Python實(shí)現(xiàn)多圖繪制系統(tǒng)的示例代碼
本文基于：從0開始實(shí)現(xiàn)一個(gè)三維繪圖系統(tǒng)
坐標(biāo)軸控件
三個(gè)坐標(biāo)軸xyz從外觀上看其實(shí)毫無區(qū)別，這種標(biāo)簽和輸入框的組合十分常見，為了便于調(diào)用，最好實(shí)現(xiàn)一個(gè)類。
tkinter只要繼承 Frame 就可以自定義組件。除了從 ttk.Frame 中繼承到的初始化參數(shù)之外，一組標(biāo)簽輸入框組合，至少還要有一個(gè)標(biāo)簽和控件寬度，并且輸入框是可讀可寫的，其實(shí)現(xiàn)方式如下。
class AxisFrame(ttk.Frame):
# widths 是每個(gè)控件的寬度
def __init__(self, master, label, widths, **options):
super().__init__(master, **options)
self.pack()
self.initWidgets(label, widths)
def initWidgets(self, label, widths):
tk.Label(self, text=label, width=widths[0]).pack(side=tk.LEFT)
self.entry = tk.Entry(self)
self.entry.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X)
def get(self):
return self.entry.get()有了這個(gè)，就不需要self.entrys，而將其改為
self.afs = {} # AxisFrames相應(yīng)地，也不需要setFrmAxis函數(shù)了，將setFrmCtrl中設(shè)置坐標(biāo)輸入框的部分改寫為
#...
for flag in 'xyz':
self.afs[flag] = AxisFrame(frmCtrl, flag, [5])
self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)坐標(biāo)類型
在三維繪圖系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了代碼生成、外部導(dǎo)入等多種數(shù)據(jù)生成方法，這些方法自然要在Combobox中選擇，而最終選中的值則需綁定一個(gè)StringVar變量，故先做一個(gè)initVar函數(shù)
def initVar(self, mode):
self.MODES = ("外部導(dǎo)入", "序列化", "源代碼")
self.mode = tk.StringVar()
self.setMode(mode)
def setMode(self, mode):
if type(mode) != str:
mode = self.MODES[mode]
self.mode.set(mode)然后在initWidgets中添加Combobox的設(shè)置代碼
self.slct = ttk.Combobox(self, width=widths[1], textvariable=self.mode) self.slct['value'] = self.MODES self.slct.pack(side=tk.LEFT)
效果如下
這樣一來，只需判斷Combobox中的值，就可以確定輸入框的處理方法
# 這些是AxisFrame的方法
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其中，在使用python代碼時(shí)，會(huì)不可避免地用到t,x,y,z等變量，所以readPython函數(shù)中，會(huì)有t,x,y,z作為輸入的變量。
最后，DrawSystem用于讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)就更加簡(jiǎn)潔了，形式如下
# 這個(gè)是DrawSystem中的方法
def readDatas(self):
dct = {}
for flag in 'xyz':
self.data[flag] = self.afs[flag].setData(**dct)
dct[flag] = self.data[flag]
def btnDrawImg(self):
self.readDatas()
#后面接繪圖代碼
坐標(biāo)系控件
自定義坐標(biāo)列表控件
繪制多組數(shù)據(jù)是很自然的一個(gè)需求，但目前只有一套坐標(biāo)軸，可謂巧婦難為無米之炊了。
瘋狂地添加坐標(biāo)軸可以解決這個(gè)問題，x,y,z用完之后再來x1,y1,z1，然后x2,y2,z2，子子孫孫無窮匱也。簡(jiǎn)單地說，就是設(shè)置一個(gè)按鈕，點(diǎn)擊之后，就會(huì)出現(xiàn)一組新的xyz輸入框。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，最好把多個(gè)坐標(biāo)輸入控件AxisFrame排列起來，封裝成一個(gè)新的控件。由于此前已經(jīng)做了AxisFrame的自定義，所以這一步不存在難度，初步的代碼如下
class AxisList(ttk.Frame):
def __init__(self, master, mode, widths, **options):
super().__init__(master, **options)
self.pack()
self.afs = {}
self.initAxis(mode, widths)
def initAxis(self, mode, widths):
for flag in 'xyz':
self.afs[flag] = AxisFrame(self, flag, mode, widths)
self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
def setData(self, flag, data=None, **options):
return self.afs[flag].setData(data, **options)
def setOneMode(self, flag, mode):
self.afs[flag].setMode(mode)然后將DrawSystem中需要更改的地方修改一下就可以了，首先是setFrmCtrl中做下修改，把self.AL作為AxisList對(duì)象的名字。其余類似self.afs[flag].XXX(YYY)之類的寫法，均換成self.AL.XXX(flag, YYY)就可以了。
# setFrmCtrl函數(shù) self.AL = AxisList(frmCtrl, 1, [5,10,20]) self.AL.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
這一步在界面上看不出任何端倪。
顯示和隱藏
如果想繪制多組數(shù)據(jù)，那么就需要很多AxisList，但這玩意一多了之后特別占地方，很難看。解決這個(gè)問題，一個(gè)比較好的方案是設(shè)置一個(gè)隱藏按鈕，將這個(gè)AxisList做成類似Expander的形式。添加initWidgets方法
def initWidgets(self, title):
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 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效果為
現(xiàn)在這個(gè)測(cè)試坐標(biāo)列表上面還有兩個(gè)按鍵，分別是繪圖和加載。繪圖倒是沒什么可說的，但加載按鈕卻很可疑。當(dāng)我們有多套坐標(biāo)的時(shí)候，一個(gè)全局的加載按鈕是讓人疑惑的。
為此，可以將加載按鈕挪到AxisList控件中，代碼如下
def initFeature(self):
frm = ttk.Frame(self._c)
frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
ttk.Button(frm, text="加載",width=5,
command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)
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])最后，考慮到實(shí)際繪圖時(shí)，有時(shí)要用到兩個(gè)坐標(biāo)軸，有時(shí)需要三個(gè)，所以最好能對(duì)單個(gè)的坐標(biāo)軸進(jìn)行顯示和隱藏，實(shí)現(xiàn)方法與Expander的邏輯如出一轍，在initFeature方法中添加如下內(nèi)容
