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在日常应用程序开发中,图表(折线图,柱状图等)以其直观显示,清晰明了的优势,使得应用范围越来越广泛,本文以一个简单的小例子,简述如何将Tkinter和Matplotlib相互关联起来,在应用程序中嵌入图表,仅供学习分享使用,如有不足之处,还请指正。

涉及知识点

  1. Tkinter 是Python内置的桌面程序开发组件库,包含日常使用的基础组件(如:Label,Button,Entry等),利用Tkinter可以方便的开发可视化程序。
  2. Matlotlib 是一个开源的数据可视化类库,利用matplotlib可以绘制各种类型的图表(如:折线图,柱状图,散点图等)。
  3. Numpy 是一个开源的数学相关的类库,广泛应用于数学计算等领域。本例主要使用Numpy提供的数学函数和随机数生成数据源。

操作步骤

如果要将matplotlib生成图表和Tkinter生成的GUI程序关联起来,需要以下3个步骤:

  1. 创建Matplotlib的figure(画布)对象,并在figure上进行绘图。
  2. 创建FigureCanvasTkAgg(画布容器)对象,参数为第1步生成的figure对象和容器存放的父对象,并调用创建对象的draw函数。
  3. 调用FigureCanvasTkAgg对应组件的Pack方法,将对象显示在页面上。

示例效果图

将Matlotlib生成的曲线图,嵌入到普通的windows程序中,如下图所示:

 

 核心代码

创建图表代码

 1    def create_matplotlib(self):
 2         """创建绘图对象"""
 3         # 设置中文显示字体
 4         mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 中文显示
 5         mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 负号显示
 6         # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率
 7         self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True)
 8         # 创建一副子图
 9         fig1 = plt.subplot(1, 1, 1)  # 三个参数,依次是:行,列,当前索引
10         # 创建数据源:x轴是等间距的一组数
11         x = np.arange(-2 * np.pi, 2 * np.pi, 0.1)
12         y1 = np.sin(x)
13         y2 = np.cos(x)
14 
15         line1 = fig1.plot(x, y1, color='red', linewidth=2, label='y=sin(x)', linestyle='--')  # 画第一条线
16         line2 = fig1.plot(x, y2, color='green', label='y=cos(x)')
17         plt.setp(line2, linewidth=1, linestyle='-', alpha=0.7)  # 华第二条线 color='',
18 
19         fig1.set_title("数学曲线图", loc='center', pad=20, fontsize='xx-large', color='red')  # 设置标题
20         # line1.set_label("正弦曲线")  # 确定图例
21         # 定义legend 重新定义了一次label
22         fig1.legend(['正弦', '余弦'], loc='lower right', facecolor='orange', frameon=True, shadow=True, framealpha=0.7)
23         # ,fontsize='xx-large'
24         fig1.set_xlabel('(x)横坐标')  # 确定坐标轴标题
25         fig1.set_ylabel("(y)纵坐标")
26         fig1.set_yticks([-1, -1 / 2, 0, 1 / 2, 1])  # 设置坐标轴刻度
27         fig1.grid(which='major', axis='x', color='gray', linestyle='-', linewidth=0.5, alpha=0.2)  # 设置网格
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创建图表容器,并显示代码

 1     def createWidget(self, figure):
 2         """创建组件"""
 3         self.label = Label(self, text='这是一个Tkinter和Matplotlib相结合的小例子')
 4         self.label.pack()
 5         # 创建画布
 6         self.canvas = FigureCanvasTkAgg(figure, self)
 7         self.canvas.draw()
 8         self.canvas.get_tk_widget().pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1)
 9         # 把matplotlib绘制图形的导航工具栏显示到tkinter窗口上
10         # toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas, self)
11         # toolbar.update()
12         # self.canvas._tkcanvas.pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1)
13         # self.button = Button(master=self, text="退出", command=quit)
14         # # 按钮放在下边
15         # self.button.pack(side=BOTTOM)
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整体代码及调用逻辑,如下所示:

