ScottPlot .NET 开源绘图库核心特性与电压曲线示例

ScottPlot .NET 开源绘图库核心特性与电压曲线示例 | 极客日志

安装 NuGet 包：

dotnet add package ScottPlot.WinForms --version 5.0.55
dotnet add package MathNet.Numerics --version 5.0.0
dotnet add package System.Drawing.Common --version 8.0.0

创建 Plot：
```
var plt = new ScottPlot.Plot();
```
添加数据系列：
```
plt.Add.Scatter(x, y);
```

配置轴和样式：

plt.Title("电压曲线");
plt.Axes.Left.Label.Text = "电压 (伏特)";
plt.Axes.Bottom.Label.Text = "时间 (秒)";

绑定到控件：

var formsPlot = new FormsPlot { Dock = DockStyle.Fill };
formsPlot.Plot.Add.Scatter(x, y);

交互与导出：

// 导出图像
plt.Save("chart.png", 800, 600, ImageFormat.Png);

// 添加鼠标交互
formsPlot.MouseMove += (s, e) => { 
    var coords = formsPlot.Plot.GetCoordinates(new Pixel(e.Location.X, e.Location.Y)); 
    form.Text = $"时间：{coords.X:F3} 秒，电压：{coords.Y:F3} 伏特"; 
};

样式：

支持自定义背景、网格、字体。

plt.FigureBackground.Color = Colors.White;
plt.Grid.MajorLineColor = Colors.Gray;

多轴：

支持添加额外轴。

var secondaryAxis = plt.Axes.AddLeftAxis();
secondaryAxis.Label.Text = "功率";

交互：
- 内置右键菜单（放大、自动缩放、保存）。
- 自定义鼠标事件。
```
formsPlot.MouseMove += (s, e) => { /* 自定义逻辑 */ };
```

颜色与标记：

scatter.Color = Colors.Blue;
scatter.MarkerStyle.Size = 5;
scatter.LineStyle.Width = 2;

局限：
- 复杂交互（如 Tooltip）需手动实现。
- 不支持动态主题切换。

项目：Windows Forms，.NET 8.0 或 .NET Framework 4.8。

NuGet 包：

dotnet add package ScottPlot.WinForms --version 5.0.55
dotnet add package MathNet.Numerics --version 5.0.0
dotnet add package System.Drawing.Common --version 8.0.0

using MathNet.Numerics;
using MathNet.Numerics.Interpolation;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Windows.Forms;
using System.Drawing;
using ScottPlot;
using ScottPlot.WinForms;

namespace ResamplerLib
{
    /// <summary>
    /// 重采样管理类，用于对电压数据进行插值重采样，确保负值区域平滑连续。
    /// 使用 MathNet.Numerics 的样条插值，支持均匀采样和指定点采样。
    /// </summary>
    public static class ResamplerMgr
    {
        public static void Resample(int sampleCount, List<double> x, List<double> y, out List<double> xout, out List<double> yout)
        {
            xout = new List<double>();
            yout = new List<double>();
            if (!ValidateInput(x, y, sampleCount)) return;
            try
            {
                IInterpolation ip = Interpolate.CubicSpline(x.ToArray(), y.ToArray());
                double start = x[0];
                double stop = x[x.Count - 1];
                if (sampleCount == 1 || Math.Abs(stop - start) < 1e-10)
                {
                    xout.Add(start);
                    yout.Add(y[0]);
                    return;
                }
                double step = (stop - start) / (sampleCount - 1);
                for (double sx = start; sx <= stop + 1e-10; sx += step)
                {
                    double sy = ip.Interpolate(sx);
                    if (double.IsNaN(sy) || double.IsInfinity(sy))
                    {
                        sy = sx <= x[0] ? y[0] : y[y.Count - 1];
                        Console.WriteLine($"警告：sx={sx:F3} 处插值异常，使用边界值 {sy:F3}");
                    }
                    xout.Add(sx);
                    yout.Add(sy);
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"重采样失败：{ex.Message}");
                xout = new List<double>(x);
                yout = new List<double>(y);
            }
        }

        public static void Resample(int sampleCount, List<double> x, List<double> y, List<double> xx, out List<double> yy)
        {
            yy = new List<double>();
            if (!ValidateInput(x, y, 1) || xx == null || xx.Count == 0)
            {
                Console.WriteLine("无效输入：xx 必须非空且有效");
                return;
            }
            try
            {
                IInterpolation ip = Interpolate.CubicSpline(x.ToArray(), y.ToArray());
                foreach (double sx in xx)
                {
                    double sy = ip.Interpolate(sx);
                    if (double.IsNaN(sy) || double.IsInfinity(sy))
                    {
                        sy = sx <= x[0] ? y[0] : y[y.Count - 1];
                        Console.WriteLine($"警告：sx={sx:F3} 处插值异常，使用边界值 {sy:F3}");
                    }
                    yy.Add(sy);
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"重采样失败：{ex.Message}");
            }
        }

        public static void Resample2(int sampleCount, List<double> x, List<double> y, out List<double> xout, out List<double> yout)
        {
            xout = new List<double>();
            yout = new List<double>();
            Resample(2 * sampleCount, x, y, out List<double> xTemp, out List<double> yTemp);
            List<double> x2 = new List<double>(x);
            List<double> y2 = new List<double>(y);
            x2.AddRange(xTemp);
            y2.AddRange(yTemp);
            Resample(sampleCount, x2, y2, out xout, out yout);
        }

