用动态数据展示(DynamicDataDisplay)打造高效数据可视化

一、What is DynamicDataDisplay?

DynamicDataDisplay(D3)，是微软的一个WPF开源项目，能够帮助我们轻松地在WPF中实现动态数据的展示。它提供了丰富的图形形式，如折线图、散点图、面图、柱状图和三维图等，同时也支持数据更新、平移和缩放等操作，可满足数据可视化的多方面需求。

D3能够满足各种不同的可视化需求，可以展示实时数据，帮助开发人员获得实时的反馈。同时，其灵活的扩展性也使得我们可以通过自定义绘图来满足更多的需求。

下面我们将详细介绍如何使用DynamicDataDisplay来实现高效的数据可视化。

二、Installation and Configuration

要使用DynamicDataDisplay，我们需要通过NuGet包管理器安装DynamicDataDisplay和DynamicDataDisplay.Chart类库。

Install-Package DynamicDataDisplay
Install-Package WPFToolkit.DataVisualization

安装完成后，可以进行如下的配置：

xmlns:d3="http://research.microsoft.com/Dynamics/TechnicalPapers/2008/02/DynamicDataDisplay"
xmlns:d3chart="clr-namespace:DynamicDataDisplay.Charts;assembly=DynamicDataDisplay.DataVisualization"
xmlns:local="clr-namespace:Demo"

三、Displaying Data

DynamicDataDisplay提供了多种绘图方式来展示不同类型的数据。其中，最基本的是折线图(LineGraph)。

// create a new chart plotter
var plotter = new ChartPlotter();

// create a new LineGraph
var lineGraph = new LineGraph();

// create a new DataSource for the LineGraph
var dataSource = new EnumerableDataSource(data);

// map the data to x and y coordinates
dataSource.SetXMapping((x, i) => i);
dataSource.SetYMapping(y => y);

// add the DataSource to the LineGraph
lineGraph.DataSource = dataSource;

// add the LineGraph to the plotter
plotter.Children.Add(lineGraph);

上述代码中，我们首先创建了一个ChartPlotter对象，然后创建了一个LineGraph对象，并为其创建了一个DataSource。我们将数据映射到X和Y坐标轴上，最后将DataSource添加到LineGraph中，并将其添加到ChartPlotter中。

除了折线图，DynamicDataDisplay还支持多种其他类型的图形，如散点图、面图、柱状图和三维图等。使用方法类似，根据不同的需求选择不同的图形类型即可。

四、Real-time Updating of Data

实时更新数据是数据可视化的重要功能之一。DynamicDataDisplay提供了两种数据更新方式：重新生成图形和刷新数据源。

重新生成图形需要消耗大量的时间和计算资源，因此这里我们重点介绍如何通过刷新数据源来实现实时更新。

我们可以在循环中定时执行以下代码，来实现数据源的刷新：

// update data
UpdateData();

// refresh DataSource
dataSource.RaiseDataChanged();

上述代码中，我们首先更新数据，然后通过dataSource.RaiseDataChanged()方法刷新数据源。此时DynamicDataDisplay会自动更新图形，从而实现实时数据的展示。

五、Zooming and Panning

用户常常需要对数据进行放大和平移操作。DynamicDataDisplay提供了多种方式来实现这些功能。

我们可以通过设置Viewport元素来控制图形在屏幕上的位置和大小：

// set Viewport
plotter.Viewport.AutoFitToView = true;
plotter.Viewport.FitToView();

此时，用户就可以通过鼠标滚轮来放大和缩小图形，通过鼠标拖拽来平移图形。

六、Customizing Graphs

DynamicDataDisplay提供了多种方式来自定义图形。

我们可以通过以下代码，设置折线图的线条样式、颜色和粗细：

// set LineGraph properties
lineGraph.Description = "Frequency vs Amplitude";
lineGraph.StrokeThickness = 2;
lineGraph.Stroke = Brushes.Red;

此外，我们也可以通过自定义绘图方式来创建自己的图形。下面是一个使用自定义绘图方式来创建温度计的示例：

// create a new chart plotter
var plotter = new ChartPlotter();

// create a new display rectangle for the custom plot
var rect = new Rectangle();

// set the size and position of the rectangle
rect.Width = 100;
rect.Height = 500;
rect.SetValue(Canvas.LeftProperty, 50.0);
rect.SetValue(Canvas.TopProperty, 50.0);

// create a new drawing visual for the custom plot
var drawingVisual = new DrawingVisual();

// get the drawing context from the visual
var drawingContext = drawingVisual.RenderOpen();

// draw the thermometer
for (double i = 0; i < 10; i += 0.1)
{
    var temperature = i * 10;
    var x = 50;
    var y = 500 - temperature * 4;
    var width = 20;
    var height = temperature * 4;
    drawingContext.DrawRectangle(Brushes.Red, null, new Rect(x, y, width, height));
}

// close the drawing context
drawingContext.Close();

// add the drawing visual to the rectangle
rect.Fill = new VisualBrush(drawingVisual);

// add the rectangle to the plotter
plotter.Children.Add(rect);

上述代码中，我们首先创建了一个Canvas元素，并在其上创建了Rectangle图形。然后，我们使用DrawingContext绘制了温度计的红色条形图，并将其放置在Rectangle中。最后，我们将Rectangle添加到ChartPlotter中，并展示出来。