#在GUI中导入数据并画图-tkinter & matplotlib

基本思路

最近学习用tkinter进行GUI编程，通过制作一个GUI界面，其中可以在电脑本地文件夹中导入csv数据，然后在GUI中嵌入利用matplotlib对csv文件中数据所作的图。

具体项目

本地电脑中有类似于如下的csv原始文件，其中存有各种材料在不同波长下材料的折射率和消光系数的数据。如下图所示为硅的折射率和消光系数数据。

本地csv文件

这种csv文档中，数据的保存方式如下，一共三列数据，分别对应波长Wavelength，折射率N和消光系数K。

csv文件中数据

因此，本项目的主要目标为：

• 在GUI界面中具有一个按钮，点击后可以打开本地文件夹，选择文件
• 一个文本框，选择文件后，文本框中显示文件路径
• 一个按钮，点击可以进行图形绘制
• 两个图像绘制框，一个显示不同波长下的NK，一个显示不同波长下的布儒斯特角数值，布儒斯特角通过计算得到

代码及解释

import tkinter as tk
from tkinter import filedialog
from tkinter import messagebox
from matplotlib.pyplot import Figure
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
import pandas as pd
import numpy as np


class Application(tk.Tk):

    def __init__(self):
        super().__init__() # 有点相当于tk.Tk()        
        self.createWidgets()

    def createWidgets(self):
        self.title('Brewster Angle Calculator')
        self.columnconfigure(0, minsize=500)
        # 定义一些变量
        self.entryvar = tk.StringVar()

        # 先定义顶部Frame，用来放置下面的部件
        topframe = tk.Frame(self, height=80)
        topframe.pack(side=tk.TOP)
        
        # 顶部区域（四个部件）
        glabel = tk.Label(topframe, text='当前文件夹:')
        gentry = tk.Entry(topframe, textvariable=self.entryvar)
        gbutton = tk.Button(topframe, command=self.__openfile, text='选择文件')
        gbutton2 = tk.Button(topframe, command=self.draw, text='画图')

        # -- 放置位置
        glabel.grid(row=0, column=0, sticky=tk.W)
        gentry.grid(row=0, column=1)
        gbutton.grid(row=0, column=2)
        gbutton2.grid(row=0, column=3)   
        
        fig1 = Figure(figsize=(5,4), dpi=100)
        self.ax1 = fig1.add_subplot(111)
        self.ax3 = self.ax1.twinx()

        self.canvas1 = FigureCanvasTkAgg(fig1, master=self)
        self.canvas1.get_tk_widget().pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=1)
        self.canvas1._tkcanvas.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=1)

        fig2 = Figure(figsize=(5,4), dpi=100)
        self.ax2 = fig2.add_subplot(111)
        self.canvas2 = FigureCanvasTkAgg(fig2, master=self)
        self.canvas2.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=1)
        self.canvas2._tkcanvas.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.BOTH, expand=1)

        
    def __openfile(self):
        '''打开文件的逻辑'''
        
        self.filename = filedialog.askopenfilename(title='打开csv文件', filetype=[('csv', '*.csv')]) # 打开文件对话框
        self.entryvar.set(self.filename) # 设置变量entryvar，等同于设置部件Entry
        
        if not self.filename:
            messagebox.showwarning('警告', message='未选择文件！')  # 弹出消息提示框
                 
    def draw(self):
        '''绘图逻辑'''
        self.data = pd.read_csv(self.filename)
        wavelength = self.data['Wavelength']
        N = self.data['N']
        K = self.data['K']
        BrewsterAngle = np.arctan(N) * 180 / np.pi
        
        self.ax1.clear()                  # 清除原来的Axes区域
        self.ax1.plot(wavelength, N, 'r', linewidth=3)  # 重新画
        self.ax3.plot(wavelength, K, 'b', linewidth=3)
        self.canvas1.draw()

        self.ax2.clear()                  # 清除原来的Axes区域
        self.ax2.plot(wavelength, BrewsterAngle, 'g', linewidth=3)  # 重新画
        self.canvas2.draw()

        self.ax1.set_xlabel('Wavelength(nm)')
        self.ax1.set_ylabel('N')
        self.ax3.set_ylabel('K')        
        self.ax2.set_xlabel('Wavelength(nm)')
        self.ax2.set_ylabel('Brewster Angle(Degree)')

    def addmenu(self, Menu):
        '''添加菜单'''
        Menu(self)
             
class MyMenu():
    def __init__(self, root):
        '''初始化菜单'''
        self.menubar = tk.Menu(root) # 创建菜单栏
        
        # 创建“帮助”下拉菜单
        helpmenu = tk.Menu(self.menubar, tearoff=0)
        helpmenu.add_command(label="关于", command=self.help_about)
        
        # 将前面菜单加到菜单栏
        self.menubar.add_cascade(label="帮助", menu=helpmenu)
        
        # 最后再将菜单栏整个加到窗口 root
        root.config(menu=self.menubar)
        
    def help_about(self):
        messagebox.showinfo('关于', '作者：Hunter \n verion 1.0 \n 感谢您的使用！ \n [email protected] ')  # 弹出消息提示框
        
    
if __name__ == '__main__':
    # 实例化Application
    app = Application()
    
    # 添加菜单:
    app.addmenu(MyMenu)
    
    # 主消息循环:
    app.mainloop()

结果

• 运行程序

  
  
  初始界面

• 导入数据

  
  
  得到文件路径

• 画图

  
  
  完成的绘图