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)其中self.vis是描述某個(gè)坐標(biāo)控件是否顯示的布爾標(biāo)記，btn就是對(duì)應(yīng)的按鈕，而self.btnAxisCollapse則是具體的顯示隱藏函數(shù)，內(nèi)容如下
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)這里的實(shí)現(xiàn)過程稍顯繁瑣，主要是考慮到要保證txyz的顯示順序，結(jié)果如下
繪制多組數(shù)據(jù)
在實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)列表控件之后，自然要在在繪圖系統(tǒng)中創(chuàng)建多組坐標(biāo)列表，同時(shí)需要提供新增或刪除對(duì)應(yīng)繪圖數(shù)據(jù)的功能。那么首先得添加兩個(gè)功能按鈕，這部分需要修改setCtrlButtons方法，并且這兩個(gè)按鈕分別綁定兩個(gè)函數(shù)addLat和deleteLast，
addLast在最后面新增一個(gè)坐標(biāo)列表，deleteLast則刪除最后一個(gè)坐標(biāo)列表。這兩個(gè)功能十分簡(jiǎn)單，
def addLast(self, evt):
title = f"坐標(biāo){len(self.als)}"
al = AxisList(self.frmAxis, title, 1, [5,10,20])
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]其中涉及到兩個(gè)全局變量，一個(gè)是self.als，用于存放所有的AxisList；另一個(gè)是self.frmAxis，是所有AxisList的父組件。
前者可以放在DrawSystem的初始化函數(shù)中，
self.als = []
后者則需要更改setFrmCtrl函數(shù)
def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
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)效果如下
原有的全局變量self.data似乎已經(jīng)很難描述全部數(shù)據(jù)，所以取消使用全局變量，并修改繪圖最終的繪圖函數(shù)
def drawPlot(self, ds):
keys = 'xyz' if 'z' in ds[0] else 'xy'
p = '3d' if 'z' in ds[0] else None
ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
for data in ds:
ax.plot(*[data[key] for key in keys])這里把之前的drawPlot和drawPlot3d合并到一起了，并且只是根據(jù)第一組坐標(biāo)數(shù)據(jù)來判斷是否啟用3D，這種寫法當(dāng)然十分危險(xiǎn)?？紤]到日后肯定會(huì)通過類似ComboBox來整改，所以這里暫且先這么放著。
但點(diǎn)擊繪圖按鈕需要綁定的事件是需要修改的，由于后面上傳了所有源碼，且為了節(jié)省篇幅，這里就簡(jiǎn)單說一下， btnDrawImg 函數(shù)中，首先要調(diào)用一個(gè)讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)，封裝為self.readDatas，然后將這這些數(shù)據(jù)傳入self.drawPlot就萬事大吉?；具壿嬍?，遍歷所有AxisList并提取數(shù)據(jù)，然后將所有數(shù)據(jù)傳遞給繪圖函數(shù)進(jìn)行圖像繪制。
最終繪圖結(jié)果如下
源代碼
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(gè)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, **options):
super().__init__(master, **options)
self.pack()
self.afs = {}
self.data = {}
self.initWidgets(title, widths)
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()
self.initFeature()
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 initFeature(self):
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)
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 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)
class DarwSystem():
def __init__(self):
self.root = tk.Tk()
self.root.title("數(shù)據(jù)展示工具")
self.data = {}
self.als = []
frmCtrl = ttk.Frame(self.root,width=320)
frmCtrl.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
self.setFrmCtrl(frmCtrl)
frmFig = ttk.Frame(self.root)
frmFig.pack(side=tk.LEFT,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
self.setFrmFig(frmFig)
self.root.mainloop()
def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
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)
def addLast(self, evt):
title = f"坐標(biāo){len(self.als)}"
al = AxisList(self.frmAxis, title, 1, [5,10,20])
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 setCtrlButtons(self, frm):
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="新增", width=5)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.addLast)
btn = ttk.Button(frm, text="刪除", width=5)
btn.pack(side=tk.LEFT)
btn.bind("<Button-1>", self.deleteLast)
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):
self.fig.clf()
ds = [self.readDatas(al) for al in self.als]
self.drawPlot(ds)
self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
self.canvas.draw()
def drawPlot(self, ds):
keys = 'xyz' if 'z' in ds[0] else 'xy'
p = '3d' if 'z' in ds[0] else None
ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
for data in ds:
ax.plot(*[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()到此這篇關(guān)于Python實(shí)現(xiàn)多圖繪制系統(tǒng)的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python多圖繪制內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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