Python——交互式图形编程

一、

1、图形显示

图素法

像素法

图素法---矢量图：以图形对象为基本元素组成的图形，如矩形、 圆形

像素法---标量图：以像素点为基本单位形成图形

2、图形用户界面：Graphical User Interface，GUI

Tkinter---Python 标准GUI

Graphics---基于Tkinter扩展图形库

Turtle---python内置的图形库。

3、安装graphics库

安装在D:\Python3\Lib\site-packages，网址http://mcsp.wartburg.edu/zelle/python/graphics.py

二、

4、graphics库

（1）创建图形窗口

图形窗口

点（像素）的集合

GraphWin对象尺寸默认值：高200像素，宽200像素。

参考坐标系
 Graphics\Tkinter
 点(0,0)表示屏幕左上角
 X轴正方向为从左到右
 Y轴正方向为从上到下。
 默认窗口大小为200*200

简洁形式

（2）点

移动点

move(x，y)方法
清除原来点的图像，并在新位置重新绘制
两个数字参数：x，y

（2）圆

 from graphics import *
 win=GraphWin()
 leftEye=Circle(Point(80,80),5)
 leftEye.setFill("yellow")
 leftEye.setOutline("red")
 rightEye=leftEye
 rightEye.move(40,0)

 leftEye.draw(win)
 rightEye.draw(win)

左眼右眼重叠了，说明，移动后原来的图就不存在了。

from graphics import *
win=GraphWin()
leftEye=Circle(Point(80,80),5)
leftEye.setFill("yellow")
leftEye.setOutline("red")
rightEye=Circle(Point(120,80),5)
rightEye.setFill("yellow")
rightEye.setOutline("red")

leftEye.draw(win)
rightEye.draw(win)

（3）face

 from graphics import *

 win=GraphWin()
 face=Circle(Point(100,95),50)
 leftEye=Circle(Point(80,80),5)
 leftEye.setFill("yellow")
 leftEye.setOutline("red")
 rightEye=Circle(Point(120,80),5)
 rightEye.setFill("yellow")
 rightEye.setOutline("red")
 mouth=Line(Point(80,110),Point(120,110))

 face.draw(win)
 mouth.draw(win)
 leftEye.draw(win)
 rightEye.draw(win)

5、交互式图形接口

图形用户界面（图形用户接口），
 采用图形方式显示的计算机操作用户界面
 用于程序的输入和输出
 事件驱动

Graphics模块
 隐藏了底层事件的处理机制，
 提供了获得用户在窗口中的输入
 捕捉鼠标点击
 处理文本输入

（1）捕捉鼠标点击

 from graphics import *

 def main():
     win=GraphWin("Click me")#标题栏名
     for i in range(10):
         p=win.getMouse()
         print("you click at:",p.getX(),p.getY())
 if __name__=="__main__":
     main()
     

(2)四边形

 from graphics import *

 def main():
     win=GraphWin("draw a polygon",500,500)#标题栏名
     win.setCoords(0,0,500,500)#变换坐标，左下角和右上角
     message=Text(Point(250,50),"click on four points")#下面中心位置
     message.draw(win)

     #获取四个点
     p1=win.getMouse()
     p1.draw(win)
     p2=win.getMouse()
     p2.draw(win)
     p3=win.getMouse()
     p3.draw(win)
     p4=win.getMouse()
     p4.draw(win)

     #顺次画出闭合图形
     polygon=Polygon(p1,p2,p3,p4)
     polygon.setFill("red")
     polygon.setOutline('black')
     polygon.draw(win)

     message.setText('click anywhere to quit')
     win.getMouse()

 if __name__=="__main__":
     main()
     

6、温度转换界面

（1）输入窗口

 from graphics import *

 win = GraphWin("Celsius Converter", 400, 300)#载入界面，标题栏
 win.setCoords(0.0, 0.0, 3.0, 4.0)#按比例转换坐标

 # 绘制接口
 Text(Point(1,3), " Celsius Temperature:").draw(win)#输入文字
 Text(Point(1,1), "Fahrenheit Temperature:").draw(win)

 input= Entry(Point(2,3),5)#前面是位置，后面是宽度,可以写数字
 input.setText("0.0")
 input.draw(win)

Entry输入可以让用户自己输入内容，setText()是填充入内容，用户可以修改。

（2）完整代码

 from graphics import *

 win = GraphWin("Celsius Converter", 400, 300)#载入界面，标题栏
 win.setCoords(0.0, 0.0, 3.0, 4.0)#按比例转换坐标

