.ui.RefineryUtilities; 
    public class FittingCurve extends ApplicationFrame{ 
     List<Double> equation = null; 
     //设置多项式的次数 
     int times = 2; 
      
     public FittingCurve(String title) { 
     super(title); 
     //使用最小二乘法计算拟合多项式中各项前的系数。 
    /* 
    请注意: 多项式曲线参数计算 与 Chart图表生成 是分开处理的。 
    多项式曲线参数计算: 负责计算多项式系数, 返回多项式系数List。 
    Chart图表生成: 仅仅负责按照给定的数据绘图。 比如对给定的点进行连线。 
      本实例中,光滑的曲线是用密度很高的点连线绘制出来的。 由于我们计算出了多项式的系数,所以我们让X轴数据按照很小的步长增大,针对每一个X值,使用多项式计算出Y值, 从而得出点众多的(x,y)组。 把这些(x, y)组成的点连线绘制出来,则显示出光滑的曲线。 
    XYSeries为JFreeChart绘图数据集, 用于绘制一组有关系的数据。 XYSeries对应于X,Y坐标轴数据集, 添加数据方式为: XYSeries s.add(x,y); 
    XYSeriesCollection 为XYSeries的集合, 当需要在一个Chart上绘制多条曲线的时候,需要把多条曲线对应的XYSeries添加到XYSeriesCollection 
     添加方法:dataset.addSeries(s1); 
    dataset.addSeries(s2); 
    */
     //多项式的次数从高到低,该函数需要的参数:x轴数据<List>,y轴数据<List>,多项式的次数<2> 
     this.equation = this.getCurveEquation(this.getData().get(0),this.getData().get(1),this.times); 
      
    //生成Chart 
     JFreeChart chart = this.getChart(); 
     ChartPanel chartPanel = new ChartPanel(chart); 
     chartPanel.setPreferredSize(new java.awt.Dimension(500, 270)); 
     chartPanel.setMouseZoomable(true, false); 
     setContentPane(chartPanel); 
     } 
      
     public static void main(String[] args) { 
     // TODO Auto-generated method stub 
     FittingCurve demo = new FittingCurve("XYFittingCurve"); 
     demo.pack(); 
     RefineryUtilities.centerFrameOnScreen(demo); 
     demo.setVisible(true); 
      
     } 
      
     //生成chart 
    public JFreeChart getChart(){ 
     //获取X和Y轴数据集 
     XYDataset xydataset = this.getXYDataset(); 
     //创建用坐标表示的折线图 
     JFreeChart xyChart = ChartFactory.createXYLineChart( 
     "二次多项式拟合光滑曲线", "X轴", "Y轴", xydataset, PlotOrientation.VERTICAL, true, true, false); 
     //生成坐标点点的形状 
     XYPlot plot = (XYPlot) xyChart.getPlot(); 
      
     XYItemRenderer r = plot.getRenderer(); 
     if (r instanceof XYLineAndShapeRenderer) { 
      XYLineAndShapeRenderer renderer = (XYLineAndShapeRenderer) r; 
      renderer.setBaseShapesVisible(false);//坐标点的形状是否可见 
      renderer.setBaseShapesFilled(false); 
      } 
     ValueAxis yAxis = plot.getRangeAxis(); 
     yAxis.setLowerMargin(2); 
     return xyChart; 
     } 
      
    //数据集按照逻辑关系添加到对应的集合 
     public XYDataset getXYDataset() { 
     //预设数据点数据集 
     XYSeries s2 = new XYSeries("点点连线"); 
     for(int i=0; i<data.get(0).size(); i++){ 
     s2.add(data.get(0).get(i),data.get(1).get(i)); 
     } 
    // 拟合曲线绘制 数据集 XYSeries s1 = new XYSeries("拟合曲线"); 
     //获取拟合多项式系数,equation在构造方法中已经实例化 
     List<Double> list = this.equation; 
     //获取预设的点数据 
     List<List<Double>> data = this.getData(); 
      
     //get Max and Min of x; 
     List<Double> xList = data.get(0); 
     double max =this.getMax(xList); 
     double min = this.getMin(xList); 
     double step = max - min; 
     double x = min; 
     double step2 = step/800.0; 
     //按照多项式的形式 还原多项式,并利用多项式计算给定x时y的值 
     for(int i=0; i<800; i++){ 
     x = x + step2; 
     int num = list.size()-1; 
     double temp = 0.0; 
     for(int j=0; j<list.size(); j++){ 
     temp = temp + Math.pow(x, (num-j))*list.get(j); 
     } 
     s1.add(x, temp); 
     } 
      
     //把预设数据集合拟合数据集添加到XYSeriesCollection 
     XYSeriesCollection dataset = new XYSeriesCollection(); 
     dataset.addSeries(s1); 
     dataset.addSeries(s2); 
     return dataset; 
      
