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Python繪圖之自定義圖類型控件實(shí)現(xiàn)混合類型圖表

 更新時(shí)間：2023年08月25日 09:44:48   作者：微小冷  
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Python如何新建繪圖類型控件,實(shí)現(xiàn)混合類型圖表,文中的示例代碼講解詳細(xì),感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)習(xí)一下

Python繪圖系統(tǒng)：

基礎(chǔ)：將matplotlib嵌入到tkinter|簡單的繪圖系統(tǒng)|數(shù)據(jù)導(dǎo)入|三維繪圖系統(tǒng)

自定義控件：坐標(biāo)設(shè)置控件|坐標(biāo)列表控件|支持多組數(shù)據(jù)的繪圖系統(tǒng)

圖表類型和風(fēng)格：散點(diǎn)圖和條形圖

繪圖類型控件

很多時(shí)候我們都有在一張圖上繪制多種圖標(biāo)的需求，比如數(shù)據(jù)擬合的時(shí)候，用散點(diǎn)圖表示原始數(shù)據(jù)，用曲線圖來表示繪圖后的結(jié)果。從這個角度來說，每一組繪圖數(shù)據(jù)都應(yīng)該有其自身的繪圖類別。換言之，我們在DrawSystem中建立的繪圖類型選擇框，也需要在AxisFrame中使用。

為了降低代碼重復(fù)，最好還是新建一個控件，專門用于約定繪圖類型。而且更加廣泛地講，除了散點(diǎn)圖條形圖這種，是二維還是三維，也可算在繪圖類型里面。所以，這個繪圖類型控件，至少包含兩個ComboBox，這對于已經(jīng)創(chuàng)建過AxisFrame和AxisList的我們來說，屬于小兒科水平

class DrawType(ttk.Frame):
    # ws為兩個combobox的寬
    def __init__(self, master, types, slctType, 
        slctDim="3", ws=None, **options):
        super().__init__(master, **options)
        self.pack()
        self.types = types  # 繪圖類型
        self.dims = ("1", "2", "3", "1+1", "2+1", "3+1")    # 繪圖維度
        self.initVar(slctType, slctDim)
        self.initWidgets(ws)
    def initVar(self, slctType, slctDim):
        self.drawType = tk.StringVar()
        self.drawType.set(slctType)
        self.drawDim = tk.StringVar()
        if type(slctDim) != str:
            slctDim = self.dims[int(slctDim)]
        self.drawDim.set(slctDim)
    def initWidgets(self, ws):
        if ws==None: ws = [8, 3]
        vs = [self.drawType, self.drawDim]
        slcts = [self.types, self.dims]
        for i in range(2):
            slct = ttk.Combobox(self, width=ws[i], textvariable=vs[i])
            slct['value'] = slcts[i]
            slct.pack(side=tk.LEFT)
    def getType(self):
        return self.drawType.get()
    def getDim(self):
        dim = self.drawDim.get()
        dimDct = {"1"  :  "x", "2"  :  "xy", "3"  : "xyz", 
                  "1+1": "tx", "2+1": "txy", "3+1":  "txyz"}
        return dimDct[dim]

然后更改DrawSystem，主要是把setCtrlButtons(self, frm)函數(shù)的前兩句改為

def setCtrlButtons(self, frm):
    self.drawTypeDim = DrawType(frm, self.TYPES, "點(diǎn)線圖")
    self.drawTypeDim.pack(side=tk.LEFT)
    # ...

另一方面，兩個ComboBox太大了，為了美觀，把新增和刪除兩個按鈕上的文字改為加號和減號。修改過后的UI如下

改造AxisList

首先，在AxisList的初始化代碼中添加初始化繪圖類型的參數(shù)

def __init__(self, master, 
    title, mode, widths, 
    types, slctType,        # 繪圖類型Combobox的參數(shù)
    **options):
    super().__init__(master, **options)
    self.pack()
    self.afs = {}
    self.data = {}
    self.initWidgets(title, widths)
    self.initFeature(types, slctType)
    self.initAxis(mode, widths)

由于更改是輸入?yún)?shù)的個數(shù)，所以在DrawSystem中調(diào)用時(shí)，需要把types和slctType這兩個參數(shù)補(bǔ)上。

然后在initFeature中添加drawTypeDim，

def initFeature(self, types, slctType):
    frm = ttk.Frame(self._c)
    frm.pack(pady=2, side=tk.TOP, fill=tk.X)
    ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
        command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
    frm = ttk.Frame(self._c)
    frm.pack(pady=2, side=tk.TOP, fill=tk.X)
    self.drawTypeDim = DrawType(frm, types, slctType)
    self.vis = {L : True for L in 'txyz'}
    for flag in 'txyz':
        btn = ttk.Button(frm, text=flag, width=3)
        btn.pack(side=tk.LEFT)
        btn.bind("<Button-1>", self.btnAxisCollapse)

更改繪圖邏輯

最后，更改繪圖邏輯。首先，考慮到drawDct的特點(diǎn)，將其改為全局變量。

self.drawDct = {
    "點(diǎn)線圖" : self.drawPlot,
    "散點(diǎn)圖" : self.drawScatter,
    "條形圖" : self.drawBar
}

