Python GUI编程之Tkinter
一、简介
Tkinter是Python中最常用的GUI模块之一，它是Python自带的标准GUI库。Tkinter提供了一些UI控件，例如按钮、标签、文本框、下拉框、列表框、滚动条等等，可以用于创建各种GUI应用程序。Tkinter使用Tcl/Tk作为底层图形库，因此可以在多个平台上运行。
我们将根据功能划分从安装和环境配置、基本控件、布局管理、高级控件、事件处理、样式和主题等五个方面来介绍Tkinter。最后给出一个计算器的实例来巩固这些知识点。
二、安装和环境配置
在Python 2.x版本中，Tkinter的名称为Tkinter；在Python 3.x版本中，Tkinter的名称为tkinter。因为Tkinter是Python的标准库，所以一般情况下不需要额外安装。如果需要安装Tkinter，可以使用以下命令：
bash
# Ubuntu/Debiansudo apt-get install python3-tk
# CentOS/RHEL
sudo yum install python3-tkinter
# macOS三、基本控件
Tkinter提供了一些基本控件，可以用于创建各种GUI应用程序。以下是一些常见的基本控件：
| 控件名 |
功能 |
控件名 |
功能 |
| Label |
用于显示文本或图像 |
Entry |
用于输入单行文本 |
| Button |
用于触发事件 |
Text |
用于输入多行文本 |
| Checkbutton |
用于选择一个或多个选项 |
Scale |
用于选择一个范围内的值 |
| Radiobutton |
用于选择一个选项 |
Listbox |
用于显示列表 |
| Combobox |
用于显示下拉列表 |
每个控件都有一些属性、方法和事件，可以通过官方文档或其他资料进行深入学习。以下是一个使用基本控件的例子：
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("My Window")
root.geometry("300x200")
# 添加Label
label = tk.Label(root, text="Hello, Tkinter!")
label.pack()
# 添加Button
def button_click():
print("Button clicked!")
button = tk.Button(root, text="Click me!", command=button_click)
button.pack()
# 添加Entry
entry = tk.Entry(root)
entry.pack()
# 添加Text
text = tk.Text(root)
text.pack()
# 添加Checkbutton
checkbutton_var = tk.BooleanVar()
checkbutton_var.set(False)
checkbutton = tk.Checkbutton(root, text="Check me!", variable=checkbutton_var)
checkbutton.pack()
# 添加Radiobutton
radiobutton_var = tk.StringVar()
radiobutton_var.set("Option 1")
radiobutton1 = tk.Radiobutton(root, text="Option 1", variable=radiobutton_var, value="Option 1")
radiobutton2 = tk.Radiobutton(root, text="Option 2", variable=radiobutton_var, value="Option 2")
radiobutton1.pack()
radiobutton2.pack()
# 添加Scale
scale_var = tk.DoubleVar()四、布局管理
当我们在Tkinter中创建GUI应用程序时，布局管理是非常重要的一部分。布局管理器用于将控件放置在窗口中，并决定它们的位置和大小。Tkinter提供了三种主要的布局管理器：Pack、Grid和Place。
Pack布局管理器是最简单的布局管理器之一。它按照添加控件的顺序，将它们放置在窗口中。Pack布局管理器有三个主要的选项：
- side：控件的放置方向，可以是TOP、BOTTOM、LEFT或RIGHT。
- fill：控件的填充方式，可以是NONE、X、Y或BOTH。
- expand：控件是否扩展，可以是True或False。
例如，下面的代码将创建两个Button控件，一个放在顶部，一个放在底部，并且它们都扩展到窗口的宽度。
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
button1 = tk.Button(root, text="Button 1")
button1.pack(side="top", fill="both", expand=True)
button2 = tk.Button(root, text="Button 2")
button2.pack(side="bottom", fill="both", expand=True)
root.mainloop()Grid布局管理器是一种二维的网格布局，它能够将控件放置在行列交叉点上。通过指定控件所在的行和列，可以轻松地使用Grid布局管理器进行布局。
例如，以下代码将创建三个Label控件，分别放置在第一行第一列、第二行第一列和第二行第二列。
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
label1 = tk.Label(root, text="Label 1")
label1.grid(row=0, column=0)
label2 = tk.Label(root, text="Label 2")
label2.grid(row=1, column=0)
label3 = tk.Label(root, text="Label 3")
label3.grid(row=1, column=1)
root.mainloop()Place布局管理器是一种非常灵活的布局管理器，它允许您精确地指定控件的位置和大小。Place布局管理器有两个主要选项：x和y，它们用于指定控件左上角的坐标。
例如，以下代码将创建一个Label控件，并将其放置在窗口的中心：
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
label = tk.Label(root, text="Hello, Tkinter!")
