python的GUI计算器

时间:2022-05-23 柏常青人气:0

一、学习目标：学会利用python的GUI做界面布局

手写计算器代码熟悉控件的使用方法
优化计算器代码，解决获取按钮文本的方法
了解lambda函数的传参优点和局限
打包生成自己的计算器软件，并独立运行

二、学习内容：手写一个简单计算器

1、计算器目标图

目标计算器设计分为三个部分：

背景部分：

根：Tk()

展示部分:上方展示算式，下方展示计算结果：

按钮部分:

2、计算器计算功能

加减乘除，放在 = ，按钮上
回退，放在 <- 按钮上
清除，放在 MC 按钮上

3、代码实现与详细说明

外观布局：

首先引入包： from tkinter import *

根据目标图片设计布局按钮：定义计算器类，初始化界面控件。

class Calculator:
    def __init__(self, master):
        self.master = master
        self.master.title("Calculator")
        self.master.resizable(0, 0)  # 设置窗口不可拉伸
        self.master.geometry('320x420')  # 设置主窗口的初始尺寸

        self.result = StringVar()  # 用于显示结果的可变文本
        self.equation = StringVar()  # 显示计算方程
        self.result.set(' ')
        self.equation.set('0')
        # 显示框
        self.show_result_eq = Label(self.master, bg='white', fg='black',
                                    font=('Arail', '16'), bd='0',
                                    textvariable=self.equation, anchor='se')
        self.show_result = Label(self.master, bg='white', fg='black',
                                 font=('Arail', '20'), bd='0',
                                 textvariable=self.result, anchor='se')
        # 按钮
        self.button_back = Button(self.master, text='<-', bg='DarkGray', command=self.back)  # 返回
        self.button_lbracket = Button(self.master, text='(', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('('))  # 左括号
        self.button_rbracket = Button(self.master, text=')', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum(')'))  # 左括号
        self.button_division = Button(self.master, text='÷', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('÷'))  # 除号
        # 7 8 9 4 5 6 1 2 3
        self.button_7 = Button(self.master, text='7', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('7'))  # 7号
        self.button_8 = Button(self.master, text='8', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('8'))  # 8号
        self.button_9 = Button(self.master, text='9', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('9'))  # 9号
        self.button_multiplication = Button(self.master, text='*', bg='DarkGray',
                                            command=lambda: self.getNum('*'))  # 乘号
        # 按钮的command参数,是回调函数。lambda函数是为了可以传参数给回调函数
        self.button_4 = Button(self.master, text='4', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('4'))  # 4号
        self.button_5 = Button(self.master, text='5', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('5'))  # 5号
        self.button_6 = Button(self.master, text='6', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('6'))  # 6号
        self.button_minus = Button(self.master, text='-', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('-'))  # -号

        self.button_1 = Button(self.master, text='1', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('1'))  # 1号
        self.button_2 = Button(self.master, text='2', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('2'))  # 2号
        self.button_3 = Button(self.master, text='3', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('3'))  # 3号
        self.button_plus = Button(self.master, text='+', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('+'))  # +号
        # 控制按钮 0 .
        self.button_MC = Button(self.master, text='MC', bg='DarkGray', command=self.clear)  # MC
        self.button_0 = Button(self.master, text='0', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('0'))  # 0
        self.button_dot = Button(self.master, text='.', bg='DarkGray', command=lambda: self.getNum('.'))  # .
        self.button_eq = Button(self.master, text='=', bg='DarkGray', command=self.run)  # =

        # Layout布局
        self.show_result_eq.place(x='10', y='10', width='300', height='50')
        self.show_result.place(x='10', y='60', width='300', height='50')

        self.button_back.place(x='10', y='150', width='60', height='40')
        self.button_lbracket.place(x='90', y='150', width='60', height='40')
        self.button_rbracket.place(x='170', y='150', width='60', height='40')
        self.button_division.place(x='250', y='150', width='60', height='40')
        self.button_7.place(x='10', y='205', width='60', height='40')
        self.button_8.place(x='90', y='205', width='60', height='40')
        self.button_9.place(x='170', y='205', width='60', height='40')
        self.button_multiplication.place(x='250', y='205', width='60', height='40')

        self.button_4.place(x='10', y='260', width='60', height='40')
        self.button_5.place(x='90', y='260', width='60', height='40')
        self.button_6.place(x='170', y='260', width='60', height='40')
        self.button_minus.place(x='250', y='260', width='60', height='40')

        self.button_1.place(x='10', y='315', width='60', height='40')
        self.button_2.place(x='90', y='315', width='60', height='40')
        self.button_3.place(x='170', y='315', width='60', height='40')
        self.button_plus.place(x='250', y='315', width='60', height='40')

        self.button_MC.place(x='10', y='370', width='60', height='40')
        self.button_0.place(x='90', y='370', width='60', height='40')
        self.button_dot.place(x='170', y='370', width='60', height='40')
        self.button_eq.place(x='250', y='370', width='60', height='40')

