Python绘图系统18：导入txt格式数据

Python绘图系统：

• 从0开始的3D绘图系统一套3D坐标，多个函数散点图、极坐标和子图
• 自定义控件：绘图风格风格控件定制绘图风格
• 坐标设置进阶：动态更新组件导入外部文件导入txt

简单的数据导入

由于我们设置了两种导入数据的方式，一种简单的，一种复杂的。如果用复杂的，那么就需要设计一个参数对话框，并获取相关参数；如果用简单的，那么只需沿用之前设置的参数就可以了。

这隐含着一个必选的方案，即设计几个类成员，用于存放这些参数。最好的地方当然是放在initVar函数中

def initVar(self, mode):
    self.txtPara = {}
    self.binPara = {}
    self.FILES = [('文本文件', 'txt'), ('文本文件', 'csv'),
                ('二进制文件', 'bin')]
    # ...

由于目前只对文本文件和二进制有兴趣，所以参数列表也只用了两个。

接下来先设计简单的数据导入函数

def btnImportSimple(self, evt):
    f = askopenfilename(filetypes=self.FILES)
    self.data = np.genfromtxt(f, **self.txtPara)
    self.showImData()

def showImData(self):
    tmp = self.data.reshape(-1)[:10].astype(str)
    self.imText.set(", ".join(tmp.tolist()))

其中showImData可以展示前10个数值，效果如下

genfromtxt的参数

复杂文本数据的导入，需要一个参数对话框，我们使用的genfromtxt的常用参数大致有下面这些

genfromtxt(fname，dtype，comments，delimiter，skipd_header，skip_fonter，converters，missing_values，filling_values，usecols，names, autostrip，**kwarg)

其中，大部分参数与loadtxt中含义相同，其他参数的含义如下。

参数	类型	含义
fname	字符串	文件名
dtype	字符串	读取后的数据类型
comments	字符串	注释标识符，加载时会自动忽略注释标识符后的字符串
delimiter	字符串	分割符，为整数时表示元素最大宽度
skip_header	数值	跳过文件头部的字符行数
skip_footer	字数值	跳过文件尾部字符串行数
missing_values	字符串	指定数组中忽略的值
filling_values	字符串	指定某个值用于替代忽略值
autostrip	布尔	为True时可自动去除变量首尾的空格
converters	字典或函数	用以转化数据格式
usecols	数值	使用的列号
encoding	字符串	编码方式

据此先设计一个翻译字典，以便于文件对话框使用

self.TXTLABEL = {
    "comments" : "注释标识",
    "delimiter" : "分割符号",
    "skip_header" : "文首跳过行数",
    "skip_footer" : "文尾舍弃行数",
    "missing_values" : "指定忽略值",
    "filling_values" : "忽略值替代为",
    "autostrip" : "去除首尾空格",
    "usecols" : " 使用的列号",
    "encoding" : "编码方式",
}

为了实现这些功能的顺利输入，可以设计一个字典参数对话框。然后就可以更改高级文本的导入代码了，有关参数对话框，可参考这篇：tkinter自定义参数对话框

考虑到这里面有一些参数是整型，所以要在得到数据之后对数据类型进行转换

def btnImportComplex(self, evt):
    f = askopenfilename(filetypes=self.FILES)
    if f.endswith('.txt'):
        self.txtImport(f)

def txtImport(self, fileName):
    dct = {v:"" for v in self.TXTLABEL.values()}
    AskDct(dct)
    for key in dct:
        if dct[key] == "":
            continue
        if key in ["skip_header", "skip_footer", "usecols"]:
            dct[key] = int(dct[key])
        self.txtPara[key] = dct[key]
    self.data = np.genfromtxt(fileName, **self.txtPara)
    self.showImData()

源代码

import tkinter as tk
import tkinter.ttk as ttk
from tkinter.filedialog import askopenfilename

import numpy as np

# 字典参数对话框
class AskDct(tk.Tk):
    def __init__(self, dct):
        super().__init__()
        self.title("请输入参数")
        self.dct = dct
        self.initWidgets()
        self.mainloop()

    def initWidgets(self):
        self.varDct = {}
        for i,key in enumerate(self.dct):
            self.varDct[key] = tk.StringVar()
            self.varDct[key].set(self.dct[key])
            frm = tk.Frame(self)
            frm.pack(side=tk.TOP)
            ttk.Label(frm, text=key, width=10).pack(side=tk.LEFT, pady=2)
            ttk.Entry(frm, width=20,
                textvariable=self.varDct[key]).pack(side=tk.LEFT, pady=2)

        frm = tk.Frame(self)
        frm.pack(side=tk.TOP)
        ttk.Button(self, text="取消", width=10,
            command=self.btnCancel).pack(side=tk.RIGHT, pady=2)
        ttk.Button(self, text="确定", width=10,
            command=self.btnOK).pack(side=tk.RIGHT, pady=2)

