1.概述

Python支持多种图形界面的第三方库，包括：

• Tk
• wxWidgets
• Qt
• GTK

等等。

但是Python自带的库是支持Tk的Tkinter，使用Tkinter，无需安装任何包，就可以直接使用。本章简单介绍如何使用Tkinter进行GUI编程。

Tkinter

我们来梳理一下概念：

我们编写的Python代码会调用内置的Tkinter，Tkinter封装了访问Tk的接口；

Tk是一个图形库，支持多个操作系统，使用Tcl语言开发；

Tk会调用操作系统提供的本地GUI接口，完成最终的GUI。

所以，我们的代码只需要调用Tkinter提供的接口就可以了。

第一个GUI程序

使用Tkinter十分简单，我们来编写一个GUI版本的“Hello, world!”。

第一步是导入Tkinter包的所有内容：

from tkinter import *

第二步是从​​Frame​​​派生一个​​Application​​类，这是所有Widget的父容器：

class Application(Frame):
def __init__(self, master=None):
Frame.__init__(self, master)
self.pack()
self.createWidgets()

def createWidgets(self):
self.helloLabel = Label(self, text=’Hello, world!’)
self.helloLabel.pack()
self.quitButton = Button(self, text=’Quit’, command=self.quit)
self.quitButton.pack()

在GUI中，每个Button、Label、输入框等，都是一个Widget。Frame则是可以容纳其他Widget的Widget，所有的Widget组合起来就是一棵树。

​​pack()​​​方法把Widget加入到父容器中，并实现布局。​​pack()​​​是最简单的布局，​​grid()​​可以实现更复杂的布局。

在​​createWidgets()​​​方法中，我们创建一个​​Label​​​和一个​​Button​​​，当Button被点击时，触发​​self.quit()​​使程序退出。

第三步，实例化​​Application​​，并启动消息循环：

app = Application()
# 设置窗口标题:
app.master.title(‘Hello World’)
# 主消息循环:
app.mainloop()

GUI程序的主线程负责监听来自操作系统的消息，并依次处理每一条消息。因此，如果消息处理非常耗时，就需要在新线程中处理。

运行这个GUI程序，可以看到下面的窗口：

点击“Quit”按钮或者窗口的“x”结束程序。

输入文本

我们再对这个GUI程序改进一下，加入一个文本框，让用户可以输入文本，然后点按钮后，弹出消息对话框。

from tkinter import *
import tkinter.messagebox as messagebox

class Application(Frame):
def __init__(self, master=None):
Frame.__init__(self, master)
self.pack()
self.createWidgets()

def createWidgets(self):
self.nameInput = Entry(self)
self.nameInput.pack()
self.alertButton = Button(self, text=’Hello’, command=self.hello)
self.alertButton.pack()

def hello(self):
name = self.nameInput.get() or ‘world’
messagebox.showinfo(‘Message’, ‘Hello, %s’ % name)

app = Application()
# 设置窗口标题:
app.master.title(‘Hello World’)
# 主消息循环:
app.mainloop()

当用户点击按钮时，触发​​hello()​​​，通过​​self.nameInput.get()​​​获得用户输入的文本后，使用​​tkMessageBox.showinfo()​​可以弹出消息对话框。

程序运行结果如下：

小结

Python内置的Tkinter可以满足基本的GUI程序的要求，如果是非常复杂的GUI程序，建议用操作系统原生支持的语言和库来编写。

2.海龟绘图

在1966年，Seymour Papert和Wally Feurzig发明了一种专门给儿童学习编程的语言——​​LOGO语言​​，它的特色就是通过编程指挥一个小海龟（turtle）在屏幕上绘图。

海龟绘图（Turtle Graphics）后来被移植到各种高级语言中，Python内置了turtle库，基本上100%复制了原始的Turtle Graphics的所有功能。

我们来看一个指挥小海龟绘制一个长方形的简单代码：

# 导入turtle包的所有内容:
from turtle import *

# 设置笔刷宽度:
width(4)

# 前进:
forward(200)
# 右转90度:
right(90)

# 笔刷颜色:
pencolor(‘red’)
forward(100)
right(90)

pencolor(‘green’)
forward(200)
right(90)

pencolor(‘blue’)
forward(100)
right(90)

# 调用done()使得窗口等待被关闭，否则将立刻关闭窗口:
done()

在命令行运行上述代码，会自动弹出一个绘图窗口，然后绘制出一个长方形：

从程序代码可以看出，海龟绘图就是指挥海龟前进、转向，海龟移动的轨迹就是绘制的线条。要绘制一个长方形，只需要让海龟前进、右转90度，反复4次。

调用​​width()​​​函数可以设置笔刷宽度，调用​​pencolor()​​​函数可以设置颜色。更多操作请参考​​turtle库​​的说明。

绘图完成后，记得调用​​done()​​函数，让窗口进入消息循环，等待被关闭。否则，由于Python进程会立刻结束，将导致窗口被立刻关闭。

​​turtle​​包本身只是一个绘图库，但是配合Python代码，就可以绘制各种复杂的图形。例如，通过循环绘制5个五角星：

from turtle import *

def drawStar(x, y):
pu()
goto(x, y)
pd()
# set heading: 0
seth(0)
for i in range(5):
fd(40)
rt(144)

for x in range(0, 250, 50):
drawStar(x, 0)

done()

程序执行效果如下：

使用递归，可以绘制出非常复杂的图形。例如，下面的代码可以绘制一棵分型树：

from turtle import *

# 设置色彩模式是RGB:
colormode(255)

lt(90)

lv = 14
l = 120
s = 45

width(lv)

# 初始化RGB颜色:
r = 0
g = 0
b = 0
pencolor(r, g, b)

penup()
bk(l)
pendown()
fd(l)

def draw_tree(l, level):
global r, g, b
# save the current pen width
w = width()

# narrow the pen width
width(w * 3.0 / 4.0)
# set color:
r = r + 1
g = g + 2
b = b + 3
pencolor(r % 200, g % 200, b % 200)

l = 3.0 / 4.0 * l

lt(s)
fd(l)

if level < lv:
draw_tree(l, level + 1)
bk(l)
rt(2 * s)
fd(l)

if level < lv:
draw_tree(l, level + 1)
bk(l)
lt(s)

# restore the previous pen width
width(w)

speed(“fastest”)

draw_tree(l, 4)

done()

执行上述程序需要花费一定的时间，最后的效果如下：