一、介绍

图形用户界面，更广为人知的名称是 GUI，是当今大多数个人计算机的一个特征。它为不同计算技能水平的用户提供了直观的体验。尽管 GUI 应用程序可能会使用更多资源，但由于其点击式特性，它们通常对用户友好。

PyQt 是可用于在 Python 中开发跨平台 GUI 应用程序的工具包之一。如果您已经牢牢掌握这门语言，那么它功能强大且易于学习。

本文将向您介绍使用 PyQt 构建 GUI 的基础知识。它要求您具备 Python 和面向对象编程的基础知识。我们的重点将主要放在 PyQt 上，而不是解释 Python 概念。在本文末尾会放上一个

基于pyqt5+GDAL带界面的遥感指数（模型）小软件的资源，供大家学习。

二、什么是 PyQt

PyQt 是跨平台应用程序开发框架 Qt 的 Python 绑定。使用 PyQt 可以让您受益于使用像 Python 这样简单但功能强大的语言开发 GUI 应用程序。它公开了 Qt API 的所有功能。

在本文中，我们将使用 PyQt5。它需要 Python v3.5 或更高版本，但您也可以使用较早版本的 Python 进行构建。

三、安装PyQt

对于商业许可版本的 PyQt，您必须先获得许可证才能安装。要安装 GPL 许可版本，请运行以下命令创建虚拟环境并安装 PyQt5。虽然您可以全局安装 PyQt，但建议您使用虚拟环境。

# Create virtual environment
python3 -m venv env

# Activate virtual environment
source env/bin/activate

# Install PyQt5
pip install PyQt5

有关详细的安装说明，您应该查看您要使用的特定 PyQt 版本的文档。它包含安装 GPL 和商业版本的说明。该文档还提供故障排除提示，以防您遇到某些错误。

四、PyQt开始构建简单GUI程序

让我们通过构建一个简单的“hello world”GUI 来体验一下 PyQt。构建这个简单的应用程序将使后续部分的事情变得容易得多。

在我们开始之前，这里值得一提的是 PyQt 使用驼峰命名法和属性名称。在整篇文章中，为了保持一致性，我们将在命名变量和函数时使用驼峰式命名，而不是 Python 中推荐的命名约定。

目前，我们将有意使事情保持简单和最小化。我假设您在项目目录中创建了一个 app.py 文件；您可以按照以下步骤将每个步骤中的代码行添加到您的 app.py 文件中。

4.1 导入需要的类

PyQt 带有几个内置模块。但是，在构建 GUI 时，您最常与之交互的模块是 QtWidgets 模块。它具有您将用于创建 GUI 的类。

因为我们的目标是创建最基本的“hello world”GUI，所以我们将只使用 QApplication 和 QWidgets 类。首先像这样导入它们：

from PyQt.QtWidgets import QApplication, QWidgets

您可以以相同的方式导入要在应用程序中使用的其他类。

4.2 初始化应用程序

我们需要通过创建 QApplication 的实例来初始化应用程序。它负责管理应用程序的主要设置和控制流。因此，您应该在创建与用户界面相关的任何其他对象之前实例化此类。

application = QApplication([])

有关 QApplication 类职责的更多见解，请查看 Qt 文档。

在上面的代码中，我们向 QApplication 传递了一个空数组，但如果您希望应用程序从命令行接收参数，您也可以传递 sys.argv。如果您将 sys.argv 作为参数传递，请务必导入 sys。

4.3 创建主窗口

主窗口，也称为顶层窗口，是一个没有父窗口的小部件。每个 GUI 都必须有一个主窗口。

现在，我们将创建一个 QWidget 实例并将其作为我们的主窗口，如下所示：

mainWindow = QWidget()
mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Hello World')

创建 Qwidget 实例后，您可以调用其他几种方法。对于我们的简单 GUI，我们调用了 setGeometry 方法和 setWindowTitle 方法。

setGeometry 方法用于在屏幕上定位 GUI 并设置其尺寸。它的函数签名是 setGeometry(x, y, width, height)。前两个参数指定窗口在屏幕上的 x 和 y 坐标，width 和 height 分别用于设置窗口的宽度和高度。

setWindowTitle 方法，顾名思义，用于设置应用程序的标题。您可以将标题作为字符串参数传递。如果您不自己设置，窗口将没有标题。

4.4 显示主窗口

默认情况下，我们在上一步中创建的窗口是不可见的。我们需要通过调用 show 方法来显示它：

mainWindow.show()