然后，考慮到每次繪圖都需要讀取AxisList中的繪圖類型，從而需要分次調(diào)用繪圖函數(shù)，所以創(chuàng)建窗口這一步也交給btnDrawImg函數(shù)，從而繪圖函數(shù)就只剩下了完完全全的繪圖功能。相關(guān)代碼如下

def btnDrawImg(self):
    self.fig.clf()
    keys = self.drawTypeDim.getDim()
    p = '3d' if 'z' in keys else None
    ax = self.fig.add_subplot(projection=p)
    for al in self.als:
        data = self.readDatas(al)
        draw = self.drawDct[al.getDrawType()]
        draw(ax, data, keys)
    self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
    self.canvas.draw()
def drawBar(self, ax, data, keys):
    ax.bar(data['x'], data['y'])
def drawPlot(self, ax, data, keys):
    ax.plot(*[data[key] for key in keys])
def drawScatter(self, ax, data, keys):
    ax.scatter(*[data[key] for key in keys])

最后運(yùn)行結(jié)果如下，分別繪制的散點(diǎn)圖和曲線圖。

源代碼

最后附上源代碼，寫在.py文件里，然后python xx.py就可以正常運(yùn)行。

import tkinter as tk
import tkinter.ttk as ttk
from tkinter.filedialog import askopenfilename
import matplotlib as mpl
mpl.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.backends.backend_tkagg import (
    FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk)
from matplotlib.figure import Figure
import numpy as np
class AxisFrame(ttk.Frame):
    # widths 是每個控件的寬度
    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.MODES = ("序列化", "源代碼", "外部導(dǎo)入", "無數(shù)據(jù)")
        self.mode = tk.StringVar()
        self.setMode(mode)
    def initWidgets(self, widths):
        tk.Label(self, text=self.label, width=widths[0]).pack(side=tk.LEFT)
        self.slct = ttk.Combobox(self, width=widths[1], textvariable=self.mode)
        self.slct['value'] = self.MODES
        self.slct.pack(side=tk.LEFT)
        self.entry = tk.Entry(self, width=widths[2])
        self.entry.pack(padx=5, side=tk.LEFT, fill=tk.X)
    def setText(self, text):
        self.entry.delete(0, "end")
        self.entry.insert(0, text)
    def get(self):
        return self.entry.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() == "外部導(dǎo)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.get())
        return self.data
    def loadData(self, data):
        if type(data) != type(None):
            self.data = data
        return self.data
    def getArray(self):
        val = self.get()
        self.data = eval(f"np.linspace({val})")
        return self.data
class AxisList(ttk.Frame):
    def __init__(self, master, 
        title, mode, widths, 
        types, slctType,        # 繪圖類型Combobox的參數(shù)
        **options):
        super().__init__(master, **options)
        self.pack()
        self.afs = {}
        self.data = {}
        self.initWidgets(title, widths)
        self.initFeature(types, slctType)
        self.initAxis(mode, widths)
    def initWidgets(self, title, widths):
        self.btn = ttk.Button(self, text=title, width=sum(widths)+5,
            command=self.Click)
        self.btn.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X, expand=tk.YES)
        self._c = ttk.Frame(self)
        self.collapsed = True
        self.Click()
    def initFeature(self, types, slctType):
        frm = ttk.Frame(self._c)
        frm.pack(pady=2, side=tk.TOP, fill=tk.X)
        ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
            command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
        frm = ttk.Frame(self._c)
        frm.pack(pady=2, side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.drawTypeDim = DrawType(frm, types, slctType)
        self.drawTypeDim.pack(side=tk.LEFT)
        self.vis = {L : True for L in 'txyz'}
        for flag in 'txyz':
            btn = ttk.Button(frm, text=flag, width=3)
            btn.pack(side=tk.LEFT)
            btn.bind("<Button-1>", self.btnAxisCollapse)
    def getDrawType(self):
        return self.drawTypeDim.getType()
    def getDrawDim(self):
        return self.drawTypeDim.getDim()
    def initAxis(self, mode, widths):
        for flag in 'txyz':
            self.afs[flag] = AxisFrame(self._c, flag, mode, widths)
            self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
    def btnAxisCollapse(self, evt):
        flag = evt.widget['text']
        self.vis[flag] = not self.vis[flag]
        for flag in 'txyz':
            self.afs[flag].pack_forget()
        for flag in 'txyz':
            if self.vis[flag]:
                self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
    def btnLoadData(self):
        name = askopenfilename()
        data = np.genfromtxt(name)
        for i, flag in enumerate('xyz'):
            if i >= data.shape[1]:
                return
            self.setOneMode(flag, "外部導(dǎo)入")
            self.data[flag] = self.setData(flag, data[:,i])
    def Click(self):
        if self.collapsed:
            self._c.pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=tk.YES)            
        else:
            self._c.pack_forget()
        self.collapsed = not self.collapsed
    def setData(self, flag, data=None, **options):
        return self.afs[flag].setData(data, **options)
