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前言

到目前为止，我们所编写的Python代码都是处于一个文字交互界面的状态。但在实际应用中，很多用户都是非专业的，他们希望所提供的软件能有一个友好的界面，这就用到GUI编程了。
GUI（Graphical User Interface）又称图形用户界面，是指采用图形方式显示的用户操作界面。Python的GUI工具包有很多，其中最常用的有tkinter，wxPython，PyGTK，PyQt等，本章将介绍如何使用tkinter来编写GUI程序。

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一、 tkinter和Python编程

tkinter是Python的标准GUI库。
tkinter的优点是简单易用，与Python结合度好。
tkinter在Python 3.x下默认集成，不需要额外安装。因此，想要使用tkinter进行GUI编程，可直接使用import语句导入tkinter模块。
import tkinter

二、tkinter的使用

创建一个GUI应用程序需要以下5个主要步骤。

1，导入tkinter模块（import tkinter）
2，创建一个顶层窗口对象（调用Tk()函数），用于容纳整个GUI应用
3，在顶层窗口对象上构建所有的GUI控件
4，进入主事件循环（调用mainloop()函数）
5，通过底层应用代码将这些GUI控件连接起来
第一个tkinter实例——创建一个窗口用于输出“Hello world“。（示例）：

import tkinter					#导入tkinter模块
top = tkinter.Tk()				#创建一个顶层窗口对象
label = tkinter.Label(top,text='Hello World',fg='red')#添加一个Label控件，用于显示文本
label.pack()					#调用Label控件的pack()方法
top.mainloop()					#进入主事件循环

三、tkinter常用控件

1，窗口

1，在GUI编程中，顶层窗口对象包含组成GUI应用程序的所有小窗口对象，它们可能是文字标签、按钮、列表框等，这些独立的GUI组件称为控件。

2，窗口也称为框架（Frame），是屏幕上的一块矩形区域，多用来作为容器布局窗体。

窗口中可包含标签、菜单、按钮等其他控件，其运行之后可移动和缩放。

例：创建一个300×200的窗口，其标题为“金企鹅”，运行后该窗口宽不可变，高可变。

import tkinter						#导入tkinter库
window = tkinter.Tk()					#创建tkinter对象
window.title("金企鹅")					#设置标题
window.geometry("300x200")				#设置窗口大小，注意是字母x
window.resizable(width=False, height=True)		#宽不可变，高可变，默认为True
window.mainloop()					#进入主事件循环

3，Label控件

Label控件是用于在界面上输出描述信息的标签，可以显示文本和图像。

例：创建一个200×100的窗口，其标题为“金企鹅”，在窗口中创建一个标签，用于显示“金企鹅联合出版中心”，并设置其字体、颜色、宽度和高度。

import tkinter				#导入tkinter库
window = tkinter.Tk()			#创建tkinter对象
window.title("金企鹅")			#设置标题
window.geometry("200x100")		#设置窗口大小，注意是字母x
#创建标签，text设置文本，bg设置背景色，fg设置前景色，font设置字体，width设置宽，height设置高
label1 = tkinter.Label(window, text="金企鹅联合出版中心", bg="white", fg="blue", font=("宋体"), width=20, height=3)
label1.pack()				#显示Label
window.mainloop()			#进入主事件循环

4，Button控件

通过Button控件可以方便地与用户进行交互。Button控件有一个command属性，用于指定一个函数或方法，当用户单击按钮时，tkinter就会自动调用该函数或方法。
例：编写程序实现通过按下按钮来执行指定操作（改变标签的内容）。

import tkinter as tk				#导入tkinter模块重命名为tk
#定义函数，用于实现改变标签的内容
def btnHelloClicked():
    labelHello.config(text = "Hello tkinter!")
top = tk.Tk()					#创建tkinter对象
top.geometry("200x150")				#设置窗口大小，注意是字母x
top.title("Button Test")				#设置窗口标题
#创建原始标签
labelHello = tk.Label(top, text = "Press the button...", height = 5, width = 20, fg = "blue")
labelHello.pack()					#显示标签
#创建按钮，显示“Hello”，单击按钮调用btnHelloClicked函数
btn = tk.Button(top, text = "Hello", command = btnHelloClicked)
btn.pack()					#显示按钮
top.mainloop()					#进入主事件循环

