文章目录

一、项目背景
二、需求分析
- UI界面设计如下：
- 具体需求如下：
二、实现思路
三、项目关键代码
- 读取excel中的人员名单
- 实现随机滚动抽取
- 主函数中Tkinter的界面相关操作实现
- - 窗口相关
  - 背景图设置
  - 组件相关
- 完整代码
四、将程序封装成.exe可执行文件
- 将代码转换成.py文件
五、总结与拓展
- 总结：
- 拓展：

一、项目背景

受朋友所托，帮他在公司年会活动上做一个点名抽奖的小工具。经过沟通后，他发给我一个人员名单表格，是xlsx格式的excel工作表，并大概设计了一下抽奖工具的界面以及相关要求。话不多说，马上开始项目流程。

二、需求分析

客户需求总结如下：

UI界面设计如下：

在这里插入图片描述
这也是最终我们工具的实现效果，其中包含工具标题“秋夜派对”、一张喜庆的背景图、活动标题“谁是幸运儿？”表示抽奖、抽取人数输入栏、中间被抽取人显示区域、以及开始和结束按钮。

具体需求如下：

要求每个被抽取人出现的概率一致，并随机抽取，而不是按名单顺序滚动
对于滚动出现的名字，要求滚动速度达到肉眼看不出人名的效果，避免操作员根据人名点击，造成抽奖不是完全随机
界面美观，组件居中，并且足够大，因为要在活动的投影上放映。
保证可移植性，封装成应用程序，在任何PC机器上都可以无差错运行。

二、实现思路

针对本项目的客户要求，项目类型为面向客户的UI界面可视化问题，并与相关组件发生事件触发以实现目的。具体实现相关思路如下：

1. 本项目使用Python编写，小项目使用Python的GUI库Tkinter来编写比较方便直观。
2. 客户端给的输入为人员名单，是xlsx文件。那么我们需要应用openpyxl库来读取表格中的数据。
3. 实现名单中人员随机滚动需要用到random库以及tk中的after函数来实现给定时间调用递归函数，以此来达到控制滚动速度的目的。
4. 对于Tk中的窗口背景，还需要PIL库来导入图片。
5. 使用pyinstaller将程序封装成.exe可执行文件，相关依赖也要一起封装

其他具体的实现细节详见代码部分。

三、项目关键代码

读取excel中的人员名单

打开excel文件，观察到人员名单如下：
在这里插入图片描述
可以看到，人员名单是在sheet1中的第二行第二列(B列)开始的，第一列为人员序号，第一行为每项属性标识，这里只单拿出来第二列作为例子，人名是我随机生成的，如有雷同，纯属巧合！
观察过名单格式后，我们编写读取名单函数：

#获取excel中的名单
def getPeopleList():
    #读取已有工作簿:路径，data_only为True表示计算excel中公式的值，本例没用，因为都是人名
    workbook = openpyxl.load_workbook("./people2.xlsx", data_only=True)
    list = [] #存储人名列表
    sheet = workbook[workbook.sheetnames[0]] #得到sheet1，excel第一页
    #按行读取，从表格第二行开始读取，直到最后，名字从第二行开始
    for row in range(2,sheet.max_row+1):
        if sheet.cell(row=row,column=2).value == "": #如果第二列为空则跳到下一行
            continue
        else:
            list.append(sheet.cell(row=row,column=2).value) #第二列不为空则添加到list中
    return list #返回得到的名字列表

其中，根据表格数据中的不同，可以改变相关的数值。比如文件名路径、不同sheet、从第几列读取，可以改变代码中相应的值，如果从第二行第一列开始，就将其中的column改为=1。

实现随机滚动抽取

这里我们用两个函数来实现，一个是最底层的randomResult来根据list名单实现随机结果，并传递给窗口。全局变量is_run初始设置为False。另一个是开始按钮的事件触发函数randomRun，这里我们帮朋友多做一个需求，那就是可以同时抽取多人。虽然也可以一个一个抽取，但是如果有其它游戏环节需要分组抽人，那么一组一组抽取显然比一个一个抽取效率要高。具体函数实现如下：