重点说明:

按钮的command参数,是回调函数。lambda函数是为了可以传参数给回调函数。

lambda匿名函数的使用： command=lambda: self.getNum('3'))

注意这里传的参数是字符串： '3' 。每一个按钮点击想要获取的文本值不同，所以对应的参数各不相同。

从而，也导致初始化界面代码看起来太冗长了。

功能布局:

设置回退 back ，符号获取 getNum ，清除 clear ，计算 run 方法。

def back(self):
        temp_equ = self.equation.get()
        self.equation.set(temp_equ[:-1])  # 一个一个删

    def getNum(self, arg):
        temp_equ = self.equation.get()  # 输入算式
        temp_result = self.result.get()

        # 判断基本语法错误
        if temp_result != ' ':  # 计算器输入前还没有结果，那么结果区域应该设置为空。
            self.result.set(' ')
        if temp_equ == '0' and (arg not in ['.', '+', '-', '*', '÷']):  # 如果首次输入为0，则紧跟则不能是数字，只是小数点或运算符
            temp_equ = ''
        if len(temp_equ) > 2 and temp_equ[-1] == '0':  # 运算符后面也不能出现0+数字的情形03，09，x
            if (temp_equ[-2] in ['+', '-', '*', '÷']) and (
                    arg in ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '(']):
                temp_equ = temp_equ[:-1]
        temp_equ = temp_equ + arg
        self.equation.set(temp_equ)

    def clear(self):
        self.equation.set('0')
        self.result.set(' ')

    def run(self):
        temp_equ = self.equation.get()
        temp_equ = temp_equ.replace('÷', '/')
        if temp_equ[0] in ['+', '-', '*', '÷']:
            temp_equ = '0' + temp_equ
            print(temp_equ)
        try:
            answer = '%.4f' % eval(temp_equ)  # 保留两位小数
            self.result.set(str(answer))
        except (ZeroDivisionError, SyntaxError):  # 其他除0错误，或语法错误返回Error
            self.result.set(str('Error'))

测试实验与总结：

测试：

if __name__ == "__main__":
    root = Tk()
    my_cal = Calculator(root)
    root.mainloop()

小结

1. 按钮的command参数设置的是回调函数，点击按钮后的操作由函数完成。
2.将回调函数设置成匿名函数， lambda函数是可以传参数给回调函数。这个参数是在调用函数的时候才传入，不会在定义的时候保存。
3. 关于控件的类型，控件的属性，控件的放置方式

控件类型，可以通过多dir函数查看：比如 dir(tkinter) ，找到控件

控件：19
'Button','Canvas'画布,'Text'文本,'Checkbutton'复选按钮,'Radiobutton'单选按钮,'Frame'框架,'Message'消息,
'Entry'条目实体,'Label'标签,'LabelFrame'标签框架, 'Listbox'列表框,'Menu'菜单, 'Menubutton'菜单按钮,
'Scale'缩放,'Scrollbar'滚动条,'Toplevel'顶级,'Spinbox'旋转框,'PanedWindow'窗格窗口,'tkMessageBox'消息框