     } 
     //模拟设置绘图数据(点) 
     public List<List<Double>> getData(){ 
     //x为x轴坐标 
     List<Double> x = new ArrayList<Double>(); 
     List<Double> y = new ArrayList<Double>(); 
     for(int i=0; i<10; i++){ 
     x.add(-5.0+i); 
     } 
     y.add(26.0); 
     y.add(17.1); 
     y.add(10.01); 
     y.add(5.0); 
     y.add(2.01); 
      
     y.add(1.0); 
      
     y.add(2.0); 
     y.add(5.01); 
     y.add(10.1); 
     y.add(17.001); 
      
     List<List<Double>> list = new ArrayList<List<Double>>(); 
     list.add(x); 
     list.add(y); 
     return list; 
      
     } 
      
    //以下代码为最小二乘法计算多项式系数 
    //最小二乘法多项式拟合 
     public List<Double> getCurveEquation(List<Double> x, List<Double> y, int m){ 
     if(x.size() != y.size() || x.size() <= m+1){ 
     return new ArrayList<Double>(); 
     } 
     List<Double> result = new ArrayList<Double>(); 
     List<Double> S = new ArrayList<Double>(); 
     List<Double> T = new ArrayList<Double>(); 
     //计算S0 S1 …… S2m 
     for(int i=0; i<=2*m; i++){ 
     double si = 0.0; 
     for(double xx:x){ 
     si = si + Math.pow(xx, i); 
     } 
     S.add(si); 
     } 
     //计算T0 T1 …… Tm 
     for(int j=0; j<=m; j++){ 
     double ti = 0.0; 
     for(int k=0; k<y.size(); k++){ 
     ti = ti + y.get(k)*Math.pow(x.get(k), j); 
     } 
     T.add(ti); 
     } 
      
     //把S和T 放入二维数组,作为矩阵 
     double[][] matrix = new double[m+1][m+2]; 
     for(int k=0; k<m+1; k++){ 
     double[] matrixi = matrix[k]; 
     for(int q=0; q<m+1; q++){ 
     matrixi[q] = S.get(k+q); 
     } 
     matrixi[m+1] = T.get(k); 
     } 
     for(int p=0; p<matrix.length; p++){ 
     for(int pp=0; pp<matrix[p].length; pp++){ 
     System.out.print(" matrix["+p+"]["+pp+"]="+matrix[p][pp]); 
     } 
     System.out.println(); 
     } 
     //把矩阵转化为三角矩阵 
     matrix = this.matrixConvert(matrix); 
     //计算多项式系数,多项式从高到低排列 
     result = this.MatrixCalcu(matrix); 
     return result; 
     } 
     //矩阵转换为三角矩阵 
     public double[][] matrixConvert(double[][] d){ 
     for(int i=0; i<d.length-1; i++){ 
     double[] dd1 = d[i]; 
     double num1 = dd1[i]; 
      
     for(int j=i; j<d.length-1;j++ ){ 
     double[] dd2 = d[j+1]; 
     double num2 = dd2[i]; 
      
     for(int k=0; k<dd2.length; k++){ 
     dd2[k] = (dd2[k]*num1 - dd1[k]*num2); 
     } 
     } 
     } 
     for(int ii=0; ii<d.length; ii++){ 
     for(int kk=0; kk<d[ii].length; kk++) 
     System.out.print(d[ii][kk]+" "); 
     System.out.println(); 
     } 
     return d; 
     } 
      
     //计算一元多次方程前面的系数, 其排列为 xm xm-1 …… x0(多项式次数从高到低排列) 
     public List<Double> MatrixCalcu(double[][] d){ 
      
     int i = d.length -1; 
     int j = d[0].length -1; 
     List<Double> list = new ArrayList<Double>(); 
     double res = d[i][j]/d[i][j-1]; 
     list.add(res); 
      
     for(int k=i-1; k>=0; k--){ 
     double num = d[k][j]; 
     for(int q=j-1; q>k; q--){ 
     num = num - d[k][q]*list.get(j-1-q); 
     } 
     res = num/d[k][k]; 
     list.add(res); 
     } 
     return list; 
     } 
      
     //获取List中Double数据的最大最小值 
     public double getMax(List<Double> data){ 
     double res = data.get(0); 
     for(int i=0; i<data.size()-1; i++){ 
     if(res<data.get(i+1)){ 
     res = data.get(i+1); 
     } 
     } 
     return res; 
     } 
     public double getMin(List<Double> data){ 
     double res = data.get(0); 
     for(int i=0; i<data.size()-1; i++){ 
     if(res>data.get(i+1)){ 
     res = data.get(i+1); 
     } 
     } 
     return res; 
     } 
      
    }
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    工作摘要
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