# 随机滚动得到所抽取的人数，递归
def randomResult(list,num):
    global is_run
    result = random.sample(list, num) #使结果随机
    var.set(result) #将随机结果传给窗口，并在窗口中显示随机结果
    if is_run:
        # 在给定时间后调用函数一次
        # 参数：毫秒，需要调用的函数，函数的参数，函数参数
        window.after(30, randomResult, list, num) #第一个参数控制速度，越小滚动越快

# 点击开始按钮触发的函数
def randomRun(list):
    global is_run
    if is_run:#此部分用于避免多次点击开始造成程序重复执行的错误
        return
    is_run = True
    num = insert_point()
    #如果输入人数不为空，则调用randomResult
    if num:
        num = int(num)
        randomResult(list,num)
    else:
        is_run = False

主函数中Tkinter的界面相关操作实现

在主函数中我们实现窗口的UI设计，各种组件布局等，包括背景图实现、label组件、按钮button组件、输入框entry组件等。比如我们要实现前文中UI界面的效果，简单举例如下：

窗口相关

from tkinter import *

if __name__ == '__main__': #主程序
    #window = Toplevel()

    window = Tk() #初始化TK窗口
    # 设定窗口大小
    # 格式：w*h±x±y
    # wh窗口宽高，xy窗口显示位置横纵坐标，加减表示正方向或负方向，左上角为原点，下和右是正方向
    window.geometry('1024x648+250+150') 
    window.resizable(0,0) #将窗口设置为不可拉伸，否则不同分辨率屏幕组件位置会出问题
    window.title('8.25秋夜派对') #设置窗口命名

背景图设置

这里我们使用tk的Canvas画布，将所给图像放在画布上，这里要注意层级关系，不然背景图可能会变成前景图挡住其他组件。背景图我这里是image2.jpg。

import tkinter
from PIL import Image,ImageTk

# 设置背景图
canvas_window = tkinter.Canvas(window,width=1024,height=648)
im = Image.open('./image2.jpg').resize((1024,648))
im_window = ImageTk.PhotoImage(im, master=window)
    
# 前两个参数是图像中心在画布中的位置，那么一半的话正好图像与窗口大小相同
canvas_window.create_image(1024//2,648//2,image=im_window)
canvas_window.pack(fill=BOTH,expand=YES)

由于我们设置了画布大小与窗口大小一致，所以读取图片时要将图片resize成画布大小，并将图像中心放置在画布中心，以此控制背景图完美契合窗口大小。这段代码可以作为tk窗口设置图像相关的模板范例。

组件相关

大标题我们用Label组件实现，使用place布局方式灵活的将其放置在我们预想的位置，由于Label组件有填充区域，所以将组件背景设置为透明，避免它和背景图直接有色彩不美观。

noteLable1 = Label(text="谁是幸运儿？",font='微软雅黑, 60')
noteLable1.place(anchor=NW,x=280,y=100)
noteLable1.config(bg=window["bg"])

第二行输入框我们用Label和entry组件实现，注意设置相同高度即可

noteLable = Label(text="请输入人数：",font='微软雅黑, 25')
noteLable.place(anchor=NW, x=270, y=230)
input = Entry(canvas_window, show=None,width=10,font='微软雅黑, 25') #设置一个输入框，用于输入抽奖人数
input.place(anchor=NW, x=570, y=230)

开始和结束按钮组件
这里比较重要的是按钮触发事件实现，在Button方法里command用lambda范式的方式执行按钮触发函数，比如开始按钮触发前文的randomRun函数实现名单随机滚动，停止按钮触发finalResult实现暂停功能并显示抽取结果。

startBt = Button(text="开始", command=lambda: randomRun(list=list),font='微软雅黑, 25') #开始按钮
confirmBt = Button(text="结束", command=lambda: finalResult(),font='微软雅黑, 25') #停止按钮
    
