16.1 什么是 GUI 编程？

图形用户界面（Graphical User Interface，简称 GUI）是指通过窗口、按钮、菜单、文本框等可视化元素与用户交互的界面。与命令行界面（CLI）相比，GUI 更加直观、易用，是大多数现代应用程序采用的交互方式。

Python 提供了多个 GUI 库，用于开发图形界面应用程序，常见的有：

• Tkinter：Python 自带的 GUI 库，轻量级、易于学习，适合快速开发简单的 GUI 应用。

• PyQt：功能强大的跨平台 GUI 库，支持丰富的组件和高级特性，但学习曲线较陡。

• wxPython：另一款跨平台 GUI 库，API 设计接近原生 GUI，兼容性好。

• Kivy：专注于移动应用和多点触控的 GUI 库，支持跨平台开发。

本章将重点介绍 Tkinter，因为它是 Python 标准库的一部分，无需额外安装，且足以满足基础 GUI 开发需求。

16.2 Tkinter 简介与环境准备

16.2.1 Tkinter 的特点

Tkinter 是 Python 绑定的 Tk GUI 工具包，具有以下特点：

• 简单易用：API 设计简洁，入门门槛低。

• 跨平台：可在 Windows、macOS、Linux 等操作系统上运行，且界面风格与系统保持一致。

• 轻量级：占用资源少，适合开发小型应用。

• 功能基本完备：提供常用的 GUI 组件和功能，满足大多数基础应用需求。

16.2.2 环境准备

Tkinter 是 Python 标准库的一部分，因此在安装 Python 时已自动包含，无需额外安装。可以通过以下代码验证 Tkinter 是否可用：

import tkinter as tk

from tkinter import messagebox

# 验证Tkinter是否正常工作

root = tk.Tk()

root.withdraw() # 隐藏主窗口

messagebox.showinfo("验证", "Tkinter环境正常！")

root.destroy()

运行上述代码，如果弹出提示窗口，则说明 Tkinter 可以正常使用。

16.3 Tkinter 基本组件与使用

16.3.1 主窗口创建

使用 Tkinter 开发 GUI 应用的第一步是创建主窗口，通过tk.Tk()函数实现：

import tkinter as tk

# 创建主窗口

root = tk.Tk()

# 设置窗口标题

root.title("我的第一个Tkinter窗口")

# 设置窗口大小（宽x高）

root.geometry("400x300")

# 进入消息循环（事件循环），保持窗口显示

root.mainloop()

运行上述代码，会显示一个标题为 “我的第一个 Tkinter 窗口”、大小为 400x300 的窗口。mainloop()方法用于启动事件循环，使窗口能够响应用户操作（如点击、输入等）。

16.3.2 常用组件

Tkinter 提供了丰富的 GUI 组件，以下是一些常用组件的使用方法：

1. 标签（Label）

标签用于显示文本或图像，不能与用户交互。

import tkinter as tk

root = tk.Tk()

root.title("标签示例")

root.geometry("300x200")

# 创建标签，设置文本、字体、前景色、背景色

label = tk.Label(

root,

text="欢迎使用Tkinter",

font=("SimHei", 12), # 字体为黑体，大小12

fg="blue", # 前景色（文本颜色）

bg="#f0f0f0" # 背景色

)

# 将标签放置到窗口中（pack()方法用于简单布局）

label.pack(pady=20) # pady设置上下边距

root.mainloop()

2. 按钮（Button）

按钮用于触发事件（如点击后执行某个函数）。

import tkinter as tk

from tkinter import messagebox

def on_click():

"""按钮点击事件处理函数"""

messagebox.showinfo("提示", "按钮被点击了！")

root = tk.Tk()

root.title("按钮示例")

root.geometry("300x200")

# 创建按钮，设置文本和点击事件

button = tk.Button(

root,

text="点击我",

command=on_click, # 点击后调用on_click函数

width=10, # 按钮宽度

height=2 # 按钮高度

)

button.pack(pady=20)

root.mainloop()

3. 输入框（Entry）

输入框用于接收用户的单行文本输入。

import tkinter as tk

def get_input():

"""获取输入框内容"""

text = entry.get() # 获取输入框内容

label.config(text=f"你输入的是：{text}") # 更新标签文本

root = tk.Tk()

root.title("输入框示例")

root.geometry("300x200")

# 创建输入框

entry = tk.Entry(root, width=20)

entry.pack(pady=10)

# 创建按钮，点击后获取输入内容

button = tk.Button(root, text="获取输入", command=get_input)

button.pack(pady=5)

