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Python实现多图绘制系统的示例代码

作者：微小冷

这篇文章主要为大家详细介绍了Python如何实现制作一个多图绘制系统,文中的示例代码简洁易懂,具有一定的借鉴价值,感兴趣的小伙伴可以学习一下

本文基于：从0开始实现一个三维绘图系统

坐标轴控件

三个坐标轴xyz从外观上看其实毫无区别，这种标签和输入框的组合十分常见，为了便于调用，最好实现一个类。

tkinter只要继承 Frame 就可以自定义组件。除了从 ttk.Frame 中继承到的初始化参数之外，一组标签输入框组合，至少还要有一个标签和控件宽度，并且输入框是可读可写的，其实现方式如下。

class AxisFrame(ttk.Frame):
    # widths 是每个控件的宽度
    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()

有了这个，就不需要self.entrys，而将其改为

self.afs = {}       # AxisFrames

相应地，也不需要setFrmAxis函数了，将setFrmCtrl中设置坐标输入框的部分改写为

#...
for flag in 'xyz':
    self.afs[flag] = AxisFrame(frmCtrl, flag, [5])
    self.afs[flag].pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)

坐标类型

在三维绘图系统中，实现了代码生成、外部导入等多种数据生成方法，这些方法自然要在Combobox中选择，而最终选中的值则需绑定一个StringVar变量，故先做一个initVar函数

def initVar(self, mode):
    self.MODES = ("外部导入", "序列化", "源代码")
    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的设置代码

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

这样一来，只需判断Combobox中的值，就可以确定输入框的处理方法

# 这些是AxisFrame的方法
def setData(self, data=None, **txyz):
    if self.mode.get() == "序列化":
        return self.getArray()
    elif self.mode.get() == "外部导入":
        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代码时，会不可避免地用到t,x,y,z等变量，所以readPython函数中，会有t,x,y,z作为输入的变量。

最后，DrawSystem用于读取数据的函数就更加简洁了，形式如下

# 这个是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()
    #后面接绘图代码

坐标系控件

自定义坐标列表控件

绘制多组数据是很自然的一个需求，但目前只有一套坐标轴，可谓巧妇难为无米之炊了。

疯狂地添加坐标轴可以解决这个问题，x,y,z用完之后再来x1,y1,z1，然后x2,y2,z2，子子孙孙无穷匮也。简单地说，就是设置一个按钮，点击之后，就会出现一组新的xyz输入框。

为了实现这个功能，最好把多个坐标输入控件AxisFrame排列起来，封装成一个新的控件。由于此前已经做了AxisFrame的自定义，所以这一步不存在难度，初步的代码如下

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)

然后将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作为AxisList对象的名字。其余类似self.afs[flag].XXX(YYY)之类的写法，均换成self.AL.XXX(flag, YYY)就可以了。

# setFrmCtrl函数
self.AL = AxisList(frmCtrl, 1, [5,10,20])
self.AL.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)

这一步在界面上看不出任何端倪。

显示和隐藏

如果想绘制多组数据，那么就需要很多AxisList，但这玩意一多了之后特别占地方，很难看。解决这个问题，一个比较好的方案是设置一个隐藏按钮，将这个AxisList做成类似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

效果为

现在这个测试坐标列表上面还有两个按键，分别是绘图和加载。绘图倒是没什么可说的，但加载按钮却很可疑。当我们有多套坐标的时候，一个全局的加载按钮是让人疑惑的。

为此，可以将加载按钮挪到AxisList控件中，代码如下

def initFeature(self):
    frm = ttk.Frame(self._c)
    frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
    ttk.Button(frm, text="加载",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, "外部导入")
        self.data[flag] = self.setData(flag, data[:,i])

最后，考虑到实际绘图时，有时要用到两个坐标轴，有时需要三个，所以最好能对单个的坐标轴进行显示和隐藏，实现方法与Expander的逻辑如出一辙，在initFeature方法中添加如下内容

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是描述某个坐标控件是否显示的布尔标记，btn就是对应的按钮，而self.btnAxisCollapse则是具体的显示隐藏函数，内容如下

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)

这里的实现过程稍显繁琐，主要是考虑到要保证txyz的显示顺序，结果如下

绘制多组数据

在实现坐标列表控件之后，自然要在在绘图系统中创建多组坐标列表，同时需要提供新增或删除对应绘图数据的功能。那么首先得添加两个功能按钮，这部分需要修改setCtrlButtons方法，并且这两个按钮分别绑定两个函数addLat和deleteLast，

addLast在最后面新增一个坐标列表，deleteLast则删除最后一个坐标列表。这两个功能十分简单，

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

其中涉及到两个全局变量，一个是self.als，用于存放所有的AxisList；另一个是self.frmAxis，是所有AxisList的父组件。

前者可以放在DrawSystem的初始化函数中，

self.als = []

后者则需要更改setFrmCtrl函数

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

原有的全局变量self.data似乎已经很难描述全部数据，所以取消使用全局变量，并修改绘图最终的绘图函数

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])

这里把之前的drawPlot和drawPlot3d合并到一起了，并且只是根据第一组坐标数据来判断是否启用3D，这种写法当然十分危险。考虑到日后肯定会通过类似ComboBox来整改，所以这里暂且先这么放着。

但点击绘图按钮需要绑定的事件是需要修改的，由于后面上传了所有源码，且为了节省篇幅，这里就简单说一下， btnDrawImg 函数中，首先要调用一个读取数据的函数，封装为self.readDatas，然后将这这些数据传入self.drawPlot就万事大吉。基本逻辑是，遍历所有AxisList并提取数据，然后将所有数据传递给绘图函数进行图像绘制。

最终绘图结果如下

源代码

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 是每个控件的宽度
    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", "源代码", "外部导入", "无数据")
        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() == "外部导入":
            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="加载",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, "外部导入")
            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("数据展示工具")
        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"坐标{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="绘图",width=5,
            command=self.btnDrawImg).pack(side=tk.LEFT)
        ttk.Button(frm, text="加载",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="删除", 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, "外部导入")
            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()

到此这篇关于Python实现多图绘制系统的示例代码的文章就介绍到这了,更多相关Python多图绘制内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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