        private static bool ValidateInput(List<double> x, List<double> y, int sampleCount)
        {
            if (x == null || y == null || x.Count != y.Count || x.Count < 2 || sampleCount <= 0)
            {
                Console.WriteLine("无效输入：x 和 y 必须非空、长度相等、至少 2 个点，且 sampleCount > 0");
                return false;
            }
            if (x.Any(double.IsNaN) || y.Any(double.IsNaN) || x.Any(double.IsInfinity) || y.Any(double.IsInfinity))
            {
                Console.WriteLine("无效输入：x 和 y 不能包含 NaN 或 Infinity");
                return false;
            }
            for (int i = 1; i < x.Count; i++)
            {
                if (x[i] <= x[i - 1])
                {
                    Console.WriteLine("无效输入：x 必须严格递增");
                    return false;
                }
            }
            return true;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 主程序：模拟电压数据，执行重采样，使用 ScottPlot 5.0.55 绘制曲线。
    /// 支持鼠标交互（显示坐标），保存图像为 PNG。
    /// </summary>
    class Program
    {
        [STAThread]
        static void Main()
        {
            Application.EnableVisualStyles();
            Application.SetCompatibleTextRenderingDefault(false);

            var form = new Form { Text = "电压曲线展示 - ScottPlot 5.0.55", Width = 800, Height = 600 };
            var formsPlot = new FormsPlot { Dock = DockStyle.Fill };
            form.Controls.Add(formsPlot);

            List<double> x = new List<double>();
            List<double> y = new List<double>();
            Random rand = new Random(42);
            for (double t = -5.0; t <= 5.0; t += 0.5)
            {
                x.Add(t);
                double voltage = 5.0 * Math.Sin(t) + (rand.NextDouble() - 0.5) * 0.5;
                y.Add(voltage);
            }

            int sampleCount = 100;
            ResamplerMgr.Resample(sampleCount, x, y, out List<double> xout, out List<double> yout);

            var plt = formsPlot.Plot;
            var scatterOriginal = plt.Add.Scatter(x.ToArray(), y.ToArray(), color: Colors.Blue);
            scatterOriginal.MarkerStyle.Size = 5;
            scatterOriginal.Label = "原始数据";

            var scatterResampled = plt.Add.Scatter(xout.ToArray(), yout.ToArray(), color: Colors.Red);
            scatterResampled.MarkerStyle.Size = 0;
            scatterResampled.LineStyle.Width = 2;
            scatterResampled.Label = "重采样数据";

            plt.Title("电压曲线（原始 vs 重采样）", size: 14);
            plt.Axes.Bottom.Label.Text = "时间 (秒)";
            plt.Axes.Left.Label.Text = "电压 (伏特)";

            plt.Legend.IsVisible = true;
            plt.Legend.Alignment = Alignment.UpperRight;
            plt.Axes.AutoScale();

            formsPlot.MouseMove += (s, e) =>
            {
                var pixel = new Pixel(e.Location.X, e.Location.Y);
                var coords = formsPlot.Plot.GetCoordinates(pixel);
                form.Text = $"电压曲线展示 - 时间：{coords.X:F3} 秒，电压：{coords.Y:F3} 伏特";
            };

            try
            {
                plt.Save("voltage_curve_scottplot.png", 800, 600, ImageFormat.Png);
                Console.WriteLine("图像已保存为 voltage_curve_scottplot.png");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine($"保存图像失败：{ex.Message}");
            }

            formsPlot.Refresh();
            Application.Run(form);
        }
    }
}

维度	ScottPlot 5.0.55	OxyPlot 2.1.0	LiveCharts2 2.0.0-rc2
功能	专注 2D 图表（散点、线、信号），功能较少	丰富（折线、散点、热图、3D 等高线）	丰富（折线、柱状、饼图、热图、仪表盘）
性能	优异，Signal 适合 >10 亿点	中等，适合 <10,000 点	优异，Backers 包支持 >50M 点，<1ms 响应
易用性	API 简洁，学习曲线低，文档示例丰富	API 复杂，学习曲线高	中等，MVVM 友好，学习曲线适中
交互性	基础（缩放、平移、右键菜单），需手动实现复杂交互	强大（内置 Tracker、缩放、选择）	强大（Tooltip、缩放、平移），WinForms 稍弱
跨平台	WinForms、WPF、MAUI、Avalonia、Blazor	WinForms、WPF、Avalonia、Maui	WPF、WinForms、MAUI、Uno、Avalonia、Blazor
定制化	灵活，但复杂图表支持有限	高度灵活（多轴、注解、主题）	高度灵活（主题、动画、多轴）
社区与生态	活跃，更新频繁	稳定，更新较慢	活跃，快速更新，Beta 阶段
适用性	适合简单曲线、大数据、快速开发	适合复杂交互、工程应用	适合实时、跨平台、动画丰富的场景
代码复杂度	低，单行 API 即可绘图	高，需配置 PlotModel	中等，MVVM 需额外配置

ScottPlot .NET 开源绘图库核心特性与电压曲线示例

1. ScottPlot 概述

2. ScottPlot 架构

3. ScottPlot API 使用方法

4. ScottPlot 性能分析

5. 跨平台支持

6. 定制化能力

7. ScottPlot 示例代码

环境要求

代码

8. 示例代码说明

9. ScottPlot vs OxyPlot vs LiveCharts2 对比

10. 使用说明与优化

11. 负值问题总结

12. 参考资料

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环境要求

代码

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