# 用于显示结果的标签

label = tk.Label(root, text="")

label.pack(pady=10)

root.mainloop()

4. 文本框（Text）

文本框用于接收或显示多行文本。

import tkinter as tk

def get_text():

"""获取文本框内容"""

# 获取文本框中所有内容（从1.0到end）

text = text_widget.get("1.0", tk.END)

label.config(text=f"文本框内容：{text.strip()}") # strip()去除末尾换行

root = tk.Tk()

root.title("文本框示例")

root.geometry("300x250")

# 创建文本框，设置宽度和高度

text_widget = tk.Text(root, width=30, height=5)

text_widget.pack(pady=10)

# 创建按钮，点击后获取文本框内容

button = tk.Button(root, text="获取文本", command=get_text)

button.pack(pady=5)

# 用于显示结果的标签

label = tk.Label(root, text="")

label.pack(pady=10)

root.mainloop()

5. 复选框（Checkbutton）

复选框用于让用户选择一个或多个选项。

import tkinter as tk

def show_selection():

"""显示选中的选项"""

selected = []

if var1.get() == 1:

selected.append("选项1")

if var2.get() == 1:

selected.append("选项2")

if var3.get() == 1:

selected.append("选项3")

label.config(text=f"你选中了：{', '.join(selected)}")

root = tk.Tk()

root.title("复选框示例")

root.geometry("300x200")

# 用于存储复选框状态的变量（1表示选中，0表示未选中）

var1 = tk.IntVar()

var2 = tk.IntVar()

var3 = tk.IntVar()

# 创建复选框

cb1 = tk.Checkbutton(root, text="选项1", variable=var1, command=show_selection)

cb2 = tk.Checkbutton(root, text="选项2", variable=var2, command=show_selection)

cb3 = tk.Checkbutton(root, text="选项3", variable=var3, command=show_selection)

cb1.pack(anchor=tk.W, padx=20, pady=5) # anchor=tk.W表示左对齐

cb2.pack(anchor=tk.W, padx=20, pady=5)

cb3.pack(anchor=tk.W, padx=20, pady=5)

# 用于显示结果的标签

label = tk.Label(root, text="")

label.pack(pady=10)

root.mainloop()

6. 单选按钮（Radiobutton）

单选按钮用于让用户从多个选项中选择一个。

import tkinter as tk

def show_choice():

"""显示选中的选项"""

label.config(text=f"你选中了：{var.get()}")

root = tk.Tk()

root.title("单选按钮示例")

root.geometry("300x200")

# 用于存储单选按钮选中值的变量

var = tk.StringVar(value="")

# 创建单选按钮（同一组单选按钮需使用相同的variable）

rb1 = tk.Radiobutton(root, text="选项A", variable=var, value="A", command=show_choice)

rb2 = tk.Radiobutton(root, text="选项B", variable=var, value="B", command=show_choice)

rb3 = tk.Radiobutton(root, text="选项C", variable=var, value="C", command=show_choice)

rb1.pack(anchor=tk.W, padx=20, pady=5)

rb2.pack(anchor=tk.W, padx=20, pady=5)

rb3.pack(anchor=tk.W, padx=20, pady=5)

# 用于显示结果的标签

label = tk.Label(root, text="")

label.pack(pady=10)

root.mainloop()

16.4 布局管理器

布局管理器用于控制组件在窗口中的位置和大小，Tkinter 提供了三种常用的布局管理器：pack()、grid()和place()。

16.4.1 pack () 布局

pack()是最简单的布局管理器，它按照组件添加的顺序自动排列（默认从上到下），通过side参数可以指定排列方向（tk.TOP、tk.BOTTOM、tk.LEFT、tk.RIGHT）。

示例：

import tkinter as tk

root = tk.Tk()

root.title("pack()布局示例")

root.geometry("300x200")

# 创建三个按钮，使用pack()布局

btn1 = tk.Button(root, text="按钮1")

btn1.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X, padx=10, pady=5) # fill=tk.X表示水平方向填充

btn2 = tk.Button(root, text="按钮2")

btn2.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X, padx=10, pady=5)

btn3 = tk.Button(root, text="按钮3")

btn3.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X, padx=10, pady=5)

root.mainloop()

16.4.2 grid () 布局

grid()布局将窗口划分为网格（行和列），通过row和column参数指定组件所在的行和列，适合创建规则的布局。

示例：

import tkinter as tk

root = tk.Tk()

root.title("grid()布局示例")

root.geometry("300x200")

