JFreeChart简单实现光滑曲线绘制

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;  }  }