tkinter打造三维绘图系统，附源代码

news2024/11/24 22:39:28

文章目录

- 输入数据
- 加载数据
- 绘图函数
- 源代码

Python绘图系统系列：将matplotlib嵌入到tkinter 简单的绘图系统数据导入

输入数据

三维绘图需要一个新的坐标变量，设置为z，这个改改UI就可以办到，并不困难。但是，此前用于设置x和y数据的函数实在是过于雷同，如果再写一个设置z轴的，那么这个绘图系统里就相当于是有了3个一毛一样的函数，十分离谱，所以为了简化代码，可以将所有的数据输入框设为一个字典，然后挨个生成xyz的输入框，其中setFrmCtrl函数如下

def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
    frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
    frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
    self.setCtrlButtons(frm)

    self.entrys = {}
    for flag in 'xyz':
        frm = ttk.Frame(frmCtrl)
        frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.setFrmAxis(frm, flag)

setFrmAxis则没什么好说的，只是新增了一个参数而已。

def setFrmAxis(self, frm, flag):
    tk.Label(frm, text=flag).pack(side=tk.LEFT)
    self.entrys[flag] = tk.Entry(frm)
    self.entrys[flag].pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X)

加载数据

此前，分别用self.xs和self.ys来表示x和y轴数据，这又是一个雷同。为了简化代码，将变量也设做字典，在初始化的init函数中添加

self.data = {}

然后将加载数据的函数改写为

def btnLoadData(self):
    name = askopenfilename()
    data = np.genfromtxt(name)
    for flag, i in enumerate()'xyz':
        if i >= data.shape[1]:
            return
        self.data[flag] = data[:,i]
        setEntry(self.entrys[flag], 'data')

然后新建一个用来读取Entry的函数，考虑到x和y都有可能用类似1,1,5的形式生成，所以先做一个检测数组的全局函数

def detectArray(s):
    return s.rstrip('0123456789:, ')==''

然后是readEntrys函数，考虑到在函数表达式中，用x和y指代self.data[‘x’]和selfdata[‘y’]，所以需要新建局部变量x和y，以确保eval函数的正常使用。

def readEntrys(self):
    for flag in 'xyz':
        label = self.entrys[flag].get()
        if label != 'data':
            if detectArray(label):
                label = f"np.linspace({label})"
            self.data[flag] = eval(self.entrys[flag].get())
        if flag =='x' : x = self.data['x']
        elif flag =='y' : y = self.data['y']        
    
    if self.entrys['z'].get()=="":
        del self.data['z']

绘图函数

最后，就是绘图功能的实现，由于有了readEntrys函数，从而btnDrawImg函数变得更加专注，只需复制调用专门的绘图函数就可以了。三维绘图函数和二维绘图函数其实没什么区别，只要绘制的还是plot图，区别只是多加了一个z轴坐标而已。

def btnDrawImg(self):
    self.readEntrys()
    self.fig.clf()
    if 'z' in self.data: 
        self.drawPlot3D()
    else:
        self.drawPlot()
    self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
    self.canvas.draw()

由于把用于设置边框宽度的subplots_adjust以及canvas.draw放在了btnDrawImg这个函数中，所以drawPlot函数也需要做适当的精简。而drawPlot3D只是将projection设为‘3d’，同时添加一组z坐标而已。

def drawPlot(self):
        ax = self.fig.add_subplot()
        ax.plot(self.data['x'], self.data['y'])

def drawPlot3D(self):
    ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
    ax.plot(self.data['x'], self.data['y'], self.data['z'])

至此，就可以看一下效果了

在这里插入图片描述

源代码

最后，附上源代码

import tkinter as tk
import tkinter.ttk as ttk
from tkinter.filedialog import askopenfilename

import matplotlib as mpl
mpl.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.backends.backend_tkagg import (
    FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk)
from matplotlib.figure import Figure

import numpy as np

def setEntry(e, text):
    e.delete(0, "end")
    e.insert(0, text)

def detectArray(s):
    return s.rstrip('0123456789:, ')==''

class DarwSystem():
    def __init__(self):
        self.root = tk.Tk()
        self.root.title("数据展示工具")

        self.data = {}

        frmCtrl = ttk.Frame(self.root,width=320)
        frmCtrl.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)
        self.setFrmCtrl(frmCtrl)

        frmFig = ttk.Frame(self.root)
        frmFig.pack(side=tk.LEFT,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
        self.setFrmFig(frmFig)
        
        self.root.mainloop()
    
    def setFrmCtrl(self, frmCtrl):
        frm = ttk.Frame(frmCtrl, width=320)
        frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
        self.setCtrlButtons(frm)

        self.entrys = {}
        for flag in 'xyz':
            frm = ttk.Frame(frmCtrl)
            frm.pack(side=tk.TOP, fill=tk.X)
            self.setFrmAxis(frm, flag)

    def setFrmAxis(self, frm, flag):
        tk.Label(frm, text=flag).pack(side=tk.LEFT)
        self.entrys[flag] = tk.Entry(frm)
        self.entrys[flag].pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X)    

    def setCtrlButtons(self, frm):
        ttk.Button(frm, text="绘图",width=5,
            command=self.btnDrawImg).pack(side=tk.LEFT)
        ttk.Button(frm, text="加载",width=5,
            command=self.btnLoadData).pack(side=tk.LEFT)

    def btnLoadData(self):
        name = askopenfilename()
        data = np.genfromtxt(name)
        for i, flag in enumerate('xyz'):
            if i >= data.shape[1]:
                return
            self.data[flag] = data[:,i]
            setEntry(self.entrys[flag], 'data')
    
    def readEntrys(self):
        for flag in 'xyz':
            label = self.entrys[flag].get()
            if label=="":
                continue
            if label != 'data':
                if detectArray(label):
                    label = f"np.linspace({label})"
                self.data[flag] = eval(self.entrys[flag].get())
            if flag =='x' : x = self.data['x']
            elif flag =='y' : y = self.data['y']        
        
        if self.entrys['z'].get()=="":
            del self.data['z']

    def btnDrawImg(self):
        self.readEntrys()
        self.fig.clf()
        if 'z' in self.data:
            self.drawPlot3D()
        else:
            self.drawPlot()
        self.fig.subplots_adjust(left=0.1, right=0.95, top=0.95, bottom=0.08)
        self.canvas.draw()
        
    def drawPlot3D(self):
        ax = self.fig.add_subplot(projection='3d')
        ax.plot(self.data['x'], self.data['y'], self.data['z'])

    def drawPlot(self):
        ax = self.fig.add_subplot()
        ax.plot(self.data['x'], self.data['y'])

    def setFrmFig(self, frmFig):
        self.fig = Figure()
        self.canvas = FigureCanvasTkAgg(self.fig,frmFig)
        self.canvas.get_tk_widget().pack(
            side=tk.TOP,fill=tk.BOTH,expand=tk.YES)
        self.toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas,frmFig,
            pack_toolbar=False)
        self.toolbar.update()
        self.toolbar.pack(side=tk.RIGHT)

if __name__ == "__main__":
    test = DarwSystem()