PyQtGraph 绘图|Python语言 的数据可视化（绘图） 方法

PyQtGraph 绘图

数据绘图方案

Python语言 的数据可视化（绘图） 方法，常见的有 Matplotlib 和 PyQtGraph

• Matplotlib

说到 Python语言 的数据作图， Matplotlib 当然是最有名的。

优点： 功能完备、成熟稳定、社区生态圈庞大。

缺点： 某些作图场景性能不高。

• PyQtGraph

PyQtGraph 是基于Qt 的纯Python 库。

优点： 大数据量的作图性能高于 Matplotlib， 动态更新图的性能也比Matplotlib高。

并且和Qt图形界面框架完美融合，因为它的2D作图就是基于 Qt View Framework 开发的。

缺点： 作图功能没有Matplotlib多，开发社区没有Matplotlib大。

那么，我们应该使用哪种方案呢？我的建议是：

如果你已经使用Qt开发图形界面程序了，并且作图功能是PyQtGraph支持的， 建议使用 PyQtGraph，因为它和Qt界面无缝结合。

否则 使用 Matplotlib。

本文先介绍 PyQtGraph 的使用示例。

PyQtGraph 安装

pip install pyqtgraph

官方文档 和 案例

PyQtGraph 官方文档可以点击这里查阅

其中包含了很多示例代码，我们只需运行如下代码，即可查看这些demo和对应的代码

import pyqtgraph.examples
pyqtgraph.examples.run()

曲线图 示例

下面是一个最常见的 根据x/y轴对应的值 作曲线图的例子

from pyqtgraph.Qt import QtGui, QtCore
import pyqtgraph as pg

# 创建 绘制窗口类 PlotWindow 对象，内置一个绘图控件类 PlotWidget 对象
pw = pg.plot()

# 设置图表标题、颜色、字体大小
pw.setTitle("气温趋势",color='008080',size='12pt')

# 背景色改为白色
pw.setBackground('w')

# 显示表格线
pw.showGrid(x=True, y=True)

# 设置上下左右的label
# 第一个参数 只能是 'left', 'bottom', 'right', or 'top'
pw.setLabel("left", "气温(摄氏度)")
pw.setLabel("bottom", "时间")

# 设置Y轴 刻度 范围
pw.setYRange(min=-10,  # 最小值
             max=50)  # 最大值

# 创建 PlotDataItem ，缺省是曲线图
curve = pw.plot( pen=pg.mkPen('b')) # 线条颜色

hour = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
temperature = [30, 32, 34, 32, 33, 31, 29, 32, 35, 45]

curve.setData(hour, # x坐标
              temperature  # y坐标
              )

QtGui.QApplication.instance().exec_()

清除画图区，重新绘制

如果使用新的数据再次绘图，可以先调用clear方法清除原来的内容（plotitem），如下

# 清除原来的plot内容
pw.clear()

# 创建 PlotDataItem ，缺省是曲线图
curve = pw.plot( pen=pg.mkPen('b')) # 线条颜色
hour = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
temperature = [130, 132, 134, 132, 133,131, 129, 132, 135, 145]

curve.setData(hour, # x坐标
              temperature  # y坐标
              )

PlotWidget 和 GraphicsLayoutWidget

PyQtGraph 中 绘图控件类 有两种 PlotWidget 和 GraphicsLayoutWidget， 都是 GraphicsView 子类。GraphicsView 是 Qt 的 QGraphicsView 子类，在其基础上改进了一些功能。

PlotWidget 只能内置一个 绘图对象PlotItem， 而 GraphicsLayoutWidget 可以内置多个 绘图对象。 通常我们使用最多的是PlotWidget

PlotWidget对象的 内置绘图对象 PlotItem ，可以通过 getPlotItem() 方法获取。

为了方便，大部分的PlotItem方法都可以直接通过 PlotWidget对象调用。 比如我们上面示例代码中的 setTitle、showGrid、setLabel、setYRange、plot 等。