 # 绘制接口
 Text(Point(1,3), " Celsius Temperature:").draw(win)#输入文字
 Text(Point(1,1), "Fahrenheit Temperature:").draw(win)

 input= Entry(Point(2,3),5)#前面是位置，后面是宽度,可以写数字
 input.setText("0.0")
 input.draw(win)

 output = Text(Point(2,1),"")#确定输出位置
 output.draw(win)

 button = Text(Point(1.5,2.0),"Convert It")#按钮字样
 button.draw(win)
 Rectangle(Point(1,1.5), Point(2,2.5)).draw(win)#长方形

 # 等待鼠标点击
 win.getMouse()
 # 转换输入
 celsius = eval(input.getText())#得到你的输入值，getText()

 fahrenheit = 9.0/5.0 * celsius + 32.0
 # 显示输出，改变按钮
 output.setText(fahrenheit)#输出温度值,setText()
 button.setText("Quit")
 # 等待响应鼠标点击，退出程序
 win.getMouse()
 win.close()

体会Text和Entry的区别，前者只能由程序输入内容，后者可以在图形界面输入内容；两者都是用getText()获取内容，用setText()展示内容。

三、tkinter库

7、创建GUI程序的基本步骤为:
 导入Tk模块.
 创建GUI应用程序的主窗口.
 添加控件或GUI应用程序.
 进入主事件循环，等待响应用户触发事件

15种常见的 Tk 控件
Button, Canvas, Checkbutton, Entry, Frame, Label,
Listbox, Menubutton, Menu, Message， Radiobutton,
Scale Scrollbar, Text, Toplevel, Spinbox
PanedWindow, LabelFrame, tkMessageBox

共同属性
 Dimensions ：尺寸
 Colors：颜色
 Fonts：字体
 Anchors：锚
 Relief styles：浮雕式
 Bitmaps：显示位图
 Cursors：光标的外形

（1）界面布局
 Tkinter三种几何管理方法
 pack()
 grid()
 place()

创建GUI应用程序窗口代码模板

 from tkinter import *

 tk=Tk()
 label=Label(tk,text="welcome to python Tkinter")#标签
 button=Button(tk,text="click me")#按钮
 label.pack()
 button.pack()
 tk.mainloop()

（2）响应用户事件示例

 from tkinter import *

 def processOK():
         print("OK button is clicked")#点击之后会在idle中显示

 def processCancel():
         print("cancel button is clicked")

 def main():
         tk=Tk()
         btnOK=Button(tk,text="OK",fg="red",command=processOK)#文本，字体颜色，和点击评论，并没有标定具体位置，
         btnCancel=Button(tk,text="cancel ",bg="yellow",command=processCancel)
         btnOK.pack()
         btnCancel.pack()

         tk.mainloop()

 if __name__=="__main__":
         main()

（3）显示文字、图片、绘制图形

 from tkinter import *

 def main():
         tk=Tk()
         canvas=Canvas(tk,width=300,height=200)#创建画布，宽和高
         canvas.pack()#显示画布
         #创建文字，（150,40）中心点，内容，颜色，字体，大小
         canvas.create_text(150,40,text="welcome to Tkinter",fill='blue',font=("Times",16))

         myImage=PhotoImage(file="python_logo.gif")
         #创建图片，只能gif格式，（65，70）左上角坐标
         canvas.create_image(65,70,anchor="nw",image=myImage)

         canvas.create_rectangle(65,70,240,130)

         tk.mainloop()
 if __name__=="__main__":
         main()

(4)控制图形移动的示例

 from tkinter import *

 tk=Tk()
 canvas=Canvas(tk,width=400,height=400)#创建画布
 canvas.pack()

 def moverectangle(event):
         if event.keysym=="Up":#获取你点击的键盘内容
                 canvas.move(1,0,-5)
                 print(event.keysym)

         elif event.keysym=="Down":
                 canvas.move(1,0,5)
                 print(event.keysym)

         elif event.keysym=="Left":
                 canvas.move(1,-5,0)
                 print(event.keysym)

         elif event.keysym=="Right":
                 canvas.move(1,5,0)
                 print(event.keysym)

 canvas.create_rectangle(10,10,50,50,fill="red")#画出方块

 canvas.bind_all("<KeyPress-Up>",moverectangle)#通过键盘，触发函数
 canvas.bind_all("<KeyPress-Down>",moverectangle)
 canvas.bind_all("<KeyPress-Left>",moverectangle)
 canvas.bind_all("<KeyPress-Right>",moverectangle)
         

