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python使用tkinter打造三維繪圖系統(tǒng)的示例代碼

 更新時(shí)間：2023年08月14日 09:54:20   作者：微小冷  
Python?的?tkinter?模塊是一個(gè)常用的?GUI（圖形用戶界面）工具包,它能夠讓你創(chuàng)建窗口應(yīng)用程序,你可以使用它來(lái)構(gòu)建用戶友好的界面,包括按鈕、標(biāo)簽、文本框、列表框等各種控件,本文講給大家介紹如何使用tkinter打造三維繪圖系統(tǒng),需要的朋友可以參考下

Python繪圖系統(tǒng)系列：python將matplotlib嵌入到tkinter中的步驟詳解_python_腳本之家 (jb51.net)

輸入數(shù)據(jù)

三維繪圖需要一個(gè)新的坐標(biāo)變量，設(shè)置為z，這個(gè)改改UI就可以辦到，并不困難。但是，此前用于設(shè)置x和y數(shù)據(jù)的函數(shù)實(shí)在是過(guò)于雷同，如果再寫(xiě)一個(gè)設(shè)置z軸的，那么這個(gè)繪圖系統(tǒng)里就相當(dāng)于是有了3個(gè)一毛一樣的函數(shù)，十分離譜，所以為了簡(jiǎn)化代碼，可以將所有的數(shù)據(jù)輸入框設(shè)為一個(gè)字典，然后挨個(gè)生成xyz的輸入框，其中setFrmCtrl函數(shù)如下

def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
    frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
    frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
    self.setCtrlButtons(frm)
    self.entrys = {}
    for flag in 'xyz':
        frm = ttk.Frame(frmCtrl)
        frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.setFrmAxis(frm, flag)

setFrmAxis 則沒(méi)什么好說(shuō)的，只是新增了一個(gè)參數(shù)而已。

def setFrmAxis(self, frm, flag):
    tk.Label(frm, text=flag).pack(side=tk.LEFT)
    self.entrys[flag] = tk.Entry(frm)
    self.entrys[flag].pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X)

加載數(shù)據(jù)

此前，分別用 self.xs 和 self.ys 來(lái)表示x和y軸數(shù)據(jù)，這又是一個(gè)雷同。為了簡(jiǎn)化代碼，將變量也設(shè)做字典，在初始化的init函數(shù)中添加

self.data = {}

然后將加載數(shù)據(jù)的函數(shù)改寫(xiě)為

def btnLoadData(self):
    name = askopenfilename()
    data = np.genfromtxt(name)
    for flag, i in enumerate()'xyz':
        if i >= data.shape[1]:
            return
        self.data[flag] = data[:,i]
        setEntry(self.entrys[flag], 'data')

然后新建一個(gè)用來(lái)讀取Entry的函數(shù)，考慮到x和y都有可能用類似 1,1,5 的形式生成，所以先做一個(gè)檢測(cè)數(shù)組的全局函數(shù)

def detectArray(s):
    return s.rstrip('0123456789:, ')==''

然后是readEntrys函數(shù)，考慮到在函數(shù)表達(dá)式中，用x和y指代self.data[‘x’]和selfdata[‘y’]，所以需要新建局部變量x和y，以確保eval函數(shù)的正常使用。

def readEntrys(self):
    for flag in 'xyz':
        label = self.entrys[flag].get()
        if label != 'data':
            if detectArray(label):
                label = f"np.linspace({label})"
            self.data[flag] = eval(self.entrys[flag].get())
        if flag =='x' : x = self.data['x']
        elif flag =='y' : y = self.data['y']        
    if self.entrys['z'].get()=="":
        del self.data['z']

繪圖函數(shù)

最后，就是繪圖功能的實(shí)現(xiàn)，由于有了readEntrys函數(shù)，從而btnDrawImg函數(shù)變得更加專注，只需復(fù)制調(diào)用專門(mén)的繪圖函數(shù)就可以了。三維繪圖函數(shù)和二維繪圖函數(shù)其實(shí)沒(méi)什么區(qū)別，只要繪制的還是plot圖，區(qū)別只是多加了一個(gè)z軸坐標(biāo)而已。

def btnDrawImg(self):
    self.readEntrys()
    self.fig.clf()
    if 'z' in self.data: 
        self.drawPlot3D()
    else:
        self.drawPlot()
    self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
    self.canvas.draw()

由于把用于設(shè)置邊框?qū)挾鹊膕ubplots_adjust以及canvas.draw放在了btnDrawImg這個(gè)函數(shù)中，所以drawPlot函數(shù)也需要做適當(dāng)?shù)木?jiǎn)。而drawPlot3D只是將projection設(shè)為‘3d’，同時(shí)添加一組z坐標(biāo)而已。

def drawPlot(self):
        ax = self.fig.add_subplot()
        ax.plot(self.data['x'], self.data['y'])
def drawPlot3D(self):
    ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
    ax.plot(self.data['x'], self.data['y'], self.data['z'])

至此，就可以看一下效果了

在這里插入圖片描述

源代碼

最后，附上源代碼

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
def setEntry(e, text):
    e.delete(0, "end")
    e.insert(0, text)
def detectArray(s):
    return s.rstrip('0123456789:, ')==''
class DarwSystem():
    def __init__(self):
        self.root = tk.Tk()
        self.root.title("數(shù)據(jù)展示工具")
        self.data = {}
        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.entrys = {}
        for flag in 'xyz':
            frm = ttk.Frame(frmCtrl)
            frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
            self.setFrmAxis(frm, flag)
    def setFrmAxis(self, frm, flag):
        tk.Label(frm, text=flag).pack(side=tk.LEFT)
        self.entrys[flag] = tk.Entry(frm)
        self.entrys[flag].pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X)    
    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)
    def btnLoadData(self):
        name = askopenfilename()
        data = np.genfromtxt(name)
        for i, flag in enumerate('xyz'):
            if i >= data.shape[1]:
                return
            self.data[flag] = data[:,i]
            setEntry(self.entrys[flag], 'data')
    def readEntrys(self):
        for flag in 'xyz':
            label = self.entrys[flag].get()
            if label=="":
                continue
            if label != 'data':
                if detectArray(label):
                    label = f"np.linspace({label})"
                self.data[flag] = eval(self.entrys[flag].get())
            if flag =='x' : x = self.data['x']
            elif flag =='y' : y = self.data['y']        
        if self.entrys['z'].get()=="":
            del self.data['z']
    def btnDrawImg(self):
        self.readEntrys()
        self.fig.clf()
        if 'z' in self.data:
            self.drawPlot3D()
        else:
            self.drawPlot()
        self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
        self.canvas.draw()
    def drawPlot3D(self):
        ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
        ax.plot(self.data['x'], self.data['y'], self.data['z'])
    def drawPlot(self):
        ax = self.fig.add_subplot()
        ax.plot(self.data['x'], self.data['y'])
    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()

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