5，Entry控件

Entry控件就是输入框，用来输入单行内容，可以方便地向程序传递用户参数。获取输入框的内容可以使用Entry控件的get()方法。
例：编写摄氏度转华氏度的小程序，要求从输入框输入摄氏度的值，单击计算按钮后得到华氏度的值。计算公式：F = 1.8×C+32。

import tkinter as tk	#导入并重命名tkinter模块
#定义函数用于读取Entry控件的内容并将计算结果进行输出
def btnHelloClicked():
    cd = float(entryCd.get())		#读取Entry控件的内容
    labelHello.config(text = "%.2f°C = %.2f°F" %(cd, cd*1.8+32))
top = tk.Tk()			#创建tkinter对象
top.title("Entry Test")		#设置窗口标题
#创建标签
labelHello = tk.Label(top, text = "摄氏度转华氏度", height = 5, width = 20, fg = "blue")
labelHello.pack()			#显示标签
entryCd = tk.Entry(top, text = "0")	#创建输入框
entryCd.pack()			#显示输入框
#创建按钮
btnCal = tk.Button(top, text = "计算", command = btnHelloClicked)
btnCal.pack()			#显示按钮
top.mainloop()			#进入主事件循环

6，Radiobutton和Checkbutton控件

Radiobutton和Checkbutton控件分别用于实现选项的单选和复选功能。


例：编写程序，实现通过单选框和复选框设置文字样式的功能。

import tkinter as tk				#导入tkinter模块重命名为tk
#定义函数用于修改标签中文字的颜色
def colorChecked():
    labelHello.config(fg = color.get())
#定义函数用于修改标签中文字的字体
def typeChecked():
    textType = typeBlod.get() + typeItalic.get()		#两个复选框的值相加
    if textType == 1:				#单选typeBlod复选框
        labelHello.config(font = ("Arial", 12, "bold"))
    elif textType == 2:				#单选typeItalic复选框
        labelHello.config(font = ("Arial", 12, "italic"))
    elif textType == 3:				#同时选中两个复选框
        labelHello.config(font = ("Arial", 12, "bold italic"))
    else:						#两个都不选
        labelHello.config(font = ("Arial", 12))
top = tk.Tk()						#创建tkinter对象
top.title("Radio & Check Test")				#设置窗口标题
#创建标签
labelHello = tk.Label(top, text = "Check the format of text.", height = 3, font=("Arial", 12))
labelHello.pack()						#显示标签
color = tk.StringVar()					#获取单选框输入
#创建三个单选框并显示
tk.Radiobutton(top, text = "Red", variable = color, value = "red", command = colorChecked).pack()
tk.Radiobutton(top, text = "Blue", variable = color, value = "blue", command = colorChecked).pack()
tk.Radiobutton(top, text = "Green", variable = color, value = "green", command = colorChecked).pack()
#获取复选框输入
typeBlod = tk.IntVar()
typeItalic = tk.IntVar()
#创建2个复选框
tk.Checkbutton(top, text = "Blod", variable = typeBlod, onvalue = 1, offvalue = 0, command = typeChecked).pack()
tk.Checkbutton(top, text = "Italic", variable = typeItalic, onvalue = 2, offvalue = 0, command = typeChecked).pack()
top.mainloop()						#进入主事件循环

（提示）可以使用tkinter.StringVar()创建与特定控件关联的字符串变量，使用tkinter.IntVar()创建与特定控件关联的整型变量。

7，Menu控件

tkinter提供了Menu控件，用于实现顶级菜单、下拉菜单和弹出菜单。

创建一个顶级菜单，需要先创建一个菜单实例，然后使用add()方法将命令添加进去。

import tkinter				#导入tkinter库
#定义函数用于显示信息
def callback():
    print('单击了“显示”菜单！')
window = tkinter.Tk()			#创建tkinter对象
window.title("标题")			#设置标题
window.geometry("200x100")		#设置窗口大小
menubar = tkinter.Menu(window)		#创建一个顶级菜单窗口
#给菜单实例增加菜单项
menubar.add_command(label='显示', command = callback)
menubar.add_command(label='退出', command = window.quit)
window.config(menu = menubar)		#显示菜单
window.mainloop()			#进入主事件循环