 1 from tkinter import *
 2 import numpy as np
 3 import matplotlib
 4 import matplotlib.pyplot as plt
 5 from matplotlib.pylab import mpl
 6 from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk
 7 
 8 
 9 class Application(Frame):
10     """一个经典的GUI写法"""
11 
12     def __init__(self, master=None):
13         '''初始化方法'''
14         super().__init__(master)  # 调用父类的初始化方法
15         self.master = master
16         self.pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1)  # 此处填充父窗体
17         self.create_matplotlib()
18         self.createWidget(self.figure)
19 
20     def createWidget(self, figure):
21         """创建组件"""
22         self.label = Label(self, text='这是一个Tkinter和Matplotlib相结合的小例子')
23         self.label.pack()
24         # 创建画布
25         self.canvas = FigureCanvasTkAgg(figure, self)
26         self.canvas.draw()
27         self.canvas.get_tk_widget().pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1)
28         # 把matplotlib绘制图形的导航工具栏显示到tkinter窗口上
29         # toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas, self)
30         # toolbar.update()
31         # self.canvas._tkcanvas.pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1)
32         # self.button = Button(master=self, text="退出", command=quit)
33         # # 按钮放在下边
34         # self.button.pack(side=BOTTOM)
35 
36     def create_matplotlib(self):
37         """创建绘图对象"""
38         # 设置中文显示字体
39         mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 中文显示
40         mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 负号显示
41         # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率
42         self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True)
43         # 创建一副子图
44         fig1 = plt.subplot(1, 1, 1)  # 三个参数,依次是:行,列,当前索引
45         # 创建数据源:x轴是等间距的一组数
46         x = np.arange(-2 * np.pi, 2 * np.pi, 0.1)
47         y1 = np.sin(x)
48         y2 = np.cos(x)
49 
50         line1 = fig1.plot(x, y1, color='red', linewidth=2, label='y=sin(x)', linestyle='--')  # 画第一条线
51         line2 = fig1.plot(x, y2, color='green', label='y=cos(x)')
52         plt.setp(line2, linewidth=1, linestyle='-', alpha=0.7)  # 华第二条线 color='',
53 
54         fig1.set_title("数学曲线图", loc='center', pad=20, fontsize='xx-large', color='red')  # 设置标题
55         # line1.set_label("正弦曲线")  # 确定图例
56         # 定义legend 重新定义了一次label
57         fig1.legend(['正弦', '余弦'], loc='lower right', facecolor='orange', frameon=True, shadow=True, framealpha=0.7)
58         # ,fontsize='xx-large'
59         fig1.set_xlabel('(x)横坐标')  # 确定坐标轴标题
60         fig1.set_ylabel("(y)纵坐标")
61         fig1.set_yticks([-1, -1 / 2, 0, 1 / 2, 1])  # 设置坐标轴刻度
62         fig1.grid(which='major', axis='x', color='gray', linestyle='-', linewidth=0.5, alpha=0.2)  # 设置网格
63 
64     def destroy(self):
65         """重写destroy方法"""
66         super().destroy()
67         quit()
68 
69     def quit():
70         """点击退出按钮时调用这个函数"""
71         root.quit()  # 结束主循环
72         root.destroy()  # 销毁窗口
73 
74 
75 if __name__ == '__main__':
76     root = Tk()
77     root.title('数学曲线窗口')
78     root.geometry('560x400+200+200')
79     app = Application(master=root)
80 
81     root.mainloop()
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多图示例

如何利用Matplotlib在一张图里面,包含多张子图,如下所示:

多图核心代码

其他代码和上例保持一致,只是在创建图表时略有差异。主要是利用plt.subplot(2, 2, 1)方法对图片进行切分。如下所示:

 1     def create_matplotlib(self):
 2         """创建绘图对象"""
 3         # 设置中文显示字体
 4         mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 中文显示
 5         mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 负号显示
 6         # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率
 7         self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True)
 8         self.figure.text(0.45, 0.94, '这是四幅图') # 设置显示的文本
 9         # 一张图上显示4张小图
10         x = np.linspace(-6, 6, 100)
11         y = np.sin(x)  # 正弦曲线
12         y2 = np.cos(x)  # 余弦曲线
13         y3 = np.tan(x)  # tan函数
14         y4 = np.square(x)  # 平方函数
15         fig1 = plt.subplot(2, 2, 1)  # 先进行分块,最后一个参数是序号
16         self.setplot(fig1, x, y, 'y=sin(x)', 'red')
17         fig2 = plt.subplot(2, 2, 2)
18         self.setplot(fig2, x, y2, 'y=cos(x)', 'green')
19         fig3 = plt.subplot(2, 2, 3)
20         self.setplot(fig3, x, y3, 'y=tan(x)', 'black')
21         fig4 = plt.subplot(2, 2, 4)
22         self.setplot(fig4, x, y4, 'y=square(x)', 'gold')
23 
24     def setplot(self, fig, x, y, text, color='r'):
25         """绘制子图"""
26         line = fig.plot(x, y, color=color, label=text)
27         fig.set_xlabel('(x)横坐标')  # 确定坐标轴标题
28         fig.set_ylabel("(y)纵坐标")
29         fig.grid(which='major', axis='x', color='gray', linestyle='-', linewidth=0.5, alpha=0.2)  # 设置网格
30         fig.legend(loc='lower right', facecolor='orange', frameon=True, shadow=True, framealpha=0.7)
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柱状图示例

如何利用Matplotlib绘制柱状图,如下所示:

柱状图核心代码

其他代码和上例保持一致,只是在创建图表时略有差异。主要是通过bar 函数创建柱状图,如下所示:

 1     def create_matplotlib(self):
 2         """创建绘图对象"""
 3         # 设置中文显示字体
 4         mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 中文显示
 5         mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 负号显示
 6         # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率
 7         self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True)
 8         self.figure.text(0.45, 0.94, '这是柱状图图') # 设置显示的文本
 9         x = np.arange(12)
10         y = np.random.uniform(0.5, 1.0, 12) * (1 - x / float(12))
11         loc = zip(x, y)  # 将x, y 两两配对
12         plt.ylim(0, 1.2)  # 设置y轴的范围
13         plt.bar(x, y, facecolor='green', edgecolor='black')  # 绘制柱状图(填充颜色绿色,边框黑色)
14         for x, y in loc:
15             plt.text(x + 0.1, y + 0.01, '%.2f' % y, ha='center', va='bottom')  # 保留小数点2位
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备注

Matplotlib的图表形式还有很多,本例只是抛砖引玉,简述两种图表的生成方式,其他的图表则不做赘述。

如需源码链接,可点击链接下载。一首小词,舒缓一下心情。

浣溪沙·堤上游人逐画船

宋代:欧阳修

堤上游人逐画船,拍堤春水四垂天。绿杨楼外出秋千。
白发戴花君莫笑,六幺催拍盏频传。人生何处似樽前!
posted on 2020-08-09 19:16  Alan.hsiang  阅读(1074)  评论(2编辑  收藏