label.place(relx=0.5, rely=0.5, anchor="center")五、高级控件
Tkinter提供了一些高级控件，可以用于创建更加复杂和丰富的GUI应用程序。本节将介绍Canvas、Listbox、Treeview和Menu控件。
1. Canvas
Canvas控件是一个矢量图形编辑器，可以用于绘制图形、文本和位图。它提供了一些方法和工具，可以创建复杂的图形效果。
| Canvas控件的属性 |
作用 |
Canvas控件的方法 |
作用 |
| background |
背景颜色 |
create_arc() |
创建弧形 |
| bd |
边框宽度 |
create_bitmap() |
创建位图 |
| relief |
边框样式 |
create_line() |
创建线条 |
| width |
宽度 |
create_oval() |
创建椭圆 |
| height |
高度 |
create_polygon() |
创建多边形 |
| create_rectangle() |
创建矩形 |
||
| create_text() |
创建文本 |
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("Canvas Example")
root.geometry("300x200")
canvas = tk.Canvas(root, bg="white", width=200, height=100)
canvas.pack()
# 创建椭圆
canvas.create_oval(50, 20, 150, 80, fill="yellow")
# 创建文本
canvas.create_text(100, 50, text="Hello, Canvas!", font=("Arial", 14))
root.mainloop()2. Listbox
Listbox控件是一个列表框，可以用于显示一组项目，并允许用户选择其中一个或多个项目。它提供了一些方法和事件，可以处理列表框中的项目。
| Listbox控件的属性 |
作用 |
Listbox控件的方法 |
作用 |
| background |
背景颜色 |
insert() |
插入项目 |
| bd |
边框宽度 |
delete() |
删除项目 |
| relief |
边框样式 |
get() |
获取项目 |
| selectbackground |
选中背景颜色 |
activate() |
激活项目 |
| selectmode |
选择模式 |
curselection() |
取当前选择的项目下标 |
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("Listbox Example")
root.geometry("300x200")
listbox = tk.Listbox(root, bg="white", selectmode=tk.MULTIPLE)
listbox.pack()
# 添加项目
listbox.insert(1, "Item 1")
listbox.insert(2, "Item 2")
listbox.insert(3, "Item 3")
root.mainloop()3. Treeview
Treeview控件是一个树形列表框，可以用于显示层次结构的数据。它提供了一些方法和事件，可以处理树形列表框中的数据。
| Treeview控件的属性 |
作用 |
Treeview控件的方法 |
作用 |
| columns |
列名 |
insert() |
插入数据 |
| displaycolumns |
显示列名 |
delete() |
删除数据 |
| height |
高度 |
item() |
获取数据 |
| selectmode |
选择模式 |
selection() |
获取当前选择的数据 |
import tkinter as tk
import tkinter.ttk as ttk
root = tk.Tk()
root.title("Treeview Example")
root.geometry("300x200")
treeview = ttk.Treeview(root, columns=("Name", "Age"))六、事件处理
事件是Tkinter中的重要概念，它表示用户与应用程序交互产生的各种动作，例如鼠标点击、键盘输入、窗口大小调整等等。Tkinter提供了事件处理机制，可以通过绑定事件和回调函数来处理事件。
1. 绑定事件
绑定事件的方法是在控件上调用bind()方法，例如：
python
button = tk.Button(root, text="Click me!")
button.bind("", button_click) 其中，第一个参数是事件的名称，第二个参数是回调函数。事件名称可以是各种事件，例如鼠标点击、键盘输入、窗口大小调整等等。回调函数是在事件发生时自动调用的函数，它可以获取事件的相关信息，例如鼠标位置、键盘输入、事件类型等等。可以使用bind()方法为多个事件绑定同一个回调函数，例如：
python
entry = tk.Entry(root)
entry.bind("", entry_submit)
entry.bind("", entry_focus_in)
entry.bind("", entry_focus_out) 上面的代码为一个文本框绑定了三个事件，分别是回车键输入、获取焦点和失去焦点。对于每个事件，都调用了不同的回调函数。
2. 回调函数
回调函数是在事件发生时自动调用的函数，它可以获取事件的相关信息，例如鼠标位置、键盘输入、事件类型等等。回调函数的定义方式可以是普通函数或lambda表达式，例如：
python
def button_click(event):
print("Button clicked!")
entry.bind("", lambda event: entry_submit(event, arg1, arg2)) 其中，event是事件对象，可以用来获取事件的相关信息。lambda表达式可以带有额外的参数，例如arg1和arg2。
3. 事件类型
Tkinter支持各种事件类型，例如：
- 鼠标事件：Button-1、Button-2、Button-3、Double-Button-1、Double-Button-2、Double-Button-3、Motion、Enter、Leave等等
- 键盘事件：KeyPress、KeyRelease等等
- 窗口事件：Configure、Activate、Deactivate等等
- 其他事件：FocusIn、FocusOut、Timer、VirtualEvent等等
可以在官方文档中查看所有支持的事件类型和详细说明。
4. 示例
下面是一个简单的示例，演示如何使用事件处理机制：
python
import tkinter as tk
def button_click(event):
print("Button clicked!")
