tkinter内嵌Matplotlib系列（二）之函数曲线绘制
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前言
前一章节，我们解读了tkinter内嵌Matplotlib的教程，了解其内嵌的原理，就是在tkinter创建matplotlib的画布控件，再利用其返回的画布对象进行绘图，其他附加功能，使用tkinter控件实现。
（一）对matplotlib画布的封装：
（1）说明：
我们希望对官方的实例代码进行封装成一个函数，并返回一个画布对象，外部再调用该函数，并获取画布对象，进行绘制操作。
（2）封装后的代码：
"""
画布文件，实现绘图区域的显示，并返回画布的对象。
"""
import tkinter as tk
# 创建画布需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
# 创建工具栏需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import NavigationToolbar2Tk
# 快捷键需要的库
from matplotlib.backend_bases import key_press_handler
# 导入画图常用的库
from matplotlib.figure import Figure
def plot_fun(root):
"""
该函数实现的是内嵌画布,不负责画图,返回画布对象。
:param root:父亲控件对象, 一般是容器控件或者窗体
:return: 画布对象
"""
# 画布的大小和分别率
fig = Figure(dpi=100)
axs = fig.add_subplot(111)
# 创建画布
canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root) # A tk.DrawingArea.
canvas.draw()
# 显示画布
canvas.get_tk_widget().pack()
# 创建工具条
toolbar = NavigationToolbar2Tk(canvas, root)
toolbar.update()
# 显示工具条
canvas.get_tk_widget().pack()
# 调用快捷键
def on_key_press(event):
key_press_handler(event, canvas, toolbar)
canvas.mpl_connect("key_press_event", on_key_press)
# 返回画布的对象
return axs
（二）思路分析：
1.需求说明：
（1）背景：
作为学生的我们，你是否有那么一个场景，唉……，这个数学函数好难求哦，要是知道它的图像这么画就好了。
（2）需求：
给出数学表达式，绘制出该数学表达式的函数曲线，一来可以观察函数的变化趋势，二来可以根据两条曲线的交点，来求解出方程的大致结果。
2.框架的设置：
（1）说明：
分模块编程，向来是众人所提倡的，再python里更是很好的实现。
再动手敲代码之前，我们先来大致的设置一下，小项目的框架。
（2）框架图解：
3.文件说明：
（1）main.py
主程序文件，负责程序的启动与结束和窗体的大致设置。
（2）widget.py
控件文件，负责程序控件的创建与布局
（3）figure.py
画布文件，实现绘图区域的显示，并返回画布的对象。
（4）plot.py
绘图文件，负责函数曲线的绘制
（三）各文件的源代码
1.main.py
"""
主程序文件，负责程序的启动与结束和窗体的大致设置。
"""
import tkinter as tk
import widget
def win_w_h(root):
"""
控制窗口的大小和出现的位置
:param root:
:return: 窗口的大小和出现的位置
"""
# 设置标题：
win.title("数学函数绘图")
# 绘图区标签
label_plot = tk.Label(root, text="绘 图 区",
font=("微软雅黑", 10), fg="blue")
label_plot.place(relx=0.26, rely=0)
label_func = tk.Label(root, text="功 能 区",
font=("微软雅黑", 10), fg="blue")
label_func.place(relx=0.75, rely=0)
# 获取屏幕的大小;
screen_height = root.winfo_screenheight()
screen_width = root.winfo_screenwidth()
# 窗体的大小
win_width = 0.8 * screen_width
win_height = 0.8 * screen_height
# 窗体出现的位置：控制的是左上角的坐标
show_width = (screen_width - win_width) / 2
show_height = (screen_height - win_height) / 2
# 返回窗体 坐标
return win_width, win_height, show_width, show_height
win = tk.Tk()
# 大小 位置
win.geometry("%dx%d+%d+%d" % (win_w_h(win)))
# 创建一个容器, 没有画布时的背景
frame1 = tk.Frame(win, bg="#c0c0c0")
frame1.place(relx=0.00, rely=0.05, relwidth=0.62, relheight=0.89)
# 控件区
frame2 = tk.Frame(win, bg="#808080")
frame2.place(relx=0.62, rely=0.05, relwidth=0.38, relheight=0.89)
# 调用控件模块
widget.widget_main(win, frame2)
win.mainloop()
2.widget.py
"""
控件文件，负责程序控件的创建与布局
"""
import tkinter as tk
# 对话框所需的库
import tkinter.messagebox as mb
# 画布文件
import figure
# 绘图文件
import plot
def widget_main(win, root):
"""
负责程序控件的创建与布局
:param win: 主窗体的对象。
:param root: 绘图区的容器对象。
:return: 无
"""
