PyQt5和matplotlib等绘图库制作一个数据可视化工具

最新推荐文章于 2024-05-13 18:30:49 发布

莫许人间见白头

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文章标签：数据可视化 python qt pyqt

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43101599/article/details/108694884

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本文介绍如何利用PyQt5和matplotlib创建一个数据可视化工具，详细阐述了从环境配置到UI设计，再到功能实现的全过程，包括QtCreator、PyCharm的使用，UI界面的QSS美化，以及将UI界面转换为Python代码。文章提供了项目框架结构，重点讲解了自定义绘图组件类和功能实现，并给出了项目打包及使用方法。

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首先来几张图展示一下界面。
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最后附一个动图来演示一下效果：

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是不是感觉还不错，接下来我们就来看看做这么一个小工具的过程吧。

一、使用环境

1.QtCreator 4.8.0

使用Qt进行界面创作的理由是它可以很方便的生成UI界面，并且制作UI界面的过程不需要任何代码的编写，这对于想要快速制作一个界面的人来说，Qt在这方面算是个不错的优点。

首先是Qt的安装。

Qt的安装很方便，在其官网上下载便可。

Qt官网地址：Qt官网.
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2.PyCharm

Python的IDE有很多，我个人喜欢PyCharm，它的代码提示与补全功能在开发任何项目里都有很大的价值。
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3.Python环境–Python 3.7

Python 3.7的环境已经用了很多年，个人认为比较稳定。

二、UI界面

2.1 设计UI界面

安装好Qt以后，我们就可以进行UI界面的制作了。在制作的过程中不需要编写任何代码，只需要使用Qt本身自带的组件库就可以完成基本的UI界面了，这对于不熟悉Qt的人来说是一件好事。
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2.1.1 项目创建

打开Qt Creator后，点击“新建文件或项目”，选择默认的“Application”–“Qt Widgets Application”即可，之后自定义项目名称和路径，接下来一路按照默认点击“下一步”即可。

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创建项目后具体的结构如图所示：

其中Resources为资源文件，其中包括之后界面设计用到的图标，logo等图片文件，Resources的创建方法为：右键项目名称，点击“Add New…”，选择“Qt”–“Qt Resources Files”即可完成Resources的创建。

2.1.2 界面设计

在项目列表中点击“Forms”—”MainWindow.ui“后，便出现了如图所示的设计界面，然后便根据情况，通过拖拽左侧的组件设计自己需要的界面。
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在拖拽组件后，在右侧有相关组件的属性，根据实际情况修改属性，而在其中，修改组件的名称至关重要，因为在之后使用Python代码编写具体功能时需要使用组件的名称。

2.2 使用QSS对界面进行美化

和CSS类似，Qt有着自己的界面优化方案。Qt样式表（Qt Style Sheets，QSS）是用于定制用户界面的强有力的机制，其概念、术语是受到HTML中的级联样式表（Cascading Style Sheets，CSS）启发而来。而在该界面的制作中，我选择了直接在每个组件内加入QSS，但这耗费的一定的时间。

修改QSS的方法为：右键单击你想要修改的组件，选择”改变样式表“，在弹出的文本框中加入QSS，即可完成界面的美化。
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2.3 将UI界面转换为.py文件

在将在Qt制作的UI文件之后，就是将其转换为.py文件，在操作之前需要安装PyQt5，而安装PyQt5的方法很简单，在PyPI网站上有最新的版本，直接使用pip安装即可：

pip3 install PyQt5

直接连接PyPI服务器可能速度比较慢，我们可以使用清华大学的镜像网站：

pip3 install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple PyQt5

使用PyQt5的两个可执行程序进行转换，分别是：pyuic5.exe和pyrcc5.exe。

pyuic5.exe是用于将Qt Designer（或Qt Creator内置的UI Designer）可视化设计的界面文件（.ui文件）编译转换为Python程序文件的根据软件，是使用PyQt5设计GUI程序最常使用的根据软件
pyrcc5.exe是用于将Qt Creator里设计的资源文件（.qrc文件）编译转换为Python程序文件的工具软件，资源一般存储了图标、图片等UI设计资源。

这两个工具软件使用起来也很方便，Win+R打开控制台后首先使用cd跳转到UI文件的地址，然后使用pyuic5和pyrcc5即可。

例如：假设文件HelloWorld.ui保存在目录“C:\admin\UI”，执行下面的指令即可完成转换：

cd C:\admin\UI
pyuic5 -o ui_HelloWorld.py HelloWorld.ui

同理，将资源文件转换为Python文件的方法如下所示：

cd C:\admin\UI
pyrcc5 res.qrc -o HelloWorld.ui

而为了节约时间，方便操作，我们可以建立一个批处理文件app.bat。你只要双击该文件便可以快速将UI文件和资源文件转换为Python文件。例如：假设你所建立的Qt项目名称为“QtApp”，所在路径为“C:\admin”，那么你就可以在该路径下新建一个批处理文件，文件内容如下：

echo off

rem将子目录QtApp下的UI文件复制到当前目录下
copy .\QtApp\HelloWorld.ui HelloWorld.ui

rem用pyuic5编译UI文件
pyrcc5 res.qrc -o HelloWorld.ui

rem用pyrcc5编译UI文件
pyrcc5 .\QtApp\res.qrc -o HelloWorld.ui

在进行如上所示的操作后，同时生产了UI文件和资源文件，这时你就可以在目录中看到编译完成后的Python文件了。

三、项目框架

3.1 ui_MainWindow.py------UI界面转.py文件

UI文件编译后的内容是一个类，如下所示：
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pyuic5通过编译，实际上创建了一个叫做Ui_MainWindow的类，在这个类里包含了UI文件中各个组件的相关属性，以及涉及的资源文件等。

3.2 res_re.py------资源文件

打开编译后的资源文件后，查看它的内容，你会发现文件的内容如图所示：
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编译完成后的资源文件里保存的是相关图片的十六进制编码数据，还有相关的管理代码。

3.3 myFigureCanvas.py------自定义绘图组件类

我们在设计这个UI的时候，是使用matplotlib等绘图库的，为了方便设计，设计一个从QWidget继承的绘图组件类QmyFigureCanvas，在这个类里创建一个FigureCanvas对象、一个Figure对象和一个NavigationToolBar工具栏，构成一个绘图组件。在进行界面设计的时候，我们只要将放置的QWidget组件提升为QmyFigureCanvas类，就可以完成可视化的展示，其完整代码如下所示：

from PyQt5.QtWidgets import  QWidget

import matplotlib as mpl

from  matplotlib.backends.backend_qt5agg import (FigureCanvas,
            NavigationToolbar2QT as NavigationToolbar)

from PyQt5.QtWidgets import   QVBoxLayout

import matplotlib.pyplot as plt

class QmyFigureCanvas(QWidget):
   
   def __init__(self, parent=None, toolbarVisible=True,showHint=False):
      super().__init__(parent) 

      self.figure=plt.figure()  #公共的figure属性
      figCanvas = FigureCanvas(self.figure)  #创建FigureCanvas对象，必须传递一个Figure对象

      self.naviBar=NavigationToolbar

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