创建一个下拉菜单，方法同创建顶级菜单类似，最主要的区别是下拉菜单需要添加到主菜单上。

import tkinter			
window = tkinter.Tk()		
window.title("标题")		
window.geometry("200x100")	
#创建一个顶级菜单实例
menubar = tkinter.Menu(window)
#为每个子菜单实例添加菜单项
#创建文件菜单项，并添加子菜单
fmenu = tkinter.Menu(menubar)
for each in ['新建','打开','保存','另存为']:
    fmenu .add_command(label = each)
#创建视图菜单项，并添加子菜单
vmenu = tkinter.Menu(menubar)
for each in ['复制','粘贴','剪切']:
    vmenu.add_command(label = each)
#创建编辑菜单项，并添加子菜单
emenu = tkinter.Menu(menubar)
for each in ['默认视图','新式视图']:
    emenu.add_command(label = each)
#创建关于菜单项，添加子菜单
amenu = tkinter.Menu(menubar)
for each in ['版权信息','联系我们']:
    amenu.add_command(label = each)
#为顶级菜单实例添加菜单，并绑定相应的子菜单实例
menubar.add_cascade(label='文件',menu=fmenu)
menubar.add_cascade(label='视图',menu=vmenu)
menubar.add_cascade(label='编辑',menu=emenu)
menubar.add_cascade(label='关于',menu=amenu)
window.config(menu = menubar)	#显示菜单
window.mainloop()		#进入主事件循环

创建一个弹出菜单的方法也是类似的，不过需要使用post()方法将其显示出来。

from tkinter import *	
root = Tk()			
#定义函数用于输出提示信息
def hello():
    print( "选择了菜单！")
root.geometry("200x100")			
#创建一个顶级菜单实例
menu = Menu(root)
menu.add_command(label="显示", command=hello)
menu.add_command(label="退出", command=root.quit)
#弹出菜单
frame = Frame(root, width=512, height=512)
frame.pack()
#定义函数，调用post()方法显示
def popup(event):
    menu.post(event.x_root, event.y_root)
#绑定鼠标右键
frame.bind("<Button-3>", popup)
root.config(menu = menu)		
root.mainloop()

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四、事件绑定

一个tkinter应用程序的大部分时间花费在事件循环上（通过mainloop()方法进入）。
事件可以有多种来源，包括用户触发的鼠标、键盘操作或是系统事件。
tkinter提供了强大的事件处理机制，对于每个控件来说，可以通过bind()方法将函数或方法绑定到具体的事件上，其语法格式如下：
控件对象名.bind(event, handler)
handler是一个处理函数或方法。event是tkinter已经定义好的事件（通过事件序列机制定义）。
例：捕获鼠标点击事件实例。

from tkinter import *				#导入tkinter库中所有内容
root = Tk()					#创建tkinter对象
#定义函数，用于输出鼠标单击的坐标
def callback(event):
    print ("clicked at", event.x, event.y)
frame = Frame(root, width=200, height=100)	#创建窗体
frame.bind("<Button-1>", callback)		#绑定鼠标左键
frame.pack()					#显示窗体
root.mainloop()					#进入主事件循环

1，事件序列

tkinter使用一种称为事件序列的机制来允许用户定义事件，事件序列以字符串的形式表示，其语法格式如下：
modifier-type-detail
说明：
（1）事件序列必须用尖括号括起来；
（2）type字段是最重要的，它通常用于描述事件类型，如鼠标单击、键盘输入等；
（3）modifier字段是可选的，它通常用于描述组合键，如Ctrl、Shift等；
（4）detail字段也是可选的，它通常用于描述具体的按键，如Button-1表示单击鼠标左键。

type字段常用的关键字及含义：

modifier字段常用的关键字及含义

2，事件对象

当tkinter调用预先定义的函数时，会将事件对象（作为参数）传递给函数，事件对象的属性及含义如下表所示。

例：事件绑定实例。

import tkinter		#导入tkinter库
window = tkinter.Tk()	#创建tkinter对象
window.title("标题")	#设置标题
window.geometry("200x100")	#设置窗口大小
#鼠标单击绑定事件
def func(event):
    print("单击！")
window.bind("<Button-1>",func)
#鼠标双击绑定事件
def func1(event):
    print("双击！")
window.bind("<Double-Button-1>",func1)
#鼠标移入绑定事件
def func2(event):
    print("鼠标移入！")
window.bind("<Enter>",func2)
#实现拖拽功能
def func3(event):
    x=str(event.x_root)
    y=str(event.y_root)
    window.geometry("200x100+"+x+"+"+y)
window.bind("<B1-Motion>",func3)
window.mainloop()