调用 plot方法，会创建一个PlotDataItem， 缺省是曲线图

关于PyQtGraph绘图基本架构的更多细节，点击这里查看官方文档

嵌入到Qt程序界面中

上面的例子，图表是在单独的程序中运行显示。

如果我们要把它 嵌入到我们的Qt程序界面 中，主要通过 pyqtgraph 的 PlotWidget 或者 GraphicsLayoutWidget 控件类， 代码如下所示

from PySide2 import QtWidgets
import pyqtgraph as pg

class MainWindow(QtWidgets.QWidget):

    def __init__(self):
        super().__init__()

        self.setWindowTitle('pyqtgraph作图示例')

        # 创建 PlotWidget 对象
        self.pw = pg.PlotWidget()

        # 设置图表标题
        self.pw.setTitle("气温趋势",color='008080',size='12pt')

        # 设置上下左右的label
        self.pw.setLabel("left","气温(摄氏度)")
        self.pw.setLabel("bottom","时间")
        # 背景色改为白色
        self.pw.setBackground('w')


        hour = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
        temperature = [30,32,34,32,33,31,29,32,35,45]

        # hour 和 temperature 分别是 : x, y 轴上的值
        self.pw.plot(hour,
                     temperature,
                     pen=pg.mkPen('b') # 线条颜色
                    )

        # 创建其他Qt控件
        okButton = QtWidgets.QPushButton("OK")
        lineEdit = QtWidgets.QLineEdit('点击信息')
        # 水平layout里面放 edit 和 button
        hbox = QtWidgets.QHBoxLayout()
        hbox.addWidget(lineEdit)
        hbox.addWidget(okButton)

        # 垂直layout里面放 pyqtgraph图表控件 和 前面的水平layout
        vbox = QtWidgets.QVBoxLayout()
        vbox.addWidget(self.pw)
        vbox.addLayout(hbox)

        # 设置全局layout
        self.setLayout(vbox)

if __name__ == '__main__':
    app = QtWidgets.QApplication()
    main = MainWindow()
    main.show()
    app.exec_()

柱状图

pyqtgraph 可以产生这样的 柱状图

本节内容 仅 内部学员 可见

绘制多个图形

可以使用 GraphicsLayoutWidget，创建多个绘图对形

对应代码如下

本节内容 仅 内部学员 可见

实时更新图

要画动态的实时更新图，只需要在把变更的内容重新plot即可。

示例代码如下

from PySide2 import QtWidgets
from pyqtgraph.Qt import  QtCore
import pyqtgraph as pg
import sys
from random import randint

class MainWindow(QtWidgets.QMainWindow):

    def __init__(self):
        super().__init__()

        self.setWindowTitle('pyqtgraph作图')

        # 创建 PlotWidget 对象
        self.pw = pg.PlotWidget()

        # 设置图表标题
        self.pw.setTitle("气温趋势",
                         color='008080',
                         size='12pt')

        # 设置上下左右的label
        self.pw.setLabel("left","气温(摄氏度)")
        self.pw.setLabel("bottom","时间")

        # 设置Y轴 刻度 范围
        self.pw.setYRange(min=-10, # 最小值
                          max=50)  # 最大值

        # 显示表格线
        self.pw.showGrid(x=True, y=True)

        # 背景色改为白色
        self.pw.setBackground('w')

        # 设置Y轴 刻度 范围
        self.pw.setYRange(min=-10, # 最小值
                          max=50)  # 最大值

        # 居中显示 PlotWidget
        self.setCentralWidget(self.pw)

        # 实时显示应该获取 PlotDataItem对象, 调用其setData方法，
        # 这样只重新plot该曲线，性能更高
        self.curve = self.pw.plot(
            pen=pg.mkPen('r', width=1)
        )

        self.i = 0
        self.x = [] # x轴的值
        self.y = [] # y轴的值

        # 启动定时器，每隔1秒通知刷新一次数据
        self.timer = QtCore.QTimer()
        self.timer.timeout.connect(self.updateData)
        self.timer.start(1000)

    def updateData(self):
        self.i += 1
        self.x.append(self.i)
        # 创建随机温度值
        self.y.append(randint(10,30))

        # plot data: x, y values
        self.curve.setData(self.x,self.y)

if __name__ == '__main__':
    app = QtWidgets.QApplication()
    main = MainWindow()
    main.show()
    app.exec_()