4.5 启动事件循环

最后，您需要通过调用 application.exec 方法来启动事件循环：

application.exec()

您也可以改用 application.exec_() 来启动事件循环。完成上述所有五个步骤后，您的 app.py 文件应包含以下代码：

from PyQt5.QtWidgets import QWidget, QApplication

application = QApplication([])

mainWindow = QWidget()

mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Hello World')

mainWindow.show()

application.exec()

与任何其他 Python 脚本一样，您需要使用命令 python3 app.py 来运行 app.py。您应该能够看到显示的窗口。窗口的外观在很大程度上取决于您的系统。在 Linux 上，它应该类似于下图。

五、PyQt 中的主要概念

我们刚刚创建了我们的第一个“hello world”GUI。现在让我们看看一些主要的概念，它们将拓宽我们对 PyQt 的了解。对这些概念有一定程度的熟悉对于构建生产级 GUI 是必要的。

5.1 Widgets

像大多数 GUI 工具包一样，小部件是 PyQt GUI 的构建块。您可以使用小部件来显示数据、接收用户输入，或将其用作对其他相关小部件进行分组的容器。

大多数小部件嵌套在其他小部件中，但是，总有一个小部件没有父级。如前所述，没有父级的小部件称为窗口。

在 PyQt 中创建小部件的主要类是 QWidgets 类。在 PyQt 中创建 UI 的所有元素要么是 QWidgets 类的子类，要么与 QWidgets 类结合使用。

您可以在 PyQt 或 Qt 文档中阅读一些小部件类。我们不能在这里一一列举。一些基本的小部件类包括：

QLabel用于显示文字和图片
QPushButton 用于创建命令按钮
QLineEdit 用于创建单行文本编辑器
QRadioButton 用于创建带有文本标签的单选按钮

让我们向“hello world”GUI 添加一个简单的 pushButton 小部件：

from PyQt5.QtWidgets import QWidget, QApplication, QPushButton

application = QApplication([])

mainWindow = QWidget()
mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Button Widget')

pushButton = QPushButton(parent=mainWindow, text='Click me')

mainWindow.show()
application.exec()

运行上面的代码将创建一个类似于下图的窗口。

5.2 事件循环

大多数 GUI 工具包都是事件驱动的。 PyQt 也不例外。事件可以源自用户与应用程序的交互，例如单击按钮、填写输入文本、单击链接或关闭窗口。事件也可以来自窗口系统或其他来源。事件循环负责管理这些事件。

调用 .exec 方法将触发事件循环，正如我们在构建“hello world”GUI 时强调的那样。循环等待事件发生并在事件发生时做出响应。如果它收到 Terminate 事件，它会终止并退出应用程序。

正是通过这种事件响应功能，您可以使用信号和槽向 GUI 添加交互性。我们将在下面的部分中了解信号和槽。

5.3 信号和槽

在前面的部分中，我们了解了如何使用小部件创建 GUI 的可见组件。您可以通过信号和槽向 GUI 添加交互性。我们在“hello world”GUI 中添加了一个按钮小部件，但目前单击该按钮不会执行任何操作。

通常，单击按钮应该触发一个动作，例如打开另一个小部件、关闭小部件或登录。您需要信号和槽来响应此类用户操作或小部件状态的更改。

信号是小部件在发生某些事情时发出的通知。它可以是单击按钮、移动鼠标或更改文本输入字段。不同的小部件发出不同的信号。例如，一个按钮部件在被点击时发出 clicked 信号。按钮小部件还发出其他鲜为人知的信号，例如按下、释放和切换信号。要了解特定小部件发出的信号，您需要阅读小部件对应类的文档。