控件属性查看： dir(Button) 把用得到的控件都查一遍，就清楚怎么用它们了。

放置方式–集合布局：当定义一个控件，均需要让它布局到窗口上，用到三个函数： pack , grid , place
pack 的参数side,可设置上下左右布局 ;

grid 的参数row,column，可设置行列网格布局；

同一块画布不能混合使用。

关于如何避免同志们乱写算式，使软件奔溃的问题。

本计算器计算功能是通过获取将输入表达式，利用eval()函数来执行python代码字符串的。

那么就要杜绝不合理的输入表达式，不能阻止人家乱点，可以在程序中设置 try...except...else...finally 语句捕捉异常，设置合理的的响应。

三、学习优化：学会优化冗于代码

优化方向：

1、初始化布局页面代码冗余；
2、 lambda匿名函数包裹回调函数时传参的问题

代码实现：这里主要优化初始化函数，其他函数采用继承。

优化计算器类Calc继承Calculator的back,clear,run,getNum。增加initPage来定义页面控件布局。

# 计算器，优化程序
class Calc(Calculator):
    def __init__(self, master):
        self.master = master
        self.master.title("Calculator")
        self.master.resizable(0, 0)  # 设置窗口不可拉伸
        self.master.geometry('320x420')  # 设置主窗口的初始尺寸

        self.result = StringVar()  # 用于显示结果的可变文本
        self.equation = StringVar()  # 显示计算方程
        self.result.set(' ')
        self.equation.set('0')

        self.labels = ['<-', '(', ')', '÷',
                       '7', '8', '9', '*',
                       '4', '5', '6', '-',
                       '1', '2', '3', '+',
                       'MC', '0', '.', '=',
                       ]
        # 显示框
        self.show_result_eq = Label(self.master, bg='white', fg='black',
                                    font=('Arail', '16'), bd='0',
                                    textvariable=self.equation, anchor='se')
        self.show_result = Label(self.master, bg='white', fg='black',
                                 font=('Arail', '20'), bd='0',
                                 textvariable=self.result, anchor='se')
        # 按钮
        # self.button_dict = {}
        # Layout布局
        self.show_result_eq.place(x='10', y='10', width='300', height='50')
        self.show_result.place(x='10', y='60', width='300', height='50')

        self.initPage()

    def initPage(self):
        X = ['10', '90', '170', '250']
        Y = ['150', '205', '260', '315', '370']
        lengths = len(self.labels)  # 20
        y_ = -1
        # 设置按钮并布局
        for label in self.labels:
            print(label)
            index = self.labels.index(label)
            x_ = index % 4
            if x_ == 0:
                y_ += 1

            if label == '<-':
                button = Button(self.master, text=label, bg='DarkGray', command=self.back)
                button.place(x=X[x_], y=Y[y_], width='60', height='40')
            elif label == '=':
                button = Button(self.master, text=label, bg='DarkGray', command=self.run)
                button.place(x=X[x_], y=Y[y_], width='60', height='40')
            elif label == 'MC':
                button = Button(self.master, text=label, bg='DarkGray', command=self.clear)
                button.place(x=X[x_], y=Y[y_], width='60', height='40')
            else:
                # 因为lambda函数有传参功能，但只有调用的时候才传参，所以数字按钮永远会调用最后一个label值。解决方案是自己洗一个button来保存label值
                button = NumButton(self.master, text=label, bg='DarkGray', fun=self.getNum)
                button.btn.place(x=X[x_], y=Y[y_], width='60', height='40')
            # self.button_dict[label] = button

重点：以上代码，倒数第二行，我采用自定义的NumButton,而不是原有的Butoon。

因为即使匿名函数lambda函数有传参功能，但只有调用的时候才传参，所以for循环到最后，label变量的值永远为列表最后一个 = 等于符号，一度让人无解，只能自定义一个按钮类型 NumButton ，来保存中间值。使按钮们都有自己的文本值，并且command回调的时候能够准确传参。

class NumButton():
    def __init__(self, frame, text, fun, **kwargs):
        # side = kwargs.get('side') if 'side' in kwargs else ()  # 此处没用上
        self.btn = Button(
            frame,
            text=text,
            activeforeground="blue",
            activebackground="pink",
            bg='DarkGray',
            command=lambda: fun(text)
        )

注意：

形式参数 frame, text, fun
frame是根部件。
text按钮的标签文本，
fun函数对象，就是待回调的函数。

测试总结：

if __name__ == "__main__":
    root = Tk()
    # my_cal = Calculator(root)
    my_cal = Calc(root)
    root.mainloop()

自定义的NumButton设置了按钮激活时背景和字体的颜色变化，所以有点颜色。Button自己也可以设置的。

测试没有问题，就要开始打包：

1.确定安装pyinstaller包，没有可以在环境下安装： conda install pyinstaller 或 pip install pyinstaller
2. 打包： pyinstaller -F calc.py -w
3. 打包生成可执行exe文件不了解请参考博文。

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