tkinter内嵌Matplotlib系列（二）之函数曲线绘制

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• 前言
• （一）对matplotlib画布的封装：
  • （1）说明：
  • （2）封装后的代码：
• （二）思路分析：
  • 1.需求说明：
    • （1）背景：
    • （2）需求：
  • 2.框架的设置：
    • （1）说明：
    • （2）框架图解：
  • 3.文件说明：
    • （1）main.py
    • （2）widget.py
    • （3）figure.py
    • （4）plot.py
• （三）各文件的源代码
  • 1.main.py
  • 2.widget.py
  • 3.figure.py
  • 4.plot.py
• （四）文件结构
• （五）项目下载：
  • 百度网盘下载
  • 作者：Mark
  • 日期：2019/02/15 周五

前言

前一章节，我们解读了tkinter内嵌Matplotlib的教程，了解其内嵌的原理，就是在tkinter创建matplotlib的画布控件，再利用其返回的画布对象进行绘图，其他附加功能，使用tkinter控件实现。

（一）对matplotlib画布的封装：

（1）说明：

我们希望对官方的实例代码进行封装成一个函数，并返回一个画布对象，外部再调用该函数，并获取画布对象，进行绘制操作。

（2）封装后的代码：

"""
    画布文件，实现绘图区域的显示，并返回画布的对象。
"""
import tkinter as tk

# 创建画布需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
# 创建工具栏需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import NavigationToolbar2Tk
# 快捷键需要的库
from matplotlib.backend_bases import key_press_handler
# 导入画图常用的库
from matplotlib.figure import Figure

def plot_fun(root):
    """
        该函数实现的是内嵌画布,不负责画图,返回画布对象。
    :param root:父亲控件对象, 一般是容器控件或者窗体
    :return: 画布对象
    """
    # 画布的大小和分别率
    fig = Figure(dpi=100)
    axs = fig.add_subplot(111)

    # 创建画布
    canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root)  # A tk.DrawingArea.
    canvas.draw()
    # 显示画布
    canvas.get_tk_widget().pack()

    # 创建工具条
    toolbar = NavigationToolbar2Tk(canvas, root)
    toolbar.update()
    # 显示工具条
    canvas.get_tk_widget().pack()

    # 调用快捷键
    def on_key_press(event):
        key_press_handler(event, canvas, toolbar)

    canvas.mpl_connect("key_press_event", on_key_press)

    # 返回画布的对象
    return axs

（二）思路分析：

1.需求说明：

（1）背景：

作为学生的我们，你是否有那么一个场景，唉……，这个数学函数好难求哦，要是知道它的图像这么画就好了。

（2）需求：

给出数学表达式，绘制出该数学表达式的函数曲线，一来可以观察函数的变化趋势，二来可以根据两条曲线的交点，来求解出方程的大致结果。

2.框架的设置：

（1）说明：

分模块编程，向来是众人所提倡的，再python里更是很好的实现。

再动手敲代码之前，我们先来大致的设置一下，小项目的框架。

（2）框架图解：

3.文件说明：

（1）main.py

主程序文件，负责程序的启动与结束和窗体的大致设置。

（2）widget.py

控件文件，负责程序控件的创建与布局

（3）figure.py

画布文件，实现绘图区域的显示，并返回画布的对象。

（4）plot.py

绘图文件，负责函数曲线的绘制

（三）各文件的源代码

1.main.py

"""
    主程序文件，负责程序的启动与结束和窗体的大致设置。
"""

import tkinter as tk
import widget

def win_w_h(root):
    """
        控制窗口的大小和出现的位置
    :param root:
    :return: 窗口的大小和出现的位置
    """
    # 设置标题：
    win.title("数学函数绘图")

    # 绘图区标签
    label_plot = tk.Label(root, text="绘     图       区",
                          font=("微软雅黑", 10), fg="blue")
    label_plot.place(relx=0.26, rely=0)

    label_func = tk.Label(root, text="功     能       区",
                          font=("微软雅黑", 10), fg="blue")
    label_func.place(relx=0.75, rely=0)
    # 获取屏幕的大小;
    screen_height = root.winfo_screenheight()
    screen_width = root.winfo_screenwidth()
    # 窗体的大小
    win_width = 0.8 * screen_width
    win_height = 0.8 * screen_height
    # 窗体出现的位置：控制的是左上角的坐标
    show_width = (screen_width - win_width) / 2
    show_height = (screen_height - win_height) / 2

    # 返回窗体 坐标
    return win_width, win_height, show_width, show_height

win = tk.Tk()
# 大小 位置
win.geometry("%dx%d+%d+%d" % (win_w_h(win)))

# 创建一个容器, 没有画布时的背景
frame1 = tk.Frame(win, bg="#c0c0c0")
frame1.place(relx=0.00, rely=0.05, relwidth=0.62, relheight=0.89)