# 创建标签和输入框，使用grid()布局

tk.Label(root, text="用户名：").grid(row=0, column=0, padx=5, pady=10, sticky=tk.E)

tk.Entry(root).grid(row=0, column=1, padx=5, pady=10)

tk.Label(root, text="密码：").grid(row=1, column=0, padx=5, pady=5, sticky=tk.E)

tk.Entry(root, show="*").grid(row=1, column=1, padx=5, pady=5) # show="*"用于密码输入

# 按钮跨两列

tk.Button(root, text="登录").grid(row=2, column=0, columnspan=2, pady=10)

root.mainloop()

• row和column：指定组件所在的行和列（从 0 开始计数）。

• columnspan和rowspan：指定组件跨越的列数和行数。

• sticky：指定组件在单元格中的对齐方式（如tk.E表示右对齐，tk.W表示左对齐，tk.N表示上对齐，tk.S表示下对齐）。

16.4.3 place () 布局

place()布局通过指定组件的绝对位置（x和y坐标）或相对位置（relx和rely）来放置组件，灵活性高，但不利于窗口大小调整。

示例：

import tkinter as tk

root = tk.Tk()

root.title("place()布局示例")

root.geometry("300x200")

# 使用绝对位置放置按钮

btn1 = tk.Button(root, text="按钮1")

btn1.place(x=50, y=50, width=80, height=30) # x和y为坐标，width和height为宽高

# 使用相对位置放置按钮（relx和rely为0-1之间的比例）

btn2 = tk.Button(root, text="按钮2")

btn2.place(relx=0.6, rely=0.5, anchor=tk.CENTER) # anchor=tk.CENTER表示以中心为基准

root.mainloop()

16.5 事件处理

在 GUI 应用中，用户的操作（如点击按钮、输入文本、移动鼠标等）称为事件，对事件做出响应的过程称为事件处理。Tkinter 通过bind()方法为组件绑定事件。

16.5.1 常用事件

Tkinter 中的事件以字符串形式表示，常用的事件有：

• <Button-1>：鼠标左键点击（1 表示左键，2 表示中键，3 表示右键）。

• <ButtonRelease-1>：鼠标左键释放。

• <Motion>：鼠标移动。

• <Enter>：鼠标进入组件。

• <Leave>：鼠标离开组件。

• <Key>：键盘按键按下。

• <Return>：回车键按下。

16.5.2 绑定事件

使用组件.bind(事件, 处理函数)为组件绑定事件，处理函数需要接收一个event参数，包含事件的相关信息（如坐标、按键等）。

示例：

import tkinter as tk

def on_click(event):

"""鼠标点击事件处理函数"""

print(f"鼠标在位置（{event.x}, {event.y}）被点击")

def on_key(event):

"""键盘事件处理函数"""

print(f"按下的键：{event.keysym}")

root = tk.Tk()

root.title("事件处理示例")

root.geometry("300x200")

# 创建一个标签，绑定鼠标点击事件

label = tk.Label(root, text="点击我或按键盘", bg="#f0f0f0", width=30, height=10)

label.pack(pady=20)

label.bind("<Button-1>", on_click) # 绑定鼠标左键点击事件

# 为窗口绑定键盘事件

root.bind("<Key>", on_key)

root.mainloop()

16.6 示例：简易计算器

使用 Tkinter 开发一个简易的计算器，支持加减乘除运算。

import tkinter as tk

class Calculator:

def __init__(self, root):

self.root = root

self.root.title("简易计算器")

self.root.geometry("300x400")

self.root.resizable(False, False) # 禁止窗口大小调整

# 显示框

self.display_var = tk.StringVar()

self.display = tk.Entry(

root,

textvariable=self.display_var,

font=("SimHei", 20),

justify=tk.RIGHT, # 右对齐

bd=10 # 边框宽度

)

self.display.grid(row=0, column=0, columnspan=4, sticky="nsew")

# 按钮布局

buttons = [

("7", 1, 0), ("8", 1, 1), ("9", 1, 2), ("/", 1, 3),

("4", 2, 0), ("5", 2, 1), ("6", 2, 2), ("*", 2, 3),

("1", 3, 0), ("2", 3, 1), ("3", 3, 2), ("-", 3, 3),

("0", 4, 0), (".", 4, 1), ("=", 4, 2), ("+", 4, 3),

("C", 5, 0), ("←", 5, 1)

]

# 创建按钮

for (text, row, col) in buttons:

btn = tk.Button(

root,

text</doubaocanvas>