• 前言
• 为Python 添加类型
  • 属性的功能
• 轻松制作用户界面
  • 定义界面
• 参考

前言

近来写的python脚本比较多,以自己的随意的性格,那些代码迟早会被自己弄丢的,或者是隔了一段时间,都不知道自己写的是啥了,所以打算写个交互式的界面,帮助自己整理那些代码。顺带学习学习python中GUI的编写,有过MATLAB编写GUI的基础,希望上手能快一些。学习到的内容源自于书籍[1], 书很不错,值得去学习,这里就摘抄一部分自己认为重要的内容。

为Python 添加类型

属性的功能

Traits 库为对象的属性增加了类型定义的功能,此外还提供了如下的额外功能(自己感觉还是比较重要的地方)：

初始化：每个 Trait 属性都有自己的默认值。
验证：Trait 属性都有明确的类型定义,只有满足定义的值才能赋给属性。
代理：Trait 属性值可以代理给其他对象的属性。
监听：Trait 属性值发生变化时,可以运行事先指定的函数。
可视化：拥有 Trait 属性的对象可以很方便地生成编辑 Trait 属性的界面。

下面的例子展示了 Trait 属性的上述功能(看的中国慕课里讲的也就是这个例子,一模一样)。

class Parent ( HasTraits ): 
 # 初始化: last_name 被初始化为'Zhang' 
 last_name = Str( 'Zhang' ) 
class Child ( HasTraits ): 
     age = Int 
     # 验证: father 属性的值必须是 Parent 类的实例
     father = Instance( Parent ) 
     # 代理： 将 Child 对象的 last_name 属性代理给其 father 属性的 last_name 
     last_name = Delegate( 'father' ) 
 # 监听: 当 age 属性的值被修改时,下面的函数将被运行
	 def _age_changed ( self, old, new ): 
	 	print 'Age changed from %s to %s ' % ( old, new )

当派生类中定义了init()时,在其中必须调用其父类的init()方法,否则 Trait 属性的一些功能将无效。

轻松制作用户界面

希望快速实现一个够用的界面,让用户能够交互式地处理数据,而又不希望在界面制作上花费过多的精力。以 Traits 库为基础、以 MVC 模式为设计思想的 TraitsUI 库就是实现这一理想的最佳方案。

MVC 的英文全称为 Model-View-Controller,它的目的是实现一种动态的程序设计,简化程序的修改和扩展工作,并且使程序的各个部分能够充分地被重复利用。
Model(模型)：程序中存储数据以及对数据进行处理的部分。
View(视图)：程序的界面部分,实现数据的显示。
Controller(控制器)：起到视图和模型之间的组织作用,控制程序的流程,例如将界面的
操作转换为对模型的处理。

这里运行书中给的第一个例子就报了很多错了,是自己没有安装相关的包导致的,可以通过pip 或者conda安装,这里采用pip的方式安装所需的包

pip3 install traits
pip install traitsui

并将书中的例子改为

from traits.api import HasTraits, Str, Int
class Employee(HasTraits):
 name = Str
 department = Str
 salary = Int
 bonus = Int

Employee().configure_traits()

即可出现书中给出的交互式界面了。

没有写一行与界面相关的代码,就能得到一个已经够实用的界面,应该还是很令人满意的。如果想手工控制界面的设计和布局,就需要添加自己的代码了。

定义界面

HasTraits 的派生类用 Trait 属性保存数据,它相当于 MVC 模式中的模型(Model)。当没有指定界面的显示方式时,Traits 库会自动创建一个默认的界面。可以通过视图(View)对象为模型设计更加实用的界面。当然,用书中给的例子,也是通不过编译的,改成如下形式即可。

from traits.api import HasTraits, Str, Int
from traitsui.api import View,Item
class Employee(HasTraits):
 name = Str
 department = Str
 salary = Int
 bonus = Int

 view = View(
  Item('department', label=u"部门", tooltip=u"在哪个部门干活"),
  Item('name', label=u"姓名"),
  Item('salary', label=u"工资"),
  Item('bonus', label=u"奖金"),
  title=u"员工资料", width=250, height=150, resizable=True
 )
if __name__ == "__main__":
  p = Employee()
  p.configure_traits()

界面相关的内容都位于 TraitsUI 库中,这里从中载入 View 和 Item。View 是描述界面的视图类,Item 是描述界面中的控件和模型对象的 Trait 属性之间关系的类。除了 Item 之外,TraitsUI 模块还定义了 Item 的几个派生类：Label、Heading 和 Spring。它们只用于辅助界面布局,因此不需要和模型对象的 Trait 属性关联。