    def setOneMode(self, flag, mode):
        self.afs[flag].setMode(mode)
# 繪圖類型和維度
class DrawType(ttk.Frame):
    # ws為兩個combobox的寬
    def __init__(self, master, types, slctType, 
        slctDim="3", ws=None, **options):
        super().__init__(master, **options)
        self.pack()
        self.types = types  # 繪圖類型
        self.dims = ("1", "2", "3", "1+1", "2+1", "3+1")    # 繪圖維度
        self.initVar(slctType, slctDim)
        self.initWidgets(ws)
    def initVar(self, slctType, slctDim):
        self.drawType = tk.StringVar()
        self.drawType.set(slctType)
        self.drawDim = tk.StringVar()
        if type(slctDim) != str:
            slctDim = self.dims[int(slctDim)]
        self.drawDim.set(slctDim)
    def initWidgets(self, ws):
        if ws==None: ws = [8, 3]
        vs = [self.drawType, self.drawDim]
        slcts = [self.types, self.dims]
        for i in range(2):
            slct = ttk.Combobox(self, width=ws[i], textvariable=vs[i])
            slct['value'] = slcts[i]
            slct.pack(side=tk.LEFT)
    def getType(self):
        return self.drawType.get()
    def getDim(self):
        dim = self.drawDim.get()
        dimDct = {"1"  :  "x", "2"  :  "xy", "3"  : "xyz", 
                  "1+1": "tx", "2+1": "txy", "3+1":  "txyz"}
        return dimDct[dim]
class DarwSystem():
    def __init__(self):
        self.root = tk.Tk()
        self.root.title("數(shù)據(jù)展示工具")
        self.data = {}
        self.als = []
        self.initConst()
        self.setFrmCtrl()
        frmFig = ttk.Frame(self.root)
        frmFig.pack(side=tk.LEFT,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
        self.setFrmFig(frmFig)
        self.root.mainloop()
    def initConst(self):
        self.TYPES = ("點(diǎn)線圖", "散點(diǎn)圖", "條形圖")
    def setFrmCtrl(self):
        frmCtrl = ttk.Frame(self.root,width=320)
        frmCtrl.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
        frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.setCtrlButtons(frm)
        self.frmAxis = ttk.Frame(frmCtrl)
        self.frmAxis.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.addLast(None)
    # ! 工具欄
    def setCtrlButtons(self, frm):
        self.drawTypeDim = DrawType(frm, self.TYPES, "點(diǎn)線圖")
        self.drawTypeDim.pack(side=tk.LEFT)
        ttk.Button(frm, text="繪圖",width=5,
            command=self.btnDrawImg).pack(side=tk.LEFT)
        ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
            command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
        btn = ttk.Button(frm, text="+", width=3)
        btn.pack(side=tk.LEFT)
        btn.bind("<Button-1>", self.addLast)
        btn = ttk.Button(frm, text="-", width=3)
        btn.pack(side=tk.LEFT)
        btn.bind("<Button-1>", self.deleteLast)
    def addLast(self, evt):
        title = f"坐標(biāo){len(self.als)}"
        al = AxisList(self.frmAxis, title, 1, [5,10,20], 
            self.TYPES, self.drawTypeDim.getType())
        al.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.als.append(al)
    def deleteLast(self, evt):
        self.als[-1].pack_forget()
        del self.als[-1]
    def btnLoadData(self):
        name = askopenfilename()
        data = np.genfromtxt(name)
        for i, flag in enumerate('xyz'):
            if i >= data.shape[1]:
                return
            self.AL.setOneMode(flag, "外部導(dǎo)入")
            self.data[flag] = self.AL.setData(flag, data[:,i])
    def readDatas(self, al):
        dct = {}
        data = {}
        for flag in 'xyz':
            data[flag] = al.setData(flag, **dct)
            dct[flag] = data[flag]
        return data
    def btnDrawImg(self):
        drawDct = {
            "點(diǎn)線圖" : self.drawPlot,
            "散點(diǎn)圖" : self.drawScatter,
            "條形圖" : self.drawBar
        }
        self.fig.clf()
        keys = self.drawTypeDim.getDim()
        p = '3d' if 'z' in keys else None
        ax = self.fig.add_subplot(projection=p)
        for al in self.als:
            data = self.readDatas(al)
            draw = drawDct[al.getDrawType()]
            draw(ax, data, keys)
        self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
        self.canvas.draw()
    def drawBar(self, ax, data, keys):
        ax.bar(data['x'], data['y'])
    def drawPlot(self, ax, data, keys):
        ax.plot(*[data[key] for key in keys])
    def drawScatter(self, ax, data, keys):
        ax.scatter(*[data[key] for key in keys])
    def setFrmFig(self, frmFig):
        self.fig = Figure()
        self.canvas = FigureCanvasTkAgg(self.fig,frmFig)
        self.canvas.get_tk_widget().pack(
            side=tk.TOP,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
        self.toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas,frmFig,
            pack_toolbar=False)
        self.toolbar.update()
        self.toolbar.pack(side=tk.RIGHT)
if __name__ == "__main__":
    test = DarwSystem()

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