    def btnOK(self):
        for key in self.dct:
            self.dct[key] = self.varDct[key].get()
        self.btnCancel()

    def btnCancel(self):
        self.destroy()
        self.quit()


class AxisFrame(ttk.Frame):
    # widths 是每个控件的宽度
    def __init__(self, master, label, mode, widths, **options):
        super().__init__(master, **options)
        self.pack()
        self.label = label
        self.initVar(mode)
        self.initWidgets(widths)
    
    def initVar(self, mode):
        self.txtPara = {}
        self.binPara = {}
        self.TXTLABEL = {
            "comments" : "注释标识",
            "delimiter" : "分割符号",
            "skip_header" : "文首跳过行数",
            "skip_footer" : "文尾舍弃行数",
            "missing_values" : "指定忽略值",
            "filling_values" : "忽略值替代为",
            "autostrip" : "去除首尾空格",
            "usecols" : " 使用的列号",
            "encoding" : "编码方式",
        }
        self.FILES = [('文本文件', 'txt'), ('文本文件', 'csv'),
                    ('二进制文件', 'bin')]
        self.MODES = ("序列化", "源代码",  "外部导入", "无数据")
        self.mode = tk.StringVar()
        self.srcText = tk.StringVar()
        self.arrText = [tk.StringVar() for _ in range(3)]
        self.imText = tk.StringVar()
        self.setMode(mode)
    
    def initWidgets(self, widths):
        tk.Label(self, text=self.label, width=widths[0]).pack(side=tk.LEFT)
        slct = ttk.Combobox(self, width=widths[1], 
            textvariable=self.mode)
        slct['value'] = self.MODES
        slct.bind('<>', self.slctChanged)
        slct.pack(side=tk.LEFT)
        self.initRes(widths[2])

    def initRes(self, width):
        self.srcEntry = tk.Entry(self, width=width-1, 
            textvariable=self.srcText)
        
        # 序列化参数设置
        self.arrFrame = ttk.Frame(self, width=width-5)
        for i, key in enumerate(["起点", "终点", "步长"]):
            tk.Label(self.arrFrame, text=key).grid(row=0, column=i*3)
            tk.Entry(self.arrFrame, width=int(width/6), 
                textvariable=self.arrText[i]).grid(row=0, column=i*3+1)
        # 导入数据设置
        self.imFrame = ttk.Frame(self, width=width-5)
        tk.Entry(self.imFrame, width=width-6,
            textvariable=self.imText).pack(side=tk.LEFT)
        btn = ttk.Button(self.imFrame, text="", width=3)
        btn.pack(side=tk.LEFT, padx=3)
        btn.bind("", self.btnImportSimple)
        btn.bind("", self.btnImportComplex)        
        self.showRes(self.mode.get())
   
    def btnImport(self):
        f = askopenfilename(filetypes=self.FILES)
        self.imText.set(f)
        return f
    
    def btnImportSimple(self, evt):
        f = askopenfilename(filetypes=self.FILES)
        self.data = np.genfromtxt(f, **self.txtPara)
        self.showImData()

    def showImData(self):
        tmp = self.data.reshape(-1)[:10].astype(str)
        self.imText.set(", ".join(tmp.tolist()))

    def btnImportComplex(self, evt):
        f = askopenfilename(filetypes=self.FILES)
        if f.endswith('.txt'):
            self.txtImport(f)

    def txtImport(self, fileName):
        dct = {v:"" for v in self.TXTLABEL.values()}
        AskDct(dct)
        for key in dct:
            if dct[key] == "":
                continue
            if key in ["skip_header", "skip_footer", "usecols"]:
                dct[key] = int(dct[key])
            self.txtPara[key] = dct[key]
        self.data = np.genfromtxt(fileName, **self.txtPara)
        self.showImData()


    def showRes(self, mode):
        resDct = {"源代码":self.srcEntry, "序列化":self.arrFrame,
                  "外部导入": self.imFrame}
        resDct[mode].pack(padx=5, pady=2, side=tk.LEFT, fill=tk.X)

    def slctChanged(self, evt):
        self.srcEntry.pack_forget()
        self.arrFrame.pack_forget()
        self.imFrame.pack_forget()
        mode = self.mode.get()
        self.showRes(self.mode.get())

    def setMode(self, mode):
        if type(mode) != str:
            mode = self.MODES[mode]
        self.mode.set(mode)

    def setData(self, data=None, **txyz):
        if self.mode.get() == "序列化":
            return self.getArray()
        elif self.mode.get() == "外部导入":
            return self.loadData(data)
        else:
            return self.readPython(**txyz)
    
    def readPython(self, t=None, x=None, y=None, z=None):
        self.data = eval(self.srcText.get())
        return self.data
    
    def loadData(self, data):
        if type(data) != type(None):
            self.data = data
        return self.data

    def getArray(self):
        vs = [float(t.get()) for t in self.arrText]
        self.data = np.arange(*vs)
        return self.data