插槽是在小部件发出特定信号后调用的函数或方法。几个小部件带有预定义的插槽。但是，您也可以定义槽来处理感兴趣的信号。

为了说明我们刚刚学到的内容，让我们向我们的按钮小部件添加一个插槽，以便它响应单击信号运行：

from PyQt5.QtWidgets import QWidget, QApplication, QPushButton

application = QApplication([])

mainWindow = QWidget()
mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Slot and Signal')

def clickedSlot():
    print('The button has been clicked')

pushButton = QPushButton(parent=mainWindow, text='Click me')
pushButton.clicked.connect(clickedSlot)

mainWindow.show()
application.exec()

运行上面的代码并单击按钮后，您应该会在终端上看到文本 The button has been clicked。

5.4 PyQT布局管理

到目前为止，我们只了解了 PyQt 的最基本组件。在真实世界的应用程序中，您将在同一个窗口中处理多个小部件。幸运的是，Qt 有多种功能可用于管理应用程序 UI 中的小部件布局。您可以使用这些功能来描述如何排列小部件。只要空间发生变化，布局就会自动调整小部件的大小和位置。因此，UI 仍然可用。

虽然 PyQt 有多种布局形式，但我们将在本文中查看水平、垂直、网格和表单布局。您可以在 PyQt 或 Qt 文档中阅读其他内容。每个提到的布局都有一个相应的内置布局类。这些类是：

QHBoxLayout
QVBoxLayout
QGridLayout
QFormLayout

(1) 水平布局

您可以使用内置的 QHBoxLayout 类来水平布置小部件，通常是从左到右。对于从右到左的语言，它还可以从右到左排列小部件。

在下面的代码中，我修改了“hello world”GUI 以在水平布局中显示五个图像。为避免重复，我使用 for 循环将图像添加到布局中。在运行此代码之前，请确保 cat.jpg 文件中有图像：

from PyQt5.QtGui import QPixmap
from PyQt5.QtWidgets import (
    QLabel,
    QWidget,
    QApplication,
    QHBoxLayout,
)

application = QApplication([])

mainWindow = QWidget()

mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Horizontal Layout')

horizontalLayout = QHBoxLayout()

for num in range(6):
    label = QLabel()
    pixmap = QPixmap('cat.jpg')
    label.setPixmap(pixmap)
    horizontalLayout.addWidget(label)

mainWindow.setLayout(horizontalLayout)
mainWindow.show()

application.exec()

在 PyQt 中，您可以使用 QLabel 小部件渲染图像。从 QtGui 模块导入 QPixmap 类实例后，您首先要创建它。使用 QLabel 类的 setPixmap 方法将其设置在标签小部件上，如上面的 for 循环所示。

在进入下一节之前，您可以先玩一下代码。您可以布置其他小部件，例如按钮，而不是布置图像。

上面的代码应该创建一个类似于下图的 GUI。

(2) 竖直布局

与 QHBoxLayout 类从左到右或从右到左水平放置小部件不同，QVBoxLayout 类从上到下垂直放置小部件。

下面的代码显示了如何使用 QVBoxLayout 类进行垂直布局管理。它与水平布局非常相似：

mainWindow = QWidget()

mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Vertical Layout')

verticalLayout = QVBoxLayout()

for num in range(6):
    label = QLabel()
    pixmap = QPixmap('cat.jpg')
    label.setPixmap(pixmap)
    verticalLayout.addWidget(label)

mainWindow.setLayout(verticalLayout)
mainWindow.show()

application.exec()

运行上面的代码应该创建一个 GUI，其中的图像从上到下排列，类似于下图。

（3）格网布局

网格布局管理涉及在二维网格中布置小部件。 QGridLayout 是一个方便的内置类，用于执行此操作。在网格布局中，一个项目可以占据两个网格。您还可以在网格项中嵌套另一个布局。它使构建更复杂的 GUI 变得容易得多。

您可以创建 QGridLayout 类的实例并使用 addWidget 方法向其添加小部件。与前面的部分一样，我循环将图像添加到网格中，以避免在下面的代码中重复。也可以在用小部件填充网格时跳过网格：

from PyQt5.QtGui import QPixmap
from PyQt5.QtWidgets import (
    QLabel,
    QWidget,
    QApplication,
    QGridLayout,
)

application = QApplication([])

mainWindow = QWidget()

mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Grid Layout')

gridLayout = QGridLayout()

for row in range(3):
    for col in range(3):
        label = QLabel()
        pixmap = QPixmap('cat.jpg')
        label.setPixmap(pixmap)
        gridLayout.addWidget(label, row, col)

mainWindow.setLayout(gridLayout)
mainWindow.show()

application.exec()

