Python graphics、tkinter 画回归线

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前言

写 Python 题时遇到一道绘制回归线的题目。要求点击数据点输入进行绘制，我用 graphics 完成了。但是，这样输入并不精确，加上高中受到线性回归方程那庞大计算量的折磨，于是想写个能输数据的程序玩玩。迫于 graphics 没有监听按钮的功能，并且如果按题目要求那样点击左下角来结束体验太差。最后想到了GUI编程，学习了 tkinter 后用它来完成。大家也可以使用 wxPython 、Jython 等进行图形化编程。Jython 利用 Java 的 Swing 和 AWT 进行编程，似乎还挺有意思。下面给出代码，解释都写在代码块中了，供大家参考学习。

题目

编写一个程序，以图形化的方式绘制回归线，即通过一个点集的最佳拟合线。首先要求用户通过在图形窗口中点击，指定数据点。为了表示输入结束，将一个标有 “Done” 的小矩形放在窗口的左下角。当用户在该矩形内点击时，程序将停止收集数据点。

当用户点击数据点时，程序应将它绘制在图形窗口中，并记录输入值的计数，以及 x，y，x² 和 xy 值的不断增长的总和。当用户点击 “Done” 矩形内部时，程序随后计算窗口左边缘和右边缘的 x 值对应的 y 值，以计算穿越窗口的回归线的端点。线绘制后，程序将暂停并等待另一次鼠标点击，然后关闭窗口并退出。

graphics版

from graphics import *

# 储存 x 的值
value_x = []
# 储存 y 的值
value_y = []
# 创建窗口
win = GraphWin("WDBM", 500, 500)


# graphics 中不提供窗口放置位置设定
# 查看 GraphWin 源码(ctrl + 点击 GraphWin)可以看到这么一行
# master = tk.Toplevel(_root)
# 于是我们可以利用一下它来设置位置
# win.master.geometry("500x500+200+100")
# 在下面的tkinter使用中也会看到它
# 在源码中可以看到 GraphWin 其实派生自 tk.Canvas


def win_draw():
    Text(Point(250, 15), "请在下面指定数据点").draw(win)
    # 左下角的 Done 用于结束输入
    Rectangle(Point(0, 500), Point(50, 470)).draw(win)
    Text(Point(25, 485), "Done").draw(win)


# 输入数据点
def enter():
    while True:
        dot = win.getMouse()
        x = dot.getX()
        y = dot.getY()
        # 如果点到左下角的 Done 则进行计算绘画
        if 0 <= x <= 50 and 470 <= y <= 500:
            cal()
            break
        # 没点到 Done 时, 绘画点并保存点的坐标值
        Point(x, y).draw(win)
        value_x.append(x)
        value_y.append(y)


# 计算结果
def cal():
    # 点的数量
    count = len(value_x)
    # 套公式计算
    sum_xy = sum(map(lambda x, y: x * y, value_x, value_y))
    sum_x2 = sum(map(lambda x: x ** 2, value_x))
    ave_x = sum(value_x) / count
    ave_y = sum(value_y) / count
    m = (sum_xy - count * ave_x * ave_y) / (sum_x2 - count * ave_x ** 2)
    # x = 0 时, y 的值 (左边框)
    y0 = ave_y - m * ave_x
    # x = 500 时, y 的值 (右边框)
    y500 = ave_y + m * (500 - ave_x)
    # 画出最终结果
    line_draw(y0, y500)


def line_draw(y0, y500):
    Line(Point(0, y0), Point(500, y500)).draw(win)


# 将函数放在一起进行调用
def main():
    win_draw()
    enter()
    # 绘画完等待再次点击结束程序
    win.getMouse()


# 调用函数
main()

tkinter版

from tkinter import *
from tkinter import messagebox

# 储存 x 的值
value_x = []
# 储存 y 的值
value_y = []
# 新建窗口
win = Tk()
# AxB 设置窗口大小('x'是字母) +x+y后面设置窗口左上角位置为(x, y)
win.geometry("500x500+200+100")
# 给窗口来个名字
win.title("WDBM")
# x、y 输入框 放在外部不放函数里便于取值操作
# 这里的 width 以字符为单位,下面的输入框宽度为6个字符的宽度
get_x = Entry(win, width=6)
get_y = Entry(win, width=6)
# #A2A2A2后为十六位颜色代码
canvas = Canvas(win, width=430, height=430, background="#A2A2A2")
# 用于显示已输入的数据
text_x = Text(win, width=55, height=1)
text_y = Text(win, width=55, height=1)
# 用于显示计算结果方程
text_result = Text(win, width=30, height=1)


# 开启主循环, 让窗口显示状态，但我们不能放在这
# 需要放在尾巴, 不然东西显示不出来
# win.mainloop()


def win_draw():
    # 宽度和高度同Entry
    # place() -> 指定组件大小以及摆放位置
    # 还有两种布局管理器为pack()、grid()
    # command 即监听器, 当点击按钮时会触发 cal()
    Button(win, text="DONE", width=4, height=1, background="#A3A3A3",
           command=cal).place(x=6, y=460)
    Label(win, text="X :").place(x=20, y=10)
    Label(win, text="Y :").place(x=20, y=40)
    get_x.place(x=40, y=10)
    get_y.place(x=40, y=40)
    text_x.place(x=90, y=10)
    text_y.place(x=90, y=40)
    canvas.place(x=60, y=60)
    text_result.place(x=10, y=60)


def get_xy(event):
    #  从输入框取得输入的值
    x = get_x.get()
    y = get_y.get()
    #  判断输入的是不是数字, 不是的话就触发警告提示
    if x.isdigit() and y.isdigit():
        text_x.insert(END, x + " ")
        text_y.insert(END, y + " ")
        value_x.append(float(x))
        value_y.append(float(y))
    else:
        warn()
        return


def warn():
    # 使用消息对话框控件, 提示输入错误
    messagebox.showwarning(title="输入错误警告", message="请输入数字")


# 计算结果
def cal():
    print(value_x)
    print(value_y)
    # 点的数量
    count = len(value_x)
    # 套公式计算
    sum_xy = sum(map(lambda x, y: x * y, value_x, value_y))
    sum_x2 = sum(map(lambda x: x ** 2, value_x))
    ave_x = sum(value_x) / count
    print(ave_x)
    ave_y = sum(value_y) / count
    print(ave_x)
    m = (sum_xy - count * ave_x * ave_y) / (sum_x2 - count * ave_x ** 2)
    # x = 0 时, y 的值 (画布左边)
    y0 = ave_y - m * ave_x
    # x = 430 时, y 的值 (画布右边)
    y430 = ave_y + m * (430 - ave_x)
    # 画出最终结果
    line_draw(y0, y430)
    # 显示计算结果方程
    text_result.insert(END, "y={:.2f}+{:.2f}(x-{:.2f})".format(ave_y, m, ave_x))


# from graphics import Point, Line
# Line(Point(0, y0), Point(500, y500)).draw(win)
# tkinter 里画图要使用 canvas, 用上面这个会报错
def line_draw(y0, y430):
    # 在画布中以画布左上角为(0, 0) 我们需要对计算出来的线做个翻转
    # canvas.create_line(0, y0, 430, y430)
    canvas.create_line(0, 430 - y0, 430, 430 - y430)


def main():
    win_draw()
    # 将回车键与 get_xy() 函数绑定, 按下回车键时触发get_xy()函数
    win.bind("", get_xy)


main()
win.mainloop()

最后

文章就到这，希望对你有帮助，如有误欢迎指出，拜拜!