[ Java 小學堂 ] 使用 JFreeChart 製作美觀易懂的圖表

前言 : 
再開發應用程式時, 使用者常希望將系統中的資料以多樣化統計圖表呈現. 如此一來應用系統將能因為使用多彩多樣圖表介面的方便易懂. 這裡介紹 JFreeChart 來提供一組免費下載的統計圖表程式庫, 它提供了多種統計圖表, 如 : pie chart, bar char etc... 另外 JFreeChart 也提供很多類別函式讓 Programmer 能客製圖表的樣式效果. 甚至能將圖表 export 成為 PDF 檔案. 
要使用這組程式庫, 請先到下列網址下載 : 
http://sourceforge.net/projects/jfreechart/files/ 

解壓縮後, 找出其中兩個 .jar 檔案 : 
1. jcommon-1.0.16.jar : JCommon class library 

提供 JFreeChart 底層操作所需要的各項類別.

2. jfreechart-1.0.13.jar : 這是 JFreeChart 主要的類別程式庫 : 

- org.jfree.chart : 圖表樣式的介面或類別定義.
- org.jfree.data : 圖表所需的資料結構, 資料集等介面或類別定義.

將這兩個 .jar 檔案加到 Classpath 或加入你所使用的 java IDE 工具的程式庫中就可以開始在你的 JAVA 應用程式中操作統計圖表了. (API 線上文件) 

開始第一個圖表 : 
我們先從一個簡單的 BarChart(長條圖) 開始吧! 這裡有一個銷售資料表, 接下來的例子就是要將這些資料顯示在 BarChart 上 : 
 

我們會在一個 JFrame 上顯示這個 BarChart, 所以程式一開始會 import java.awt.*, javax.swing.*. 而接著 import JFreeChart 所要用的類別 : 

- FirstBarChart.java 代碼 :

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1. package jfreechart;  
2.   
3. import javax.swing.JFrame;  
4. import java.awt.*;  
5. import org.jfree.chart.*;  
6. import org.jfree.chart.axis.CategoryAxis;  
7. import org.jfree.chart.axis.NumberAxis;  
8. import org.jfree.chart.plot.*;  
9. import org.jfree.chart.renderer.category.BarRenderer;  
10. import org.jfree.data.*;  
11. import org.jfree.data.category.CategoryDataset;  
12. import org.jfree.data.category.DefaultCategoryDataset;  
13.   
14. public class FirstBarChart extends JFrame{  
15.       
16.     public FirstBarChart() {  
17.         // 步驟1. 建立Dataset  
18.         CategoryDataset dataset = setDataset();  
19.         // 步驟2. 建立BarChart  
20.         JFreeChart chart = createChart(dataset);  
21.           
22.         // 步驟3. 將所建立的 BarChart 放在 ChartPanel 上並設定大小.  
23.         ChartPanel chartPanel = new ChartPanel(chart);  
24.         chartPanel.setPreferredSize(new Dimension(500, 270));  
25.         getContentPane().add(chartPanel);  
26.         pack();  
27.         setVisible(true);  
28.         setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);  
29.     }  
30.       
31.     private CategoryDataset setDataset() {  
32.         String[] series = {"第一季", "第二季", "第三季"};  
33.         String[] category = {"咖啡", "啤酒", "果汁", "汽水", "茶"};  
34.         double[][] data = {{8.0, 5.5, 10.2}, {4.2, 7.8, 23.0}, {3.5, 5.3, 6.8}  
35.         ,{9.2, 14.5, 10.7}, {6.6, 8.3, 7.9}};  
36.         DefaultCategoryDataset dataset = new DefaultCategoryDataset();  
37.         for(int i=0; i<category.length; i++)  
38.             for(int j=0; j<series.length; j++)  
39.                 dataset.addValue(data[i][j], series[j], category[i]);  
40.         return dataset;  
41.     }  
42.   
43.     private JFreeChart createChart(final CategoryDataset dataset) {  
44.         JFreeChart chart = ChartFactory.createBarChart(  
45.                 "2010第一季~第三季 銷售圖表", // 圖表標題   
46.                 "產品類型", // X 軸標題  
47.                 "銷售量(單位 : 萬箱)", // Y 軸標題  
48.                 dataset, // dataset 物件變數  
49.                 PlotOrientation.VERTICAL, // Bar 方向   
50.                 true,  // 加入圖例說明  
51.                 true,  // 顯示提示資料  
52.                 false);// URLs?  
53.         CategoryPlot categoryplot = (CategoryPlot) chart.getPlot();  
54.         CategoryAxis domainAxis = categoryplot.getDomainAxis();  
55.         NumberAxis numberaxis = (NumberAxis) categoryplot.getRangeAxis();  
56.         numberaxis.setStandardTickUnits(NumberAxis.createIntegerTickUnits());  
57.         BarRenderer barrenderer = (BarRenderer) categoryplot.getRenderer();  
58.         barrenderer.setBaseItemLabelFont(new Font("標楷體", Font.PLAIN, 12));  
59.         barrenderer.setSeriesItemLabelFont(1, new Font("標楷體", Font.PLAIN, 12));  
60.   
61.         /*------設置X軸座標上的文字-----------*/  
62.         domainAxis.setTickLabelFont(new Font("sans-serif", Font.PLAIN, 11));  
63.   
64.         /*------設置X軸的標題文字------------*/  
65.         domainAxis.setLabelFont(new Font("標楷體", Font.PLAIN, 12));  
66.   
67.         /*------設置Y軸座標上的文字-----------*/  
68.         numberaxis.setTickLabelFont(new Font("sans-serif", Font.PLAIN, 12));  
69.   
70.         /*------設置Y軸的標題文字------------*/  
71.         numberaxis.setLabelFont(new Font("黑体", Font.PLAIN, 12));  
72.         chart.getLegend().setItemFont(new Font("標楷體", Font.PLAIN, 12));  
73.         chart.getTitle().setFont(new Font("黑体", Font.BOLD, 14));  
74.         return chart;  
75.     }  
76.       
77.     public static void main(String args[]) {  
78.         new FirstBarChart();  
79.     }  
80. }  