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五、布局管理器

1，pack布局

pack布局是按添加的顺序排列控件，即向容器中添加控件，第一个添加的控件在最上方，然后依次向下排列。
例：pack布局实例。

from tkinter import *		#导入tkinter库中所有内容
root = Tk()			#创建tkinter对象
#创建三个标签
Label(root, text = 'pack1', bg = 'red').pack()
Label(root, text = 'pack2', bg = 'blue').pack()
Label(root, text = 'pack3', bg = 'green').pack()
root.mainloop()			#进入主事件循环

pack布局的常用属性：

（提示）pack布局适用于少量控件的排列，当界面复杂度增加时，要实现某种布局效果，需要分层来实现。
例：分层实现较复杂布局：

from tkinter import *		
root = Tk()		
root.title("Pack - Example")		
#使用Frame增加一层容器
fm1 = Frame(root)
#创建3个按钮，从上到下排列
Button(fm1, text='Top').pack(side=TOP, anchor=W, fill=X)
Button(fm1, text='Center').pack(side=TOP, anchor=W, fill=X)
Button(fm1, text='Bottom').pack(side=TOP, anchor=W, fill=X)
fm1.pack(side=LEFT, fill=Y)
#使用Frame再增加一层容器
fm2 = Frame(root)
#创建3个按钮，从左到右排列
Button(fm2, text='Left').pack(side=LEFT)
Button(fm2, text='This is the Center button').pack(side=LEFT)
Button(fm2, text='Right').pack(side=LEFT) 
fm2.pack(side=LEFT, padx=10)
root.mainloop()

11.4.2 grid布局

grid布局又称为网格布局，是tkinter布局管理器中最灵活多变的布局方法。由于大多数程序界面都是矩形的，我们可以将它划分为由行和列组成的网格，然后根据行号和列号，将控件放置于网格之中。
属性如下：

例：grid布局实例代码如下：

from tkinter import *	#导入tkinter库中所有内容
root = Tk()		#创建tkinter对象
colours = ['red','green','orange','white','yellow','blue']	#定义颜色列表
r = 0
#循环创建标签和不同颜色的输入框
for c in colours:
    Label(root,text=c, relief=RIDGE,width=15).grid(row=r,column=0)
    Entry(root,bg=c, relief=SUNKEN,width=10).grid(row=r,column=1)
    r = r + 1
root.mainloop()		#进入主事件循环

11.4.3 place布局

place布局使用控件坐标来放置控件的位置。
属性如下：

例：place布局实例代码如下：

from tkinter import *		#导入tkinter库中所有内容
root = Tk()			#创建tkinter对象
root.geometry("200x100")	#设置窗口大小
la = Label(root,text = 'hello Place a')		#创建标签la
la.place(x = 0,y = 0,anchor = NW)		#使用绝对坐标将Label放置到(0,0)位置上
lb = Label(root,text = 'hello Place b')		#创建标签lb
lb.place(relx = 0.5,rely = 0.5,anchor = CENTER)	#使用相对坐标将标签放置到窗口中央
root.mainloop()					#进入主事件循环

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六、 标准对话框

1，messagebox模块

messagebox模块用于显示一个模式对话框，其中包含一个系统图标、一组按钮和一个简短的特定于应用程序的消息，如状态或错误信息。
messagebox模块大致分为：askokcancel()，askquestion()，askretrycancel()，askyesno()，showerror()，showwarning()
实例代码如下：

