Python實現(xiàn)多圖繪制系統(tǒng)的示例代碼

更新時間：2023年09月06日 10:34:12 作者：微小冷

這篇文章主要為大家詳細介紹了Python如何實現(xiàn)制作一個多圖繪制系統(tǒng),文中的示例代碼簡潔易懂,具有一定的借鑒價值,感興趣的小伙伴可以學習一下

坐標軸控件

三個坐標軸xyz從外觀上看其實毫無區(qū)別，這種標簽和輸入框的組合十分常見，為了便于調用，最好實現(xiàn)一個類。

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，一組標簽輸入框組合，至少還要有一個標簽和控件寬度，并且輸入框是可讀可寫的，其實現(xiàn)方式如下。

class AxisFrame(ttk.Frame):
    # widths 是每個控件的寬度
    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，就不需要self.entrys，而將其改為

self.afs = {}       # AxisFrames

相應地，也不需要setFrmAxis函數(shù)了，將setFrmCtrl中設置坐標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)

坐標類型

在三維繪圖系統(tǒng)中，實現(xiàn)了代碼生成、外部導入等多種數(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StringVar變量，故先做一個initVar函數(shù)

def initVar(self, mode):
    self.MODES = ("外部導入", "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，會不可避免地用到t,x,y,z等變量，所以readPython函數(shù)中，會有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)就更加簡潔了，形式如下

# 這個是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

坐標系控件

自定義坐標列表控件

繪制多組數(shù)據(jù)是很自然的一個需求，但目前只有一套坐標軸，可謂巧婦難為無米之炊了。

瘋狂地添加坐標軸可以解決這個問題，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。簡單地說，就是設置一個按鈕，點擊之后，就會出現(xiàn)一組新的xyz輸入框。

為了實現(xiàn)這個功能，最好把多個坐標輸入控件AxisFrame排列起來，封裝成一個新的控件。由于此前已經做了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。解決這個問題，一個比較好的方案是設置一個隱藏按鈕，將這個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)在這個測試坐標列表上面還有兩個按鍵，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。當我們有多套坐標的時候，一個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, "外部導入")
        self.data[flag] = self.setData(flag, data[:,i])

最后，考慮到實際繪圖時，有時要用到兩個坐標軸，有時需要三個，所以最好能對單個的坐標軸進行顯示和隱藏，實現(xiàn)方法與Expander的邏輯如出一轍，在initFeature方法中添加如下內容

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是描述某個坐標控件是否顯示的布爾標記，btn就是對應的按鈕，而self.btnAxisCollapse則是具體的顯示隱藏函數(shù)，內容如下

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)

這里的實現(xiàn)過程稍顯繁瑣，主要是考慮到要保證txyz的顯示順序，結果如下

繪制多組數(shù)據(jù)

在實現(xiàn)坐標列表控件之后，自然要在在繪圖系統(tǒng)中創(chuàng)建多組坐標列表，同時需要提供新增或刪除對應繪圖數(shù)據(jù)的功能。那么首先得添加兩個功能按鈕，這部分需要修改setCtrlButtons方法，并且這兩個按鈕分別綁定兩個函數(shù)addLat和deleteLast，

addLast在最后面新增一個坐標列表，deleteLast則刪除最后一個坐標列表。這兩個功能十分簡單，

def addLast(self, evt):
    title = f"坐標{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]

其中涉及到兩個全局變量，一個是self.als，用于存放所有的AxisList；另一個是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)第一組坐標數(shù)據(jù)來判斷是否啟用3D，這種寫法當然十分危險。考慮到日后肯定會通過類似ComboBox來整改，所以這里暫且先這么放著。

但點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，這里就簡單說一下， btnDrawImg 函數(shù)中，首先要調用一個讀取數(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)進行圖像繪制。

最終繪圖結果如下

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{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()

到此這篇關于Python實現(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Python多圖繪制內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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使用Python畫出小人發(fā)射愛心的代碼
今天小編就為大家分享一篇使用Python畫出小人發(fā)射愛心的代碼，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧
2019-11-11