Python教程（十九）：使用Tkinter制作计算器

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Python 是一种非常适合快速开发的编程语言，它有着丰富的库来支持图形用户界面（GUI）的开发。在本教程中，我们将使用 tkinter 库来创建一个简单的图形化应用程序。tkinter 是 Python 的标准 GUI 库，它是跨平台的，并且内置于大多数 Python 安装中。

1. 环境准备

1.1 安装 Python

确保你的开发环境中安装了 Python。你可以从 Python 官网 下载并安装。

1.2 检查 tkinter

在大多数 Python 安装中，tkinter 是默认包含的。你可以通过尝试导入它来检查是否已经安装：

import tkinter

如果没有错误消息，那么 tkinter 已经安装好了。

2. 创建 Python GUI 项目

2.1 创建项目目录

在你的工作目录中创建一个新的文件夹来存放你的项目文件：

mkdir my_gui_project && cd my_gui_project

2.2 创建主 Python 文件

在项目目录中创建一个 Python 文件，这将是你的 GUI 应用程序的入口点：

touch main.py

3. 编写 GUI 代码

3.1 导入 tkinter

在 main.py 文件中，首先导入 tkinter：

import tkinter as tk

3.2 创建主窗口

接下来，创建一个主窗口：

root = tk.Tk()
root.title("我的 GUI 应用程序")
root.geometry("400x300")  # 设置窗口大小

3.3 添加控件

你可以向窗口中添加各种控件，例如标签、按钮和文本框：

# 创建一个标签
label = tk.Label(root, text="Hello, Tkinter!")
label.pack(pady=20)

# 创建一个文本框
entry = tk.Entry(root)
entry.pack(pady=20)

# 创建一个按钮
button = tk.Button(root, text="点击我，输入文字")
button.pack(pady=20)

3.4 定义事件处理函数

为按钮添加一个事件处理函数，当按钮被点击时执行：

def on_button_click():
    entry.delete(0, tk.END)  # 清空文本框
    entry.insert(0, "欢迎使用 Tkinter!")

# 绑定事件处理函数到按钮点击事件
button.config(command=on_button_click)

3.5 运行主循环

最后，启动 tkinter 的主事件循环：

root.mainloop()

4. 运行 GUI 应用程序

在命令行中，运行你的 main.py 文件：

python main.py

5. 扩展 GUI 应用程序

5.1 添加更多控件

你可以添加更多的控件，如滑块、复选框、单选按钮等，来丰富你的 GUI 应用程序。

5.2 布局管理

在 tkinter 中，布局管理器是用来自动管理窗口中控件的位置和大小的工具。tkinter 提供了三种主要的布局管理器：pack()、grid() 和 place()。每种布局管理器都有其特定的用途和行为。

• 使用 pack() 当你只需要简单地将控件排列成一行或一列时。
• 使用 grid() 当你需要更复杂的布局，比如表格形式，或者需要控件跨越多行或多列时。
• 使用 place() 当你需要精确控制控件的位置，或者需要将控件放置在特定坐标时。

1. pack()

pack() 是最简单的布局管理器，它按顺序将控件打包到一个容器中。控件按照它们被添加的顺序进行排列。pack() 管理器常用于组织控件的垂直或水平布局。

import tkinter as tk

root = tk.Tk()

# 水平布局
label1 = tk.Label(root, text="Left")
label1.pack(side="left")

label2 = tk.Label(root, text="Right")
label2.pack(side="right")

# 垂直布局
button1 = tk.Button(root, text="Top")
button1.pack(side="top")

button2 = tk.Button(root, text="Bottom")
button2.pack(side="bottom")

root.mainloop()

2. grid()

grid() 布局管理器使用网格系统来放置控件。你可以将控件放置在网格的行和列中。grid() 比 pack() 更灵活，因为它允许控件跨越多行或多列。

import tkinter as tk

root = tk.Tk()

# 创建一个 3x3 网格
for i in range(3):
    for j in range(3):
        button = tk.Button(root, text=f"Button {i},{j}")
        button.grid(row=i, column=j)

root.mainloop()

3. place()

place() 布局管理器提供了最精确的控件定位方式。你可以指定控件的绝对位置（通过 x 和 y 坐标）或者相对位置（通过 relx 和 rely 以及 anchor 定位点）。place() 通常用于需要精确控制控件位置的情况。

import tkinter as tk

root = tk.Tk()
root.geometry("200x200")