四、图形库的应用方法

1、Graphwin对象

一个程序可以定义任意数量的窗体
 GraphWin()
 默认标题是“Graphics Window”
 默认大小为200*200

2、图形对象
 点、 线段、 圆、 椭圆、 矩形、 多边形以及文本
 默认初始化
 黑色边框
 没有被填充

3、图形颜色

Python中颜色由字符串指定
 很多颜色具有不同深浅
 红色逐渐加深
 ‘red1’ ‘red2’ ‘red3’ ‘red4

color_rgb(red,green,blue)函数
 设定颜色数值获得颜色
 三个参数为0-255范围内的整数
 返回一个字符串
color_rgb(255,0,0) 亮红色，
color_rgb(130,0,130) 中度洋红色

 from graphics import *

 def convert(input):
     celsius = eval(input.getText())    # 输入转换
     fahrenheit = 9.0/5.0 * celsius + 32
     return fahrenheit 

 #颜色变化算法
 def colorChange(win,input):
     cnum = eval(input.getText())
     weight =cnum / 100.0
     newcolor =color_rgb(int(255*weight),int(66+150*(1-weight)),int(255*(1-weight)))#算法核心
     win.setBackground(newcolor)

 def main():
     win = GraphWin("Celsius Converter", 400, 300)
     win.setCoords(0.0, 0.0, 3.0, 4.0)

     # 绘制输入接口，三行提示
     Text(Point(1,3),
          " Celsius Temperature:").draw(win)
     Text(Point(2,2.7),
          " (Please input 0.0-100.0 )").draw(win)
     Text(Point(1,1),
          "Fahrenheit Temperature:").draw(win)

     input = Entry(Point(2,3), 5)
     input.setText("0.0")
     input.draw(win)

     output = Text(Point(2,1),"")
     output.draw(win)

     button = Text(Point(1.5,2.0),"Convert It")
     button.draw(win)

     rect = Rectangle(Point(1,1.5), Point(2,2.5))
     rect.draw(win)
     # 等待鼠标点击
     win.getMouse()
     print(win.getMouse())
     result = convert(input)    # 转换输入
     output.setText(result)    # 显示输出
     # 改变颜色
     colorChange(win,input)
     # 改变按钮字体
     button.setText("Quit")
     # 等待点击事件，退出程序
     win.getMouse()
     win.close()

 if __name__ == '__main__':
     main()

五、turtle库

Turtle 库
 Python内置图形化模块

 from turtle import *

 def main():
         pensize(3)
         penup()
         goto(-200,-50)
         pendown()
         begin_fill()
         color("red")
         circle(40,steps=3)
         end_fill()

         pensize(3)
         penup()
         goto(-100,-50)
         pendown()
         begin_fill()
         color("green")
         circle(40,steps=4)
         end_fill()

         pensize(3)
         penup()
         goto(0,-50)
         pendown()
         begin_fill()
         color("blue")
         circle(40,steps=5)
         end_fill()

         pensize(3)
         penup()
         goto(100,-50)
         pendown()
         begin_fill()
         color("yellow")
         circle(40,steps=6)
         end_fill()

         pensize(3)
         penup()
         goto(200,-50)
         pendown()
         begin_fill()
         color("purple")
         circle(40)
         end_fill()

         color("green")
         penup()
         goto(-100,50)
         pendown()
         write(("cool colorful shapes"),
               font=("Times",18,"bold"))
         hideturtle()

 if __name__=="__main__":
         main()
                    

六、tkinter库的聊天界面

（1）

 from tkinter import *
 import time

 def main():

   def sendMsg():#发送消息
     strMsg = '我:' + time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",
                                   time.localtime()) + '\n '
     txtMsgList.insert('0.0', strMsg, 'greencolor')#END,文本结尾，也即开头。后面是标签名称
     txtMsgList.insert('0.0', txtMsg.get('0.0', END))#"0.0",文本开头
     txtMsg.delete('0.0', END)

   def cancelMsg():#取消消息
     txtMsg.delete('0.0', END)

   def sendMsgEvent(event): #发送消息事件
     if event.keysym == "Up":
       sendMsg()

   #创建窗口
   t = Tk()
   t.title('与python聊天中')