#pack()按钮放置位置
#布局排列：pack,grid,place
#不建议用place，虽然place可以精确组件位置，但是在不同电脑不同分辨率上会有问题
#pack可以选择参数fill填充，expand=True按照窗口大小伸缩
#grid的自适应性也比较强，有configure方法实现frame大小扩充
startBt.place(anchor=NW, x=350, y=500)
confirmBt.place(anchor=NW, x=550, y=500)

完整代码

本项目完整代码如下：

from tkinter import *
import tkinter
import tkinter.messagebox
import random
import openpyxl
from PIL import Image,ImageTk

is_run = False

#获取excel中的名单
def getPeopleList():
    #读取已有工作簿:路径，data_only为True表示计算excel中公式的值，本例没用，因为都是人名
    workbook = openpyxl.load_workbook("./people2.xlsx", data_only=True)
    list = [] #存储人名列表
    sheet = workbook[workbook.sheetnames[0]] #得到sheet1，excel第一页
    #按行读取，从表格第二行开始读取，直到最后，名字从第二行开始
    for row in range(2,sheet.max_row+1):
        if sheet.cell(row=row,column=2).value == "": #如果第二列为空则跳到下一行
            continue
        else:
            list.append(sheet.cell(row=row,column=2).value) #第二列不为空则添加到list中
    return list #返回得到的名字列表
    

# 点击开始按钮触发的函数
def randomRun(list):
    global is_run
    if is_run:#此部分用于避免多次点击开始造成程序重复执行的错误
        return
    is_run = True
    num = insert_point()
    #如果输入人数不为空，则调用randomResult
    if num:
        num = int(num)
        randomResult(list,num)
    else:
        is_run = False

# 获取输入人数
def insert_point():
     var = input.get() #获取输入的信息
     return var


# 随机滚动得到所抽取的人数，递归
def randomResult(list,num):
    global is_run
    result = random.sample(list, num) #使结果随机
    var.set(result) #将随机结果传给窗口，并在窗口中显示随机结果
    if is_run:
        # 在给定时间后调用函数一次
        # 参数：毫秒，需要调用的函数，函数的参数，函数参数
        window.after(30, randomResult, list, num) #第一个参数控制速度，越小滚动越快

#点击结束时触发，is_run置为false，使递归函数停止
def finalResult():
    global is_run
    is_run = False
 

# 打开指定图片文件，缩放指定尺寸
def get_image(filename,width,height):
    im = Image.open(filename).resize((width,height))
    return ImageTk.PhotoImage(im, master=window)


if __name__ == '__main__': #主程序
    #window = Toplevel()

    window = Tk() #初始化TK窗口
    
    # 设定窗口大小
    # 格式：w*h±x±y
    # wh窗口宽高，xy窗口显示位置横纵坐标，加减表示正方向或负方向，左上角为原点，下和右是正方向
    #window.geometry('1024x648+250+150') 
    window.resizable(0,0) #将窗口设置为不可拉伸，否则不同分辨率屏幕组件位置会出问题
    window.title('8.25秋夜派对')
    list = getPeopleList() #从peopleList.xlsx中获取待抽奖人员名单

    # 设置背景图
    canvas_window = tkinter.Canvas(window,width=1024,height=648)
    #canvas_window = tkinter.Canvas(window,width=1920,height = 1080)
    im = Image.open('./image2.jpg').resize((1024,648))
    #im = Image.open('./image2.jpg').resize((1920,1080))
    im_window = ImageTk.PhotoImage(im, master=window)
    
    # 前两个参数是图像中心在画布中的位置，那么一半的话正好图像与窗口大小相同
    canvas_window.create_image(1024//2,648//2,image=im_window)
    #canvas_window.create_image(0,0,image=im_window)
    canvas_window.pack(fill=BOTH,expand=YES)
    
    var = StringVar() #初始化一个字符串变量，用于滚动显示抽奖结果

    noteLable1 = Label(text="谁是幸运儿？",font='微软雅黑, 60')
    #noteLable1.pack(fill=)
    noteLable1.place(anchