Python GUI编程：另一个流行的框架PyQt5和tkinter的区别

欢迎来到写代码那些事 ！本教程将带您逐步深入了解使用 PyQt5 创建丰富、交互性强的图形用户界面（GUI）应用程序。无论您是新手还是有经验的开发者，通过本教程，您将学会如何利用 PyQt5 来构建现代化的用户界面，实现用户友好的交互体验。全文9387字，请您耐心读完

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PyQt5 和 Tkinter 都是 Python 中常用的 GUI（图形用户界面）库，用于创建各种窗口应用程序。它们有一些区别，下面是一些主要的区别点：

GUI库的来源	PyQt5：是一个Python绑定的Qt库，Qt是一个跨平台的C GUI开发框架，提供了丰富的GUI控件和功能	Tkinter：是Python的标准库，自带于Python，无需额外安装。
功能和控件	PyQt5：提供了丰富的GUI控件和功能，可以创建现代化的、功能丰富的应用程序。具有更多的内置控件和布局选项	Tkinter：功能相对较简单，提供了基本的GUI控件，适合创建简单的GUI界面
外观和主题	PyQt5：Qt库支持多样化的主题和样式，可以创建更具吸引力的用户界面	Tkinter：外观相对较为简单，主题和样式的自定义有限
学习曲线	PyQt5：由于功能丰富，学习曲线可能相对较陡峭，特别是对于新手来说	Tkinter：相对较简单，适合初学者入门，上手较快
跨平台性	PyQt5：支持跨平台，可以在多个操作系统上运行	Tkinter：同样支持跨平台，但在一些情况下可能需要进行更多的调整
社区支持和文档	PyQt5：拥有活跃的社区和完善的文档，有丰富的学习资源和示例	Tkinter：作为Python标准库的一部分，有许多教程和文档资源
第三方工具支持	PyQt5：与 Qt Designer 配合使用，可以通过可视化方式设计用户界面	Tkinter：可以使用 'tkinter.ttk' 模块扩展控件的外观

选择使用哪个库取决于您的需求和项目的复杂程度。如果您希望创建复杂的、现代化的用户界面，PyQt5 可能更适合。如果您只需要创建简单的GUI界面，或者希望使用标准库中自带的模块，那么 Tkinter 可能更合适。

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初识PyQt5

• PyQt5简介

PyQt5是一个Python绑定的Qt库，Qt是一个跨平台的GUI开发框架，用于创建图形用户界面。PyQt5提供了丰富的GUI控件、图形效果和工具，使开发者能够轻松地创建现代化的、功能丰富的应用程序。

• 安装PyQt5

要使用PyQt5，首先需要安装它。可以使用以下命令通过pip来安装PyQt5：

pip install PyQt5

• 创建第一个PyQt5应用

在这个示例中，我们将创建一个简单的PyQt5应用，显示一个窗口并在窗口中显示一个标签。

import sysfrom PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QLabel# 创建应用程序对象app = QApplication(sys.argv)# 创建主窗口window = QMainWindow()window.setWindowTitle('My First PyQt5 App')window.setGeometry(100, 100, 300, 200)  # 设置窗口位置和大小# 创建一个标签控件label = QLabel('Hello, PyQt5!', window)label.setGeometry(100, 50, 200, 30)  # 设置标签位置和大小# 显示窗口window.show()# 启动应用程序事件循环sys.exit(app.exec_())

在这个示例中，我们使用了QApplication、QMainWindow和QLabel等控件。我们创建了一个应用程序对象，然后创建一个主窗口，设置了窗口的标题和位置大小。接着，我们创建了一个标签控件，设置了标签的文本、位置和大小。最后，通过调用show()方法显示窗口，并通过app.exec_()启动应用程序的事件循环。

• 熟悉PyQt5的基本结构

创建了一个简单的PyQt5应用后，让我们熟悉一下基本的结构：

• 导入必要的模块。
• 创建 QApplication 对象，代表整个应用程序。
• 创建一个或多个窗口对象（QWidget）作为界面的主要容器。
• 设置窗口的属性、样式和布局。
• 显示窗口，使其可见。
• 启动应用程序事件循环，等待用户交互。

控件和布局

• 常见控件介绍（标签、按钮、文本框等）

在PyQt5中，有许多常见的控件可供使用，以下是一些常见的控件以及它们的简要介绍：

1. 标签（QLabel）：用于显示文本或图像。
2. 按钮（QPushButton）：用户可以点击的按钮，用于触发事件。
3. 文本框（QLineEdit）：用于用户输入文本信息。
4. 复选框（QCheckBox）：用于选中或取消选中的复选框。
5. 单选按钮（QRadioButton）：从多个选项中选择一个的单选按钮。
6. 列表框（QListWidget）：显示列表形式的数据。
7. 下拉框（QComboBox）：用户可以从下拉菜单中选择选项。
8. 滑块（QSlider）：用于选择一个范围内的值。
9. 进度条（QProgressBar）：显示任务的进度。
10. 图像控件（QPixmap、QImage）：用于显示图像。

• 使用布局管理器进行界面布局

在PyQt5中，布局管理器用于管理和排列控件的位置和大小，以便实现界面的布局。常见的布局管理器包括：

1. 水平布局（QHBoxLayout）：将控件水平排列。
2. 垂直布局（QVBoxLayout）：将控件垂直排列。
3. 网格布局（QGridLayout）：将控件放置在一个网格中，可以实现表格状布局。
4. 表单布局（QFormLayout）：用于输入表单，将标签和输入框组合在一起。

使用布局管理器可以避免手动设置每个控件的位置和大小，使界面布局更加灵活和自动化。例如，使用垂直布局可以将多个控件依次垂直排列，而使用网格布局可以将控件放置在二维网格中。

• 设置控件的属性和样式

在PyQt5中，可以通过设置控件的属性和样式来自定义控件的外观和行为。一些常见的控件属性和方法包括：

• setText()：设置控件的文本内容。
• setGeometry()：设置控件的位置和大小。
• setToolTip()：设置控件的提示信息。
• setEnabled()：设置控件是否可用。
• setStyleSheet()：设置控件的样式表，可以修改背景色、字体颜色等。

例如，要设置按钮的文本和样式：

button = QPushButton('Click Me')button.setGeometry(100, 100, 100, 30)button.setStyleSheet('background-color: blue; color: white;')

事件与信号

• 了解事件和信号的概念

事件

事件是用户与应用程序交互时发生的动作，例如鼠标点击、键盘按键、窗口关闭等。每个控件都能够接收和处理各种事件。当事件发生时，PyQt5会自动触发相应的事件处理函数，也称为事件处理器。

信号与槽

信号是控件发出的消息，它表示某个事件已经发生。槽是一个函数，用于响应信号。通过将信号与槽进行连接，可以实现控件之间的通信和交互。当信号触发时，与之连接的槽函数会被调用。

• 绑定控件事件与回调函数

要实现用户交互与响应，首先需要将控件的信号与回调函数（也就是槽函数）进行绑定。通过这种方式，当信号触发时，相应的回调函数将会被调用。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButtonapp = QApplication([])window = QMainWindow()window.setWindowTitle('Event Handling Example')window.setGeometry(100, 100, 300, 200)button = QPushButton('Click Me', window)button.setGeometry(100, 50, 100, 30)# 定义一个回调函数def on_button_click():    print('Button clicked!')# 将按钮的clicked信号与回调函数绑定button.clicked.connect(on_button_click)window.show()app.exec_()

在上面的示例中，我们创建了一个按钮控件，并定义了一个名为on_button_click的回调函数。然后，通过button.clicked.connect(on_button_click)将按钮的clicked信号与该回调函数进行绑定。当按钮被点击时，回调函数将会被调用，输出'Button clicked!'。

• 实现用户交互与响应

通过绑定控件的信号与回调函数，可以实现丰富的用户交互与响应功能。例如，按钮点击、文本框输入、滑块拖动等操作都可以通过信号与槽的机制来实现。这使得应用程序能够根据用户的操作做出相应的反应，提升了用户体验。

通过深入理解事件、信号和槽的概念，您可以构建交互性强、用户友好的GUI应用程序。在后续的教程中，我们将探讨更多不同类型的控件和事件，以及如何灵活地使用信号与槽来实现各种交互功能

窗口和对话框

• 创建主窗口和子窗口

在PyQt5中，可以使用QMainWindow来创建主窗口，使用QDialog来创建子窗口。以下是创建主窗口和子窗口的示例：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QDialog, QPushButtonapp = QApplication([])# 创建主窗口main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Main Window')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)main_window.show()app.exec_()# 创建子窗口main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Main Window')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)mdi_area = QMdiArea(main_window)main_window.setCentralWidget(mdi_area)sub_window = QMdiSubWindow()sub_window.setWidget(QPushButton('Sub Window Content'))mdi_area.addSubWindow(sub_window)main_window.show()app.exec_()

• 弹出对话框获取用户输入

PyQt5提供了各种对话框，用于与用户进行交互并获取输入。其中，QInputDialog可以用于弹出输入对话框：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton, QInputDialogapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Input Dialog Example')main_window.setGeometry(100, 100, 400, 300)def show_input_dialog():    text, ok = QInputDialog.getText(main_window, 'Input Dialog', 'Enter your name:')    if ok:        print('User's name:', text)button = QPushButton('Show Input Dialog', main_window)button.setGeometry(100, 100, 200, 30)button.clicked.connect(show_input_dialog)main_window.show()app.exec_()

在上面的示例中，点击'Show Input Dialog'按钮会弹出一个输入对话框，用户可以在对话框中输入内容。当用户点击确定后，输入的内容将会被打印出来。

• 自定义对话框和消息框

除了内置的对话框外，您还可以自定义对话框和消息框，以满足特定的需求。自定义对话框通常是通过创建继承自QDialog的类来实现，然后在该类中添加自定义的控件和逻辑。

自定义消息框可以通过QMessageBox来创建，您可以设置消息框的图标、按钮和内容。以下是一个简单的示例：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton, QMessageBoxapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Message Box Example')main_window.setGeometry(100, 100, 400, 300)def show_message_box(): msg_box = QMessageBox() msg_box.setIcon(QMessageBox.Information) msg_box.setText('This is a message box.') msg_box.setWindowTitle('Message Box') msg_box.setStandardButtons(QMessageBox.Ok | QMessageBox.Cancel) msg_box.setDefaultButton(QMessageBox.Ok) result = msg_box.exec_() if result == QMessageBox.Ok: print('User clicked Ok') else: print('User clicked Cancel')button = QPushButton('Show Message Box', main_window)button.setGeometry(100, 100, 200, 30)button.clicked.connect(show_message_box)main_window.show()app.exec_()

在上述示例中，点击'Show Message Box'按钮会弹出一个自定义消息框，用户可以点击'Ok'或'Cancel'按钮进行选择。根据用户的选择，相应的消息会被打印出来。

通过创建自定义对话框和消息框，您可以根据需要实现更灵活和个性化的用户交互界面

绘图和图形界面

• 使用Canvas绘制基本图形

在PyQt5中，可以使用QGraphicsView和QGraphicsScene来创建画布并绘制基本图形。

创建Canvas

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QGraphicsView, QGraphicsScenefrom PyQt5.QtCore import Qtfrom PyQt5.QtGui import QPen, QColorapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Canvas Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)scene = QGraphicsScene()view = QGraphicsView(scene, main_window)view.setAlignment(Qt.AlignLeft | Qt.AlignTop)view.setGeometry(0, 0, 800, 600)main_window.show()app.exec_()

绘制基本图形

# 在Canvas上绘制线段pen = QPen(QColor(255, 0, 0))scene.addLine(100, 100, 300, 300, pen)# 在Canvas上绘制矩形pen = QPen(QColor(0, 0, 255))scene.addRect(400, 100, 200, 150, pen)# 在Canvas上绘制椭圆pen = QPen(QColor(0, 255, 0))scene.addEllipse(100, 400, 150, 100, pen)

• 制作简单的图表和图像展示

要在Canvas上制作简单的图表和图像展示，可以使用QGraphicsView和QGraphicsScene来实现。您可以通过绘制基本图形和添加文本等方式来展示图表和图像。

# 绘制柱状图rect_item = scene.addRect(100, 100, 50, 200, pen)rect_item.setBrush(QColor(0, 0, 255))# 添加文本标签text_item = scene.addText('Sales Data', QFont('Arial', 12))text_item.setPos(100, 50)

• 实现自定义绘图与图形效果

要实现自定义绘图与图形效果，您可以通过继承QGraphicsItem来创建自定义的图形项。您可以在图形项的paint()方法中实现绘制自定义图形和效果。

以下是一个简单的自定义图形项示例：

from PyQt5.QtWidgets import QGraphicsItemclass CustomGraphicsItem(QGraphicsItem): def __init__(self): super().__init__() def boundingRect(self): return QRectF(0, 0, 100, 100) def paint(self, painter, option, widget): painter.setBrush(QColor(255, 0, 0)) painter.drawRect(0, 0, 100, 100)

然后，将自定义图形项添加到场景中：

pythonCopy codecustom_item = CustomGraphicsItem()scene.addItem(custom_item)

通过自定义图形项，您可以实现各种自定义的绘图和图形效果，从而使Canvas展示更多个性化内容。在后续的教程中，您还可以了解如何通过绘制路径、添加图片和渲染特效来实现更多的图形效果。

菜单与工具栏

• 添加菜单栏和上下文菜单

在PyQt5中，可以使用QMenuBar和QMenu来添加菜单栏和上下文菜单。

添加菜单栏

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QMenuBar, QMenuapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Menu Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)menu_bar = QMenuBar(main_window)main_window.setMenuBar(menu_bar)file_menu = QMenu('File', menu_bar)menu_bar.addMenu(file_menu)edit_menu = QMenu('Edit', menu_bar)menu_bar.addMenu(edit_menu)main_window.show()app.exec_()

添加上下文菜单

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QMenuapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Context Menu Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)def show_context_menu(pos):    context_menu = QMenu(main_window)    context_menu.addAction('Copy')    context_menu.addAction('Cut')    context_menu.addAction('Paste')    context_menu.exec_(main_window.mapToGlobal(pos))main_window.setContextMenuPolicy(Qt.CustomContextMenu)main_window.customContextMenuRequested.connect(show_context_menu)main_window.show()app.exec_()

• 创建工具栏和工具按钮

可以使用QToolBar和QToolButton来创建工具栏和工具按钮。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QToolBar, QAction, QToolButtonapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Tool Bar Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)tool_bar = QToolBar('Tool Bar', main_window)main_window.addToolBar(tool_bar)action1 = QAction('Action 1', main_window)tool_bar.addAction(action1)action2 = QAction('Action 2', main_window)tool_bar.addAction(action2)tool_button = QToolButton()tool_button.setText('Tool Button')tool_bar.addWidget(tool_button)main_window.show()app.exec_()

• 实现多层级的菜单结构

可以通过嵌套QMenu来实现多层级的菜单结构。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QMenuBar, QMenuapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Multi-level Menu Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)menu_bar = QMenuBar(main_window)main_window.setMenuBar(menu_bar)file_menu = QMenu('File', menu_bar)menu_bar.addMenu(file_menu)new_menu = QMenu('New', file_menu)file_menu.addMenu(new_menu)new_menu.addAction('File')new_menu.addAction('Folder')edit_menu = QMenu('Edit', menu_bar)menu_bar.addMenu(edit_menu)main_window.show()app.exec_()

数据绑定与模型视图

• 将数据与界面控件进行绑定

在PyQt5中，可以使用QLineEdit、QLabel等界面控件来显示数据，并使用setText()等方法进行数据绑定。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QLabelapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Data Binding Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)label = QLabel('Hello, World!', main_window)label.setGeometry(100, 100, 200, 30)# 将数据绑定到控件data = 'Data from Python'label.setText(data)main_window.show()app.exec_()

• 使用表格和列表控件显示数据

您可以使用QTableWidget和QListWidget等控件来显示数据。

pythonCopy codefrom PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QTableWidget, QTableWidgetItemapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Table and List Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)table = QTableWidget(main_window)table.setGeometry(100, 100, 300, 200)table.setColumnCount(3)table.setHorizontalHeaderLabels(['Name', 'Age', 'Gender'])# 添加数据行data = [('Alice', 25, 'Female'), ('Bob', 30, 'Male')]for row, (name, age, gender) in enumerate(data):    table.insertRow(row)    table.setItem(row, 0, QTableWidgetItem(name))    table.setItem(row, 1, QTableWidgetItem(str(age)))    table.setItem(row, 2, QTableWidgetItem(gender))main_window.show()app.exec_()

• 自定义数据模型和视图

如果需要更复杂的数据展示，您可以自定义数据模型和视图。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QListView, QStandardItemModel, QStandardItemapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Custom Model and View Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)list_view = QListView(main_window)list_view.setGeometry(100, 100, 200, 300)# 创建自定义数据模型model = QStandardItemModel()list_view.setModel(model)# 添加数据项data = ['Item 1', 'Item 2', 'Item 3']for item_text in data: item = QStandardItem(item_text) model.appendRow(item)main_window.show()app.exec_()

多线程与异步操作

• 使用QThread实现多线程操作

在PyQt5中，可以使用QThread来实现多线程操作，以避免在主线程中执行耗时的任务导致界面冻结和卡顿。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButtonfrom PyQt5.QtCore import QThread, pyqtSignal, Qtimport timeclass WorkerThread(QThread):    finished = pyqtSignal()    def run(self):        for i in range(1, 6):            print(f'Processing task {i}')            time.sleep(1)        self.finished.emit()app = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Multi-threading Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)button = QPushButton('Start Task', main_window)button.setGeometry(100, 100, 100, 30)def start_task():    button.setEnabled(False)    worker_thread = WorkerThread()    worker_thread.finished.connect(task_finished)    worker_thread.start()def task_finished():    button.setEnabled(True)    print('Task finished')button.clicked.connect(start_task)main_window.show()app.exec_()

• 利用异步机制提升应用性能

PyQt5提供了QThreadPool用于管理线程池，可以并行执行多个任务以提升应用性能。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButtonfrom PyQt5.QtCore import QThreadPool, QRunnable, Qtimport timeclass WorkerRunnable(QRunnable): def run(self): for i in range(1, 6): print(f'Processing task {i}') time.sleep(1)app = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Thread Pool Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)button = QPushButton('Start Task', main_window)button.setGeometry(100, 100, 100, 30)def start_task(): button.setEnabled(False) worker_runnable = WorkerRunnable() thread_pool.start(worker_runnable)def task_finished(): button.setEnabled(True) print('Task finished')thread_pool = QThreadPool()thread_pool.setMaxThreadCount(2) # 设置最大线程数为2button.clicked.connect(start_task)main_window.show()app.exec_()

通过使用QThread实现多线程操作和利用异步机制提升应用性能，您可以在应用中执行耗时任务而不影响主界面的响应。

自定义控件和样式

• 创建自定义控件和组件

在PyQt5中，您可以通过继承现有的控件类来创建自定义控件和组件。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QWidget, QLabelclass CustomLabel(QLabel):    def __init__(self, text):        super().__init__(text)        self.setStyleSheet('color: blue; font-size: 20px;')app = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Custom Widget Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)custom_label = CustomLabel('Custom Label', main_window)custom_label.setGeometry(100, 100, 200, 30)main_window.show()app.exec_()

• 定制控件的外观和样式

通过使用setStyleSheet()方法，您可以定制控件的外观和样式。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButtonapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Custom Style Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)button = QPushButton('Styled Button', main_window)button.setGeometry(100, 100, 150, 50)button.setStyleSheet('background-color: green; color: white; font-size: 16px;')main_window.show()app.exec_()

• 实现复杂界面效果

您可以通过布局管理器、控件的层叠、动画效果等方法来实现复杂的界面效果。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QWidget, QVBoxLayout, QLabel, QPushButton, QStackedWidgetfrom PyQt5.QtCore import Qtapp = QApplication([])main_window = QMainWindow()main_window.setWindowTitle('Complex UI Example')main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)central_widget = QWidget(main_window)main_window.setCentralWidget(central_widget)layout = QVBoxLayout()central_widget.setLayout(layout)label = QLabel('Welcome to PyQt5!', central_widget)layout.addWidget(label, alignment=Qt.AlignCenter)stacked_widget = QStackedWidget(central_widget)layout.addWidget(stacked_widget)page1 = QWidget()page2 = QWidget()stacked_widget.addWidget(page1)stacked_widget.addWidget(page2)button1 = QPushButton('Page 1', page1)button2 = QPushButton('Page 2', page2)stacked_widget.setCurrentIndex(0)button1.clicked.connect(lambda: stacked_widget.setCurrentIndex(0))button2.clicked.connect(lambda: stacked_widget.setCurrentIndex(1))main_window.show()app.exec_()

通过创建自定义控件和组件、定制控件的外观和样式，以及实现复杂界面效果，您可以定制出独特且富有创意的GUI应用程序。

总结

本教程帮助您入门使用PyQt5创建各种类型的GUI应用程序。通过了解PyQt5的基础知识，您可以开始构建自己的GUI项目，并为用户提供出色的用户体验。无论您是初学者还是有经验的开发者，都能从本教程中获得有用的知识和技能，让您能够在Python中轻松构建功能丰富的图形界面应用程序。

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