def entry_submit(event):
print("Entry submitted:", event.widget.get())
root = tk.Tk()
root.title("Event Handling")
root.geometry("300x200")
# 添加按钮
button = tk.Button(root, text="Click me!")
button.bind("", button_click)
button.pack()
# 添加文本框
entry = tk.Entry(root)
entry.bind("", entry_submit)
entry.pack()
root.mainloop() 上面的代码创建了一个窗口，包含一个按钮和一个文本框。当用户点击按钮时，回调函数button_click()会被调用。当用户在文本框中输入回车键时，回调函数entry_submit()会被调用，输出文本框中的内容。
七、样式和主题
1. 样式
样式是Tkinter中控件的外观和风格，可以通过设置控件的样式来改变其外观。Tkinter提供了一个样式管理器，可以用来管理和应用样式。
以下是一个使用样式的例子：
python
import tkinter as tkfrom tkinter import ttk
root = tk.Tk()
# 创建样式
style = ttk.Style(root)
style.configure("My.TButton", font=("Helvetica", 14))
# 添加按钮
button = ttk.Button(root, text="Click me!", style="My.TButton")
button.pack()
root.mainloop()在上面的例子中，首先创建了一个样式管理器，并使用configure()方法设置了一个名为"My.TButton"的样式，该样式设置了按钮的字体为Helvetica 14号。然后创建了一个按钮，并将其样式设置为"My.TButton"。
2.主题
主题是Tkinter中控件的颜色和外观的集合，可以通过设置主题来改变所有控件的颜色和外观。Tkinter提供了一些内置的主题，也可以自定义主题。以下是一个使用主题的例子：
python
import tkinter as tkfrom tkinter import ttk
root = tk.Tk()
# 设置主题
style = ttk.Style()
style.theme_use("clam")
# 添加按钮
button = ttk.Button(root, text="Click me!")
button.pack()
root.mainloop()在上面的例子中，首先创建了一个样式管理器，并使用theme_use()方法设置主题为"clam"。然后创建了一个按钮，该按钮使用了主题中的默认样式。可以通过查看Tkinter官方文档或其他资源了解更多关于样式和主题的内容。
八、实战项目：一个计算器。
1. 需求
实现一个简单的计算器，可以进行加、减、乘、除四种基本运算，支持小数和负数运算。
2. 实现方法
2.1 界面设计
使用Tkinter中的布局管理器实现计算器的界面布局，包括一个文本框和多个按钮。
import tkinter as tk
class Calculator:
def __init__(self):
self.root = tk.Tk()
self.root.title("Calculator")
# 创建文本框
self.textbox = tk.Entry(self.root, width=30, font=("Arial", 16))
self.textbox.grid(row=0, column=0, columnspan=4, padx=10, pady=10)
# 创建按钮
self.create_button("7", 1, 0)
self.create_button("8", 1, 1)
self.create_button("9", 1, 2)
self.create_button("/", 1, 3)
self.create_button("4", 2, 0)
self.create_button("5", 2, 1)
self.create_button("6", 2, 2)
self.create_button("*", 2, 3)
self.create_button("1", 3, 0)
self.create_button("2", 3, 1)
self.create_button("3", 3, 2)
self.create_button("-", 3, 3)
self.create_button("0", 4, 0)
self.create_button(".", 4, 1)
self.create_button("C", 4, 2)
self.create_button("+", 4, 3)
self.create_button("=", 5, 0, columnspan=4)
def create_button(self, text, row, column, rowspan=1, columnspan=1):
button = tk.Button(self.root, text=text, width=7, height=2, font=("Arial", 16))
button.grid(row=row, column=column, rowspan=rowspan, columnspan=columnspan, padx=5, pady=5)
def run(self):
self.root.mainloop()
if __name__ == "__main__":
calculator = Calculator()
calculator.run()2.2 实现计算功能
在按钮的事件处理函数中实现计算功能，使用eval函数计算表达式的值。
import tkinter as tk
class Calculator:
def __init__(self):
self.root = tk.Tk()
self.root.title("Calculator")
# 创建文本框
self.textbox = tk.Entry(self.root, width=30, font=("Arial", 16))
self.textbox.grid(row=0, column=0, columnspan=4, padx=10, pady=10)
# 创建按钮
self.create_button("7", 1, 0)
self.create_button("8", 1, 1)
self.create_button("9", 1, 2)
self.create_button("/", 1, 3)
self.create_button("4", 2, 0)
self.create_button("5", 2, 1)
self.create_button("6", 2, 2)
self.create_button("*", 2, 3)
self.create_button("1", 3, 0)
self.create_button("2", 3, 1)
self.create_button("3", 3, 2)
self.create_button("-", 3, 3)
self.create_button("0", 4, 0)
self.create_button(".", 4, 1)
self.create_button("C", 4, 2)
self.create_button("+", 4, 3)
self.create_button("=", 5, 0, columnspan=4, command=self.calculate)
def create_button(self, text, row, column, rowspan=1, columnspan=1, command