自制绘图之坐标轴

写代码之前得先了解坐标轴的一些属性，坐标轴有范围，每隔多少显示一条数值信息。然而间隔信息有时并不确定，一旦设置不准确，图形会乱掉。最好的方法是使用另一个参数：分隔符总数。这样可以利用坐标范围计算出间隔。

首先需要定义范围：

 1 template <class T>
 2 class DataRange
 3 {
 4 public:
 5     DataRange(const T& minValue, const T& maxValue): itsMinValue(minValue), itsMaxValue(maxValue){}
 6     DataRange(){}
 7     T itsMinValue;
 8     T itsMaxValue;
 9     T Length() const { return itsMaxValue - itsMinValue ;}
10 };

先写测试代码：

1 void TestPicture::TestCoordSimple()
2 {
3     CoordinateAttribute<double> ca;
4     ca.itsNumSeparate = 10;
5     ca.itsGivenDataRange = DataRange<double>(0.0,2.4);
6     ca.CalcCoordinate();
7     assert(0.24==ca.itsSeparateLength);
8 }

通过这一测试很简单只需一个除法就搞定了。代码如下：

 1 template <class T>
 2 class CoordinateAttribute
 3 {
 4 public:
 5     CoordinateAttribute(){}
 6     //attribute
 7     int itsNumSeparate;
 8     DataRange<T> itsGivenDataRange;
 9     T itsSeparateLength;
10     //operators
11     void CalcCoordinate()
12     {
13         //calculate separate length
14         itsSeparateLength = itsGivenDataRange.Length() / itsNumSeparate;
15     }
16 };

有个问题就是如果坐标轴的范围不能被分隔符整除，显示出来的坐标将带有很多小数位，往往不是我们所想要的。于是还需要另一个参数给坐标轴，那就是最小刻度。比如有些情况下需要显示的都是整数，有时需要保留一位小数。

1 void TestPicture::TestCoordSimple2()
2 {
3     CoordinateAttribute<double> ca;
4     ca.itsNumSeparate = 10;
5     ca.itsGivenDataRange = DataRange<double>(0.0,2.4);
6     ca.itsMinScale = 0.1;
7     ca.CalcCoordinate();
8     assert(0.3==ca.itsSeparateLength);
9 }

修改代码为：

 1 template <class T>
 2 class CoordinateAttribute
 3 {
 4 public:
 5     CoordinateAttribute(){}
 6     //attribute
 7     int itsNumSeparate;
 8     DataRange<T> itsGivenDataRange;
 9     T itsMinScale;
10     T itsSeparateLength;
11     //operators
12     void CalcCoordinate()
13     {
14         //calculate separate length
15         T temp = itsGivenDataRange.Length() / itsNumSeparate;
16         itsSeparateLength = itsMinScale * ceil((double)temp / itsMinScale);
17     }
18 };

这个坐标轴的计算方法先做到这，下面来测试其效果。坐标轴的信息需要给图形，最简洁的方法是告诉图形在坐标轴的什么位置显示多少坐标值，由于坐标轴对图形是未知的，其位置可以使用百分比来表示，在C++中可以使用std::map<double,std::string>来传递坐标轴的信息。

在CoordinateAttribute加入一个FillToAxisMap函数

 1 void FillToAxisMap(std::map<double,std::string>& sm)
 2 {
 3     sm.clear();
 4     T iT = itsGivenDataRange.itsMinValue;
 5     for (int i = 0; i <= itsNumSeparate; i++,iT += itsSeparateLength)
 6     {
 7         double dIndex = iT - itsGivenDataRange.itsMinValue ;
 8         dIndex /= itsCalculateDataRange.Length();
 9             sm.insert(std::make_pair(dIndex,ConvertToString<T>(iT)));
10     }
11 }

其中ConvertToString函数如下：

1 template <typename T>
2 std::string ConvectToString(const T& v)
3 {
4     std::strstream str;
5     str<<v<<'\0';
6     return str.str();
7 }

写个输出函数来看我们的结果。

测试函数：

1     map<double,string> CoordInfo;
2     ca.FillToAxisMap(CoordInfo);
3     for (map<double,string>::iterator it = CoordInfo.begin();it != CoordInfo.end(); ++it)
4     {
5         cout << endl << it->first << " ---- " << it->second ;
6     }

