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：

代码：

FittingCurve.java

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;
 } 

} 

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。