# 绝对位置
label1 = tk.Label(root, text="Absolute Position")
label1.place(x=50, y=50)

# 相对位置
label2 = tk.Label(root, text="Relative Position")
label2.place(relx=0.5, rely=0.5, anchor="center")

root.mainloop()

5.3 样式和主题

通过配置控件的属性，如背景色、字体和大小，来改善应用程序的外观。

在 tkinter 中，样式（Style）和主题（Theme）可以用来改变控件的外观。tkinter 提供了一个名为 ttk 的模块，它是 themed Tk 的缩写，专门用于支持样式化和主题化的控件。

ttk.Style 允许你定义控件的样式，包括背景颜色、前景颜色、字体、边框等

我们创建了一个 ttk.Style 对象，并为所有按钮定义了一个名为 'TButton' 的新样式，设置了字体、背景颜色和边框样式。然后，我们创建了一个按钮并应用了这个样式。

使用 ttk.Style 定制特定控件的样式

你也可以只为特定的控件定制样式，而不是改变所有同类型控件的样式：

import tkinter as tk
from tkinter import ttk

root = tk.Tk()

style = ttk.Style()
# 设置字体和大小，背景色，文字颜色
style.configure('TButton', font=('Arial', 16), background='red', relief='raised',foreground="red")

# 设置button 文字, 匹配上面的 TButton样式
button = ttk.Button(root, text='Styled Button', style='TButton')
# 设置 x,y轴的padding间距
button.pack(pady=40 ,padx=40)

root.mainloop()

使用主题

ttk 模块还支持主题，可以通过 ttk.Style 的 theme_use 方法来切换不同的主题。

import tkinter as tk
from tkinter import ttk

root = tk.Tk()

style = ttk.Style()
available_themes = style.theme_names()
print("Available themes:", available_themes)
# Available themes: ('winnative', 'clam', 'alt', 'default', 'classic', 'vista', 'xpnative')

# 我们首先打印出所有可用的主题，然后选择并应用了 `'alt'` 主题。
# 切换到 'alt' 主题
style.theme_use('alt')

button = ttk.Button(root, text='Button in Alt Theme')
button.pack(pady=20)

root.mainloop()

6. 使用tkinter制作第一个计算器

import math
import tkinter as tk

# 创建主窗口
root = tk.Tk()
root.title("计算器")
root.geometry("400x400")

# 创建输入框
entry = tk.Entry(root, borderwidth=2, width=30, font=('Arial', 18))
entry.grid(row=0, column=0, columnspan=5, padx=10, pady=10)

# 计算器的逻辑部分
def calculate(expression):
    try:
        result = eval(expression)
        return str(result)
    except Exception as e:
        return "Error"

# 按钮点击事件
def on_button_click(character):
    current_expression = entry.get()
    entry.delete(0, tk.END)
    entry.insert(tk.END, current_expression + character)

# 清除屏幕
def clear_screen():
    entry.delete(0, tk.END)

# 计算结果
def calculate_result():
    result = calculate(entry.get())
    entry.delete(0, tk.END)
    entry.insert(tk.END, result)



# 创建按钮
buttons = [
    '7', '8', '9', '/',
    '4', '5', '6', '*',
    '1', '2', '3', '-',
    '', '0', '', '+',
]

rows = 4
columns = 4

for i, btn in enumerate(buttons):
    button = tk.Button(root, text=btn,width=2, font=('Arial', 18), command=lambda character=btn: on_button_click(character))
    button.grid(row= math.floor( i/rows)+1, column=i % columns, padx=10, pady=10)

# 创建特殊按钮
clear_button = tk.Button(root, text="C", font=('Arial', 18), width=2, command=clear_screen)
clear_button.grid(row=4, column=0, padx=10, pady=10)

equals_button = tk.Button(root, text='=', font=('Arial', 18), width=2, command=calculate_result)
equals_button.grid(row=4, column=2, padx=10, pady=10)

# 启动事件循环
root.mainloop()

7. 结论

聪明的你已经学会了如何使用 tkinter 创建一个基本的 Python GUI 应用程序。tkinter 提供了丰富的控件和灵活的布局管理，使得它成为快速开发 GUI 应用程序的理想选择。你可以继续探索 tkinter 的更多高级特性，或者尝试其他 GUI 库，如 PyQt、wxPython 或 Kivy，来创建更复杂的应用程序。