用動態數據展示(DynamicDataDisplay)打造高效數據可視化

一、What is DynamicDataDisplay?

DynamicDataDisplay(D3)，是微軟的一個WPF開源項目，能夠幫助我們輕鬆地在WPF中實現動態數據的展示。它提供了豐富的圖形形式，如折線圖、散點圖、面圖、柱狀圖和三維圖等，同時也支持數據更新、平移和縮放等操作，可滿足數據可視化的多方面需求。

D3能夠滿足各種不同的可視化需求，可以展示實時數據，幫助開發人員獲得實時的反饋。同時，其靈活的擴展性也使得我們可以通過自定義繪圖來滿足更多的需求。

下面我們將詳細介紹如何使用DynamicDataDisplay來實現高效的數據可視化。

二、Installation and Configuration

要使用DynamicDataDisplay，我們需要通過NuGet包管理器安裝DynamicDataDisplay和DynamicDataDisplay.Chart類庫。

Install-Package DynamicDataDisplay
Install-Package WPFToolkit.DataVisualization

安裝完成後，可以進行如下的配置：

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提供了多種繪圖方式來展示不同類型的數據。其中，最基本的是折線圖(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);

上述代碼中，我們首先創建了一個ChartPlotter對象，然後創建了一個LineGraph對象，並為其創建了一個DataSource。我們將數據映射到X和Y坐標軸上，最後將DataSource添加到LineGraph中，並將其添加到ChartPlotter中。

除了折線圖，DynamicDataDisplay還支持多種其他類型的圖形，如散點圖、面圖、柱狀圖和三維圖等。使用方法類似，根據不同的需求選擇不同的圖形類型即可。

四、Real-time Updating of Data

實時更新數據是數據可視化的重要功能之一。DynamicDataDisplay提供了兩種數據更新方式：重新生成圖形和刷新數據源。

重新生成圖形需要消耗大量的時間和計算資源，因此這裡我們重點介紹如何通過刷新數據源來實現實時更新。

我們可以在循環中定時執行以下代碼，來實現數據源的刷新：

// update data
UpdateData();

// refresh DataSource
dataSource.RaiseDataChanged();

上述代碼中，我們首先更新數據，然後通過dataSource.RaiseDataChanged()方法刷新數據源。此時DynamicDataDisplay會自動更新圖形，從而實現實時數據的展示。

五、Zooming and Panning

用戶常常需要對數據進行放大和平移操作。DynamicDataDisplay提供了多種方式來實現這些功能。

我們可以通過設置Viewport元素來控制圖形在屏幕上的位置和大小：

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

此時，用戶就可以通過滑鼠滾輪來放大和縮小圖形，通過滑鼠拖拽來平移圖形。

六、Customizing Graphs

DynamicDataDisplay提供了多種方式來自定義圖形。

我們可以通過以下代碼，設置折線圖的線條樣式、顏色和粗細：

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

此外，我們也可以通過自定義繪圖方式來創建自己的圖形。下面是一個使用自定義繪圖方式來創建溫度計的示例：

// 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);

上述代碼中，我們首先創建了一個Canvas元素，並在其上創建了Rectangle圖形。然後，我們使用DrawingContext繪製了溫度計的紅色條形圖，並將其放置在Rectangle中。最後，我們將Rectangle添加到ChartPlotter中，並展示出來。

七、Conclusion

DynamicDataDisplay是一個非常實用的數據可視化工具，可以幫助我們在WPF中快速、高效地展示數據。它具有豐富的圖形形式、靈活的擴展性和實時數據更新等多種功能，非常適合於各種不同的數據可視化場景。