import tkinter as tk				#导入tkinter模块并命名为tk
from tkinter import messagebox as msgbox	#导入tkinter. messagebox模块并命名
#定义各个函数用于相应按钮事件
def btn1_clicked():
    msgbox.showinfo("Info", " showinfo测试！")
def btn2_clicked():
    msgbox.showwarning("Warning", " showwarning测试！")
def btn3_clicked():
    msgbox.showerror("Error", "showerror测试！")
def btn4_clicked():
    msgbox.askquestion("Question", "askquestion测试！")
def btn5_clicked():
    msgbox.askokcancel("OkCancel", "askokcancel测试！")
def btn6_clicked(): 
    msgbox.askyesno("YesNo", "askyesno测试！") 
def btn7_clicked():
    msgbox.askretrycancel("Retry", "askretrycancel测试！")
top = tk.Tk()					#创建tkinter对象
top.title("MsgBox Test")				#设置标题
#创建按钮用于触发各个对话框函数
btn1 = tk.Button(top, text = "showinfo", command = btn1_clicked)
btn1.pack(fill = tk.X)
btn2 = tk.Button(top, text = "showwarning", command = btn2_clicked)
btn2.pack(fill = tk.X)
btn3 = tk.Button(top, text = "showerror", command = btn3_clicked)
btn3.pack(fill = tk.X)
btn4 = tk.Button(top, text = "askquestion", command = btn4_clicked)
btn4.pack(fill = tk.X)
btn5 = tk.Button(top, text = "askokcancel", command = btn5_clicked)
btn5.pack(fill = tk.X)
btn6 = tk.Button(top, text = "askyesno", command = btn6_clicked)
btn6.pack(fill = tk.X)
btn7 = tk.Button(top, text = "askretrycancel", command = btn7_clicked)
btn7.pack(fill = tk.X)
top.mainloop()					#进入主事件循环

2， filedialog模块

filedialog模块用于打开文件对话框，该模块提供了2个函数：
askopenfilename()函数用于打开“打开”对话框
asksaveasfilename()函数用于打开“另存为”对话框
以打开为实例代码如下：

import tkinter.filedialog			#导入tkinter.filedialog模块
from tkinter import *			#导入tkinter模块
root = Tk()				#创建tkinter对象
#定义函数用于响应按钮事件
def callback():
     fileName = filedialog.askopenfilename()	#打开“打开”对话框
     print(fileName)				#输出文件名
#创建按钮用于触发事件
Button(root,text='打开文件',command=callback).pack()
root.mainloop()				#进入主事件循环

输出路径

3， colorchooser模块

colorchooser模块用于打开颜色选择对话框，由askcolor()函数实现。
实例代码如下：

import tkinter.colorchooser		#导入tkinter.colorchooser模块
from tkinter import *		#导入tkinter模块
root = Tk()			#创建tkinter对象
#定义函数用于相应按钮事件
def callback():
     fileName = colorchooser.askcolor()	#打开颜色选择对话框
     print(fileName)				#输出颜色信息
#创建按钮
Button(root,text="选择颜色",command=callback).pack()
root.mainloop()				#进入主事件循环

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总结：编写典型案例计算器实现运算功能

例：编写计算器应用程序，实现简单的算术运算功能。

根据分析，计算器应用程序可分为两大功能模块：
（1）创建计算器界面：计算器界面由多个按钮（如数字按钮、符号按钮等）和一个标签（用于输出按钮信息和计算结果）构成，可利用tkinter提供的Button控件和Label控件实现，再利用布局管理器（grid布局）将各个控件排列显示，其中创建Button控件时利用其command属性调用相应的功能函数。
（2）创建按钮键值类：该类中定义一个构造方法用于接收按钮值，然后定义多个方法用于实现具体的按键功能（供Button控件调用），包括实现添加数值功能的方法，实现删除功能的方法，实现清空功能的方法，实现切换正负号功能的方法，实现添加小数点功能的方法，以及实现计算功能的方法。

import tkinter,time,decimal,math,string	#加载各种库
window=tkinter.Tk()				#创建tkinter对象
window.title('计算器')				#设置标题
window.resizable(0,0)				#设置大小不可变
#全局变量，storage存储列表，vartext存储字符串，result存储结果，symbol存储符号
global storage, vartext, result, symbol
result = symbol = None				#变量result和symbol设置值为None
vartext = tkinter.StringVar()			#创建StringVar对象
storage = []						#变量storage设置为列表

#按键值类
class key_press:
    global storage, vartext, result, symbol	#引用全局变量
    #构造方法，设置按键属性
    def __init__(self,anjian):
        self.key = anjian			#按键名称