PyQtGraph图形可以作为一个 Qt的 widget控件，嵌入到 Qt 程序主窗口中。

我们可以在 Qt Designer 中把 PyQtGraph图形控件 作为第三方控件 加入。

比如，像下面这样：

在Qt Designer中加入第三方控件

通过 Qt Designer，我们可以预先把界面上的控件的位置大小设计好，然后动态加载。

但是 界面上摆放的都是 Qt内置的控件， 那么像 PyQtGraph 里面的 PlotWidget这种第三方控件怎么 放到 Qt Designer中呢？ 我们的代码又怎么去获取到该控件对应的对象呢？

点击这里，边看视频讲解，边学习以下内容
 

根据上面的视频，产生的界面ui文件在下面的链接zip文件中

http://cdn1.python3.vip/files/qt/stock-01.zip

如果你使用的是PySide2， 对应的代码如下，注意第14行 注册的作用

from PySide2.QtWidgets import QApplication
from PySide2.QtUiTools import QUiLoader
import pyqtgraph as pg

class Stock:

    def __init__(self):

        loader = QUiLoader()

        # pyside2 一定要 使用registerCustomWidget 
        # 来注册 ui文件中的第三方控件，这样加载的时候
        # loader才知道第三方控件对应的类，才能实例化对象
        loader.registerCustomWidget(pg.PlotWidget)
        self.ui = loader.load("main.ui")

        hour = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
        temperature = [30,32,34,32,33,31,29,32,35,45]

        # 通过控件名称 historyPlot，找到Qt designer设计的 控件
        self.ui.historyPlot.plot(hour,temperature)

app = QApplication([])
stock = Stock()
stock.ui.show()
app.exec_()

如果使用 PyQt5，就更简单了， 无需注册，对应的代码如下

from PyQt5.QtWidgets import QApplication
from PyQt5 import QtWidgets, uic

class Stock:

    def __init__(self):

        # PyQt5 直接加载ui文件
        # 因为 第三方控件通过promote的定义
        # 已经可以知道 控件类所在模块的路径
        self.ui = uic.loadUi("main.ui")

        hour = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
        temperature = [30,32,34,32,33,31,29,32,35,45]
        self.ui.historyPlot.plot(hour, temperature)

app = QApplication([])
stock = Stock()
stock.ui.show()
app.exec_()

轴刻度为字符串

上面的程序运行起来， X轴的刻度是 数字， 如果我们希望轴刻度是文字怎么做呢？

我们参考了这个网址的介绍： python - Show string values on x-axis in pyqtgraph - Stack Overflow

需要定义从数字到字符串的映射列表，参考如下代码

import pyqtgraph as pg

# 刻度表，注意是双层列表
xTick = [[(0, 'a'), (1, 'b'), (2, 'c'), (3, 'd'), (4, 'e'), (5, 'f')]]
x = [0,1,2,3,4,5]
y = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

win = pg.GraphicsWindow()
stringaxis = pg.AxisItem(orientation='bottom')
stringaxis.setTicks(xTick)
plot = win.addPlot(axisItems={'bottom': stringaxis})
curve = plot.plot(x,y)

pg.QtGui.QApplication.exec_()

如果使用 PlotWidget，则要获取轴对象，参考代码如下

# self.ui.historyPlot 就是 PlotWidget对象
xax = self.ui.historyPlot.getAxis('bottom')
xax.setTicks(xTick)

获取鼠标所在处刻度值

有时候，我们的程序需要获取 鼠标在 pyqtgraph 图形上移动时，鼠标所在对应的数据是什么。

可以参考下面代码的作法

import pyqtgraph as pg
import PySide2

x = [1,2,3,4,5]
y = [1,2,3,4,5]

win = pg.GraphicsWindow()
plot = win.addPlot()
curve = plot.plot(x,y)

def mouseover(pos):
    # 参数pos 是像素坐标，需要 转化为  刻度坐标
    act_pos = curve.mapFromScene(pos)
    if type(act_pos) != PySide2.QtCore.QPointF:
        return
    print(act_pos.x(),act_pos.y())

    # 有了 刻度坐标值，下面就可以根据该值处理一些信息
    # 比如状态栏展示 该处的 日期等

curve.scene().sigMouseMoved.connect(mouseover)

pg.QtGui.QApplication.exec_()