# 控件区
frame2 = tk.Frame(win, bg="#808080")
frame2.place(relx=0.62, rely=0.05, relwidth=0.38, relheight=0.89)

# 调用控件模块
widget.widget_main(win, frame2)
win.mainloop()

2.widget.py

"""
    控件文件，负责程序控件的创建与布局
"""
import tkinter as tk
# 对话框所需的库
import tkinter.messagebox as mb
# 画布文件
import figure
# 绘图文件
import plot

def widget_main(win, root):
    """
        负责程序控件的创建与布局
    :param win: 主窗体的对象。
    :param root: 绘图区的容器对象。
    :return: 无
    """
    # 控件区的容器对象
    frame1 = None

# ===========功能区============================
    # 绘图的功能函数
    def plot_f():
        string = entry.get()
        # 判断输入框是否为空
        if string == "":
            mb.showerror("提示", "没有输入值，请重新输入：")
        else:
            # 判断是否已经创建画布
            if frame1==None:
                mb.showerror("提示", "没有创建画布，不能画图，请先创建画布")
            else:
                axs = figure.plot_fun(frame1)
                plot.plot_main(string, axs)

    # 清除的功能函数
    def clear():
        nonlocal frame1
        entry.delete(0, "end")
        if frame1==None:
            mb.showerror("提示", "已经没有画布，无法清除画布")
        else:
            frame1.destroy()
            frame1 = None

    # 创建画布的功能函数
    def create():
        nonlocal frame1
        if frame1 != None:
            mb.showerror("提示", "画布已经存在，请不要重复创建画布")
        else:
            frame1 = tk.LabelFrame(win, bg="#80ff80", text="画-----布", labelanchor="n", fg="green")
            frame1.place(relx=0.00, rely=0.05, relwidth=0.62, relheight=0.95)

# =============控件区======================
    #  标签控件
    label = tk.Label(root,
                     text="请输入含x的数学公式：",
                     font=("微软雅黑", 18),
                     fg="blue")
    label.place(relx=0.2, rely=0.1)

    # 输入框
    entry = tk.Entry(root, font=("华文楷体", 15))
    entry.place(relx=0.1, rely=0.2, relwidth=0.8)

    # 创建画布区
    btn_draw = tk.Button(root,
                         text="创建",
                         cursor="hand2",
                         width=10,
                         bg="orange",
                         relief="raised",
                         command=create
                         )
    btn_draw.place(relx=0.1, rely=0.3)

    # 绘图按钮
    btn_draw = tk.Button(root,
                         text="绘图",
                         cursor="hand2",
                         width=10,
                         bg="green",
                         relief="raised",
                         command=plot_f
                         )
    btn_draw.place(relx=0.4, rely=0.3)

    # 清除按钮
    btn_clear = tk.Button(root,
                          text="清除",
                          cursor="hand2",
                          width=10,
                          bg="yellow",
                          relief="raised",
                          command=clear
                          )
    btn_clear.place(relx=0.7, rely=0.3)

3.figure.py

"""
    画布文件，实现绘图区域的显示，并返回画布的对象。
"""
import tkinter as tk

# 创建画布需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
# 创建工具栏需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import NavigationToolbar2Tk
# 快捷键需要的库
from matplotlib.backend_bases import key_press_handler
# 导入画图常用的库
from matplotlib.figure import Figure

def plot_fun(root):
    """
        该函数实现的是内嵌画布,不负责画图,返回画布对象。
    :param root:父亲控件对象, 一般是容器控件或者窗体
    :return: 画布对象
    """
    # 画布的大小和分别率
    fig = Figure(dpi=100)
    axs = fig.add_subplot(111)

    # 创建画布
    canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root)  # A tk.DrawingArea.
    canvas.draw()
    # 显示画布
    canvas.get_tk_widget().pack()

    # 创建工具条
    toolbar = NavigationToolbar2Tk(canvas, root)
    toolbar.update()
    # 显示工具条
    canvas.get_tk_widget().pack()

    # 调用快捷键
    def on_key_press(event):
        key_press_handler(event, canvas, toolbar)

    canvas.mpl_connect("key_press_event", on_key_press)

    # 返回画布的对象
    return axs

4.plot.py

"""
    绘图文件，负责函数曲线的绘制
"""
import numpy as np

def plot_main(string, plt):
    """
        负责函数曲线的绘制
    :param string: 数学表达式
    :param plt: 画布的对象
    :return: 无
    """
    list_expr = []
    list_expr = string.split(",")
    string1 = []
    for sub_expr in list_expr:
        string1.append(sub_expr)
    x = np.linspace(-10, 10, 100)
    y = []
    num = string.count('x')
    for i in x:
        t = (i, ) * num
        string = string.replace("x", "(%f)")
        i = eval(string % t)
        y.append(i)
    plt.plot(x, y)
    plt.grid(True)
    plt.legend(labels=string1)

（四）文件结构

四个文件均处于同一个文件夹下，用main.py来运行。

（五）项目下载：

百度网盘下载

链接：https://pan.baidu.com/s/13G_hWqagxqHRkdHaYcxiQQ

提取码：codq

作者：Mark

日期：2019/02/15 周五