同一个模型对象可以通过多个视图对象用不同的界面显示,下面看一个例子：

from traits.api import HasTraits, Str, Int
from traitsui.api import View,Item,Group

g1 = [Item('department', label=u"部门", tooltip=u"在哪个部门干活"),
      Item('name', label=u"姓名")]
g2 = [Item('salary', label=u"工资"),
      Item('bonus', label=u"奖金")]

class Employee(HasTraits):
       name = Str
       department = Str
       salary = Int
       bonus = Int

       traits_view = View(
       Group(*g1, label=u'个人信息', show_border=True),
       Group(*g2, label=u'收入', show_border=True),
       title = u"缺省内部视图")
       another_view = View(
       Group(*g1, label=u'个人信息', show_border=True),
       Group(*g2, label=u'收入', show_border=True),
       title = u"另一个内部视图")

global_view = View(
      Group(*g1, label = u'个人信息', show_border = True),
      Group(*g2, label = u'收入', show_border = True),
      title = u"外部视图")

p = Employee()
# 使用内部视图 traits_view
p.edit_traits()
# 使用内部视图 another_view
p.edit_traits(view="another_view")
# 使用外部视图 view1
p.configure_traits(view=global_view)

if __name__ == "__main__":
  p = Employee()
  p.configure_traits()

edit_traits()和 configure_traits()一样,也被用于生成界面,它们的区别在于：edit_traits()显示界面之后不进入后台界面库的消息循环,因此如果直接运行只调用 edit_traits()的程序,界面将在显示之后立即关闭,程序的运行也随之结束。而对于 configure_traits(),将进入消息循环,直到用户关闭所有窗口。因此通常情况下,主界面窗口或模态对话框使用 configure_traits()显示,而无模态窗口或对话框则使用 edit_traits()显示。

用 TraitsUI 库创建的界面可以选择后台界面库,目前支持的有 qt4 和 wx 两种。
在启动程序时添加"-toolkit qt4"或"-toolkit wx"可选择使用何种界面库生成界面。

在给的例子中,Employee 类用于保存数据,因此它属于 MVC 模式中的模型(Model), 而 View 对象定义了 Employee 的界面显示部分,它属于视图(View)。通过将视图对象传递给模型对象的 configure_traits()方法,将模型对象和视图对象联系起来。在用来定义编辑器的 Item 对象中,不直接引用模型对象的属性,而是通过属性名和模型对象进行联系。这样一来,模型和视图之间的耦合性很弱,只需要属性名匹配,同一个视图对象可以运用到不同的模型对象之上。有时候我们希望模型类知道如何显示它自己,这时可以在模型类的内部定义视图。在模型类中定义的视图可以被其派生类继承,因此派生类能使用父类的视图。在调用 configure_traits()时如果不设置 view 参数,将使用模型对象内部的默认视图对象生成界面。如果在模型类中定义了多个视图对象,默认使用名为 traits_view 的视图对象。

一个模型可以对应多个视图。同样,使用一个视图可以将多个模型对象的数据显示在一个界面窗口中。下面是用一个视图对象同时显示多个模型对象的例子。对于前面的模型类 Employee,我们可以设计如下的复合视图对象 comp_view,它能同时显示两个 Employee 对象：

comp_view = View(
Group( 
 Group( 
 Item('p1.department', label=u"部门"), 
 Item('p1.name', label=u"姓名"), 
 Item('p1.salary', label=u"工资"), 
 Item('p1.bonus', label=u"奖金"), 
 show_border=True 
 ), 
 Group( 
 Item('p2.department', label=u"部门"), 
 Item('p2.name', label=u"姓名"), 
 Item('p2.salary', label=u"工资"), 
 Item('p2.bonus', label=u"奖金"), 
 show_border=True 
 ), 
 orientation = 'horizontal' 
 ), 
 title = u"员工对比" 
)

接下来,下面的程序生成组成模型对象的两个 Employee 对象——employee1 和 employee2：

employee1 = Employee(department = u"开发", name = u"张三", salary = 3000, bonus = 300) 
employee2 = Employee(department = u"销售", name = u"李四", salary = 4000, bonus = 400)

在显示界面时,使用 context 参数将包含两个模型对象的字典传递给 configure_traits()：

HasTraits().configure_traits(view=comp_view, context={"p1":employee1, "p2":employee2})

参考

[1] 《python 科学计算》—— 张若愚等著