# 控件区的容器对象
frame1 = None
# ===========功能区============================
# 绘图的功能函数
def plot_f():
string = entry.get()
# 判断输入框是否为空
if string == "":
mb.showerror("提示", "没有输入值，请重新输入：")
else:
# 判断是否已经创建画布
if frame1==None:
mb.showerror("提示", "没有创建画布，不能画图，请先创建画布")
else:
axs = figure.plot_fun(frame1)
plot.plot_main(string, axs)
# 清除的功能函数
def clear():
nonlocal frame1
entry.delete(0, "end")
if frame1==None:
mb.showerror("提示", "已经没有画布，无法清除画布")
else:
frame1.destroy()
frame1 = None
# 创建画布的功能函数
def create():
nonlocal frame1
if frame1 != None:
mb.showerror("提示", "画布已经存在，请不要重复创建画布")
else:
frame1 = tk.LabelFrame(win, bg="#80ff80", text="画-----布", labelanchor="n", fg="green")
frame1.place(relx=0.00, rely=0.05, relwidth=0.62, relheight=0.95)
# =============控件区======================
# 标签控件
label = tk.Label(root,
text="请输入含x的数学公式：",
font=("微软雅黑", 18),
fg="blue")
label.place(relx=0.2, rely=0.1)
# 输入框
entry = tk.Entry(root, font=("华文楷体", 15))
entry.place(relx=0.1, rely=0.2, relwidth=0.8)
# 创建画布区
btn_draw = tk.Button(root,
text="创建",
cursor="hand2",
width=10,
bg="orange",
relief="raised",
command=create
)
btn_draw.place(relx=0.1, rely=0.3)
# 绘图按钮
btn_draw = tk.Button(root,
text="绘图",
cursor="hand2",
width=10,
bg="green",
relief="raised",
command=plot_f
)
btn_draw.place(relx=0.4, rely=0.3)
# 清除按钮
btn_clear = tk.Button(root,
text="清除",
cursor="hand2",
width=10,
bg="yellow",
relief="raised",
command=clear
)
btn_clear.place(relx=0.7, rely=0.3)
3.figure.py
"""
画布文件，实现绘图区域的显示，并返回画布的对象。
"""
import tkinter as tk
# 创建画布需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
# 创建工具栏需要的库
from matplotlib.backends.backend_tkagg import NavigationToolbar2Tk
# 快捷键需要的库
from matplotlib.backend_bases import key_press_handler
# 导入画图常用的库
from matplotlib.figure import Figure
def plot_fun(root):
"""
该函数实现的是内嵌画布,不负责画图,返回画布对象。
:param root:父亲控件对象, 一般是容器控件或者窗体
:return: 画布对象
"""
# 画布的大小和分别率
fig = Figure(dpi=100)
axs = fig.add_subplot(111)
# 创建画布
canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root) # A tk.DrawingArea.
canvas.draw()
# 显示画布
canvas.get_tk_widget().pack()
# 创建工具条
toolbar = NavigationToolbar2Tk(canvas, root)
toolbar.update()
# 显示工具条
canvas.get_tk_widget().pack()
# 调用快捷键
def on_key_press(event):
key_press_handler(event, canvas, toolbar)
canvas.mpl_connect("key_press_event", on_key_press)
# 返回画布的对象
return axs
4.plot.py
"""
绘图文件，负责函数曲线的绘制
"""
import numpy as np
def plot_main(string, plt):
"""
负责函数曲线的绘制
:param string: 数学表达式
:param plt: 画布的对象
:return: 无
"""
list_expr = []
list_expr = string.split(",")
string1 = []
for sub_expr in list_expr:
string1.append(sub_expr)
x = np.linspace(-10, 10, 100)
y = []
num = string.count('x')
for i in x:
t = (i, ) * num
string = string.replace("x", "(%f)")
i = eval(string % t)
y.append(i)
plt.plot(x, y)
plt.grid(True)
plt.legend(labels=string1)
（四）文件结构
四个文件均处于同一个文件夹下，用main.py来运行。
（五）项目下载：
百度网盘下载
链接：https://pan.baidu.com/s/13G_hWqagxqHRkdHaYcxiQQ
提取码：codq