因为您将小部件放置在二维网格中，所以在将每个小部件添加到布局时需要指定每个小部件的位置。

运行上面的代码后，您的“hello world”GUI 应该如下图所示。

(4) 表格布局

表单布局主要用于管理输入小部件及其相关标签。它由排列成标签字段对的小部件行组成。您需要使用 QFormLayout 类在表单布局中排列小部件，如下面的代码所示：

from PyQt5.QtWidgets import (
    QGroupBox,
    QLabel,
    QLineEdit,
    QPlainTextEdit,
    QRadioButton,
    QSpinBox,
    QVBoxLayout,
    QWidget,
    QApplication,
    QFormLayout,
)

application = QApplication([])

mainWindow = QWidget()

mainWindow.setGeometry(0, 0, 350, 400)
mainWindow.setWindowTitle('Form Layout')

formLayout = QFormLayout()

nameLabel = QLabel('Name')
nameField = QLineEdit()

ageLabel = QLabel('Age')
ageField = QSpinBox()
ageField.setMinimum(0)
ageField.setMaximum(130)


sexLabel = QLabel('Sex')
sexGroup = QGroupBox()
verticalLayout = QVBoxLayout()

for sex in ['Male', 'Female', 'Other']:
    radioButton = QRadioButton(sex)
    verticalLayout.addWidget(radioButton)

sexGroup.setLayout(verticalLayout)

commentLabel = QLabel('Comments')
commentField = QPlainTextEdit()


formLayout.addRow(nameLabel, nameField)
formLayout.addRow(ageLabel, ageField)
formLayout.addRow(sexLabel, sexGroup)
formLayout.addRow(commentLabel, commentField)

mainWindow.setLayout(formLayout)
mainWindow.show()

application.exec()

运行上面的代码可以看到类似于下图的 GUI。您可以看到标签字段对小部件。每行都有一个标签小部件和右侧相应的字段小部件。

您可以在 PyQt 或 Qt 文档中阅读其他形式的布局。

六、创建菜单栏

菜单是大多数 GUI 应用程序的特征。桌面 GUI 通常在主窗口的顶部有菜单。一些下拉菜单具有悬停时打开的子菜单。下图显示了桌面 GUI 上典型菜单的外观。

如上一节所述，QMainWindow 类提供了一种布局，可以开箱即用地向 GUI 添加菜单栏。要创建菜单栏，您需要使用 menuBar 方法。

下面是在上图中创建下拉菜单的代码。我使用 QAction 类创建动作并将它们添加到相应的菜单以创建下拉菜单：

from PyQt5.QtWidgets import QMainWindow, QApplication, QAction

class MainWindow(QMainWindow):
    def __init__(self, parent=None):
        super().__init__(parent)

        self.setWindowTitle('Dropdown Menu')
        self.setGeometry(0, 0, 350, 400)
        self.addMenu()

    def addMenu(self):

        # Create menu bar
        menuBar = self.menuBar()

        # Add menu items
        fileMenu = menuBar.addMenu('File')
        helpMenu = menuBar.addMenu('Help')

        # Create actions

        visitWebsiteAction = QAction('Visit Our Website', self)
        fileBugReportAction = QAction('File a Bug Report', self)

        # Add dropdown menu items on the Help menu

        helpMenu.addAction(visitWebsiteAction)
        helpMenu.addAction(fileBugReportAction)

        # Add 'Follow Us' dropdown menu item on the Help menu

        followUs = helpMenu.addMenu('Follow Us')

        # Social media actions

        twitterAction = QAction('Twitter', self)
        githubAction = QAction('GitHub', self)

        # Add actions

        followUs.addAction(twitterAction)
        followUs.addAction(githubAction)



if (__name__ == '__main__'):
    application = QApplication([])
    mainWindow = MainWindow()
    mainWindow.show()
    application.exec()