   #创建frame容器
   frmLT = Frame(width=500, height=320, bg='white')
   frmLC = Frame(width=500, height=150, bg='white')
   frmLB = Frame(width=500, height=30)
   frmRT = Frame(width=200, height=500)

   #创建控件
   txtMsgList = Text(frmLT)
   txtMsgList.tag_config('greencolor', foreground='red')#创建tag,
                                                         #"greencolor"是名称，后面是颜色
   txtMsg = Text(frmLC);
   txtMsg.bind("<KeyPress-Up>", sendMsgEvent)
   btnSend = Button(frmLB, text='发 送', width = 8, command=sendMsg)
   btnCancel = Button(frmLB, text='取消', width = 8, command=cancelMsg)
   imgInfo = PhotoImage(file = "python_logo.gif")
   lblImage = Label(frmRT, image = imgInfo)
   lblImage.image = imgInfo

   #窗口布局columnspan选项可以指定控件跨越多列显示，
   #而rowspan选项同样可以指定控件跨越多行显示。
   frmLT.grid(row=0, column=0, columnspan=2, padx=1, pady=3)
   frmLC.grid(row=1, column=0, columnspan=2, padx=1, pady=3)
   frmLB.grid(row=2, column=0, columnspan=2)
   frmRT.grid(row=0, column=2, rowspan=3, padx=2, pady=3)
   #固定大小
   frmLT.grid_propagate(0)
   frmLC.grid_propagate(0)
   frmLB.grid_propagate(0)
   frmRT.grid_propagate(0)

   btnSend.grid(row=2, column=0)
   btnCancel.grid(row=2, column=1)
   lblImage.grid()
   txtMsgList.grid()
   txtMsg.grid()

   #主事件循环
   t.mainloop()

 if __name__ == '__main__':
     main()

利用grid(),对界面进行布局

tag()设置标签格式（颜色）

time（）输出时间

insert()一定要注意，是从开头插入还是末尾插入，否则就出现了上述的情况，新输入的在上方

更改如下

 from tkinter import *
 import time

 def main():

   def sendMsg():#发送消息
     strMsg = '我:' + time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",
                                   time.localtime()) + '\n '
     print(strMsg)
     txtMsgList.insert(END, strMsg,"greencolor")#插入年月日
     txtMsgList.insert(END, txtMsg.get('0.0', END))#输入的内容,0.0表示文本开始
     txtMsg.delete('0.0', END)#删除中间刚输入的内容

   def cancelMsg():#取消消息
     txtMsg.delete('0.0', END)

   def sendMsgEvent(event): #发送消息事件:
     if event.keysym == "Up":
       sendMsg()

   #创建窗口
   t = Tk()
   t.title('与python聊天中')

   #创建frame容器
   frmLT = Frame(width=500, height=320, bg='white')
   frmLC = Frame(width=500, height=150, bg='white')
   frmLB = Frame(width=500, height=30)
   frmRT = Frame(width=200, height=500)

   #创建控件
   txtMsgList = Text(frmLT)
  # txtMsgList.tag_config('greencolor', foreground='#008C00')#创建tag
   txtMsg = Text(frmLC);
   txtMsg.bind("<KeyPress-Up>", sendMsgEvent)

   #发送取消按钮和图片
   btnSend = Button(frmLB, text='发 送', width = 8, command=sendMsg)
   btnCancel = Button(frmLB, text='取消', width = 8, command=cancelMsg)
   imgInfo = PhotoImage(file = "python_logo.gif")
   lblImage = Label(frmRT, image = imgInfo)
   lblImage.image = imgInfo

   #窗口布局columnspan选项可以指定控件跨越多列显示，
   #而rowspan选项同样可以指定控件跨越多行显示。
   frmLT.grid(row=0, column=0,columnspan=2, padx=1, pady=3)
   frmLC.grid(row=1, column=0, columnspan=2,padx=1, pady=3)
   frmLB.grid(row=2, column=0,columnspan=2)
   frmRT.grid(row=0, column=2, columnspan=2,rowspan=3, padx=2, pady=3)
   #固定大小
   frmLT.grid_propagate(0)
   frmLC.grid_propagate(0)
   frmLB.grid_propagate(0)
   frmRT.grid_propagate(0)

    #按钮和图片
   btnSend.grid(row=2,column=0)
   btnCancel.grid(row=2,column=1)
   lblImage.grid()

   txtMsgList.grid()
   txtMsg.grid()

   #主事件循环
   t.mainloop()

 if __name__ == '__main__':
     main()