运行结果：

0 ---- 0
0.1 ---- 0.3
0.2 ---- 0.6
0.3 ---- 0.9
0.4 ---- 1.2
0.5 ---- 1.5
0.6 ---- 1.8
0.7 ---- 2.1
0.8 ---- 2.4
0.9 ---- 2.7
1 ---- 3

可以看到，其结果还是在我们的意料之中的，有一点不好，我们给的范围是0~2.4，而现在的范围变成了0~3了。先不做改动，再做下一次测试。

1     CoordinateAttribute<double> ca;
2     ca.itsNumSeparate = 10;
3     ca.itsGivenDataRange = DataRange<double>(0.0,2.4);
4     ca.itsMinScale = 0.5;
5     ca.CalcCoordinate();

其输出结果为：

0 ---- 0
0.1 ---- 0.5
0.2 ---- 1
0.3 ---- 1.5
0.4 ---- 2
0.5 ---- 2.5
0.6 ---- 3
0.7 ---- 3.5
0.8 ---- 4
0.9 ---- 4.5
1 ---- 5

问题更严重了，计算出的范围比之前我们给的大很多。其实这是由于所给参数不合理导致的。既然itsMinScale设了0.5，那么itsNumSeparate设为10显然不正确，这时最好由程序自己来调整。

理想的输出结果是：

0 ---- 0
0.2 ---- 0.5
0.4 ---- 1
0.6 ---- 1.5
0.8 ---- 2
1 ---- 2.5

修改代码如下：

 1 template <class T>
 2 class CoordinateAttribute
 3 {
 4 public:
 5     CoordinateAttribute(){}
 6     //the param user give
 7     int itsNumSeparate;
 8     DataRange<T> itsGivenDataRange;
 9     T itsMinScale;
10     //the param calculate
11     T itsSeparateLength;
12     DataRange<T> itsCalculateDataRange;
13 
14     //operators
15     void CalcCoordinate()
16     {
17         //adjust its min value
18         itsCalculateDataRange.itsMinValue = itsMinScale * floor((double)itsGivenDataRange.itsMinValue / itsMinScale);
19         //calculate separate length
20         itsCalculateDataRange.itsMaxValue = itsGivenDataRange.itsMaxValue;
21         T temp = itsCalculateDataRange.Length() / itsNumSeparate;
22         itsSeparateLength =  itsMinScale * ceil((double)temp / itsMinScale);
23         //calculate its max value
24         itsCalculateDataRange.itsMaxValue = itsCalculateDataRange.itsMinValue + itsSeparateLength * itsNumSeparate;
25         //delete unused value
26         while( itsCalculateDataRange.itsMaxValue - itsSeparateLength > itsGivenDataRange.itsMaxValue)
27         {
28             itsCalculateDataRange.itsMaxValue -= itsSeparateLength;
29             itsNumSeparate--;
30         }
31     }
32 };

这里加了itsCalculateDataRange，用来记录计算后的数据范围，对max和min的范围进行了调整。

测试如下：

 1     ca.itsNumSeparate = 7;
 2     ca.itsMinScale = 0.1;
 3     ca.itsGivenDataRange = DataRange<double>(0.0,2.34);
 4     ca.CalcCoordinate();
 5     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(0.4,ca.itsSeparateLength,0.01);
 6     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(2.4,ca.itsCalculateDataRange.itsMaxValue,0.01);
 7     ca.itsNumSeparate = 5;
 8     ca.CalcCoordinate();
 9     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(0.5,ca.itsSeparateLength,0.01);
10     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(2.5,ca.itsCalculateDataRange.itsMaxValue,0.01);
11     ca.itsNumSeparate = 10;
12     ca.itsMinScale = 0.1;
13     ca.CalcCoordinate();
14     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(0.3,ca.itsSeparateLength,0.001);
15     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(2.4,ca.itsCalculateDataRange.itsMaxValue,0.001);
16     ca.itsGivenDataRange.itsMinValue = 0.14;
17     ca.itsMinScale = 0.01;
18     ca.itsNumSeparate = 10;
19     ca.CalcCoordinate();
20     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(0.22,ca.itsSeparateLength,0.001);
21     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(0.14,ca.itsCalculateDataRange.itsMinValue,0.001);
22     CPPUNIT_ASSERT_DOUBLES_EQUAL(2.34,ca.itsCalculateDataRange.itsMaxValue,0.001);