    #添加，用于将按键值添加到storage列表，再将storage的值设置为vartext的值
    def jia(self):
        storage.append(self.key)		#将按键值添加到storage列表
        vartext.set(''.join(storage))	#将storage的值连接生成一个新的字符串，并设置为vartext的值

    #删除功能
    def retreat(self):
        storage.pop()				#移除storage列表的值（默认最后一个元素）
        vartext.set(''.join(storage))	#将storage的值连接生成一个新的字符串，并设置为vartext的值

    #清除功能
    def clear(self):
        storage.clear()				#清空storage列表
        vartext.set('')				#设置vartext的值为空
        result = None				#变量result结果改为None
        symbol = None			#变量symbol结果改为None

    #切换正负功能
    def plus_minus(self):
        if storage[0]:				#先判断storage[0]是否有值
            if storage[0] == '-':		#如果storage[0]值为“-”
                storage[0] = '+'	#将storage[0]值改为“+”
            elif storage[0] == '+':	#如果storage[0]值为“+”
                storage[0] = '-'		#将storage[0]值为“-”
            else:
                storage.insert(0, '-')	#如果storage[0]的值既不是“+”，又不是“-”，则表示没有符号，添加一个“-”
        vartext.set(''.join(storage))	#将storage的值连接生成一个新的字符串，并设置为vartext的值
    
    #添加小数点功能
    def decimal_point(self):
        if storage.count('.') >= 1:		#如果已经存在小数点,则什么都不做
            pass
        else:
            if storage == []:		#如果storage为空
                storage.append('0')	#给storage队列添加0
            storage.append('.')		#给storage队列添加.
            vartext.set(''.join(storage))	#将storage的值连接生成一个新的字符串，并设置为vartext的值

    #运算        
    def operation(self):
        global storage, vartext, result, symbol	#引用全局变量
        if vartext.get() == '':		#如果vartext中没有值，则什么也不做
            pass
        else:
            get1 = decimal.Decimal(vartext.get())			#获取输入的数值
            if self.key in ('1/x','sqrt'):		#如果按键值属于'1/x'和'sqrt'其中之一
                if self.key == '1/x':		#如果按键值是“1/x”
                    result = 1/get1		#将1/变量get1的结果赋值给变量result
                elif self.key == 'sqrt':	#如果按键值是“sqrt”
                    result = math.sqrt(get1)				#计算变量get1的平方根
            elif  self.key in ('+','-','*','/','='):				#判断按键值
                if symbol is not None:	#如果symbol变量不是None
                    get1 = decimal.Decimal(result)		#获取第一次输入的数值
                    get2 = decimal.Decimal(vartext.get())	#获取第二次输入的数值
                    if symbol == '+':					#如果符号是“+”
                        result = get1 + get2				#相加
                    elif symbol == '-':					#如果符号是“-”
                        result = get1 - get2				#相减
                    elif symbol == '*':					#如果符号是“*”
                        result = get1 * get2				#相乘t
                    elif symbol == '/':					#如果符号是“/”
                        result = get1 / get2				#相除
                else:									#如果没有输入符号
                    result = get1						#获取get1的值
                if self.key == '=':						#如果输入的键值为“=”
                    symbol = None			#变量symbol则赋值为None
                else:							#输入的键值不为“=”
                    symbol = self.key			#将输入的键值赋值给symbol
            print(symbol)						#输出变量symbol，表示符号
            print(result)						#输出变量result，表示结果
            vartext.set(str(result))	#将结果转为字符串形式，并设置为vartext的值
            storage.clear()						#清空storage列表

#计算器布局
def layout(window):
    global storage, vartext, result, symbol			#引用全局变量
    #设置顶部标签，用于展示按键的值
    entry1 = tkinter.Label(window, width=30, height=2, bg='white', anchor='se',\
        textvariable=vartext)
    entry1.grid(row=0, columnspan=5)

    #添加按钮
    buttonJ=tkinter.Button(window,text='←',width=5,command=key_press('c').retreat)
    buttonCE=tkinter.Button(window,text='',width=5)
    buttonC=tkinter.Button(window,text=' C ',width=5,command=key_press('c').clear)
    button12=tkinter.Button(window,text='±',width=5,\
        command=key_press('c').plus_minus)
    buttonD=tkinter.Button(window,text='√',width=5,\
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window.mainloop()				#进入事件（消息）循环