我們將在這個Class 的建構子中完成這個 BarChart 的主要流程 : 
1. 建立 CategoryDataset 資料集物件 : 

在建立統計圖表前, 我們先要把來源資料建立到圖表物件指定的Dataset 中. Barchart 指定 Dataset 是任何實做 org.jfree.data.category.CategoryDataset 介面的 Dataset 類別上, 因此我們建立一個 DefaultCategoryDataset 類別的實體, 並利用這個物件的 addValue 函式來填入統計資料.

2. 建立 BarChart 圖表物件 : 

JFreeChart 在 org.jfree.chart.ChartFactory 類別中提供一些方便的 static methods 可以讓 Programmer 將圖表物件建立起來, 這裡我們就用了 ChartFactory.createBarChart 來建立 BarChart 物件.

接著將這段程式碼執行後就會看到如下畫面 : 
 

介紹4個JFreeChart 常用圖表 : 
從上面例子中, 應該可以發現 BarChart 的處理方式是先將統計資料建立成 Dataset, 然後建立 BarChart 圖表物件, 透過這個物件來呈現 Dataset 中的資料, 接著將圖表物件放在 ChartPanel 上並設定 size, 再將 ChartPanel 加到 Frame, 顯示畫面即可看到效果. 其實 JFreeChart 所提供的幾個基本圖表物件在處理上大致雷同. 只是不同樣式的統計圖表, 底層對應的Dataset 就不太一樣, 裡面的資料結構也略有不同 ; 在建立圖表物件時, createXXXChart 函式的參數也有一些差別. 只要能掌握這些差異, 很快就能變化出不同的效果. 接下來我們就先把一些常用的圖表的Dataset 及 createXXXChart 函數整理出來, 以供參考 : 
* Bar Chart : 

- Dataset 介面 : org.jfree.data.category.CategoryDataset.
- 建立圖表 : org.jfree.chart.ChartFactory.createBarChart()

* Line Chart : 

- Dataset 介面 : org.jfree.data.category.CategoryDataset
填入資料用 method: addValue(numberValue, rowKey, colKey))
- 建立圖表 : ChartFactory.createLineChart()

* Pie Chart : 

- Dataset 介面 : org.jfree.data.category.CategoryToPieDataset
- 建立圖表 : ChartFactory.createPieChart()

* Time Series Chart : 所謂 Time Series Chart 即是以時間為軸, 將資料線性展開. 

- Dataset 介面 : org.jfree.data.xy.XYDataset
使用 new org.jfree.data.time.TimeSeriesCollection() 來建立物件, 填入資料用 method : addSeries(TimeSeries series)
- 建立圖表 : ChartFactory.createTimeSeriesChart

補充說明 : 
* JFreeChat 中文亂碼、漢字亂碼的解決方案 
* JavaWorld > JFreeChart pieChart 3D透明化問題 
* Powerful Chart Engine-JFreeChart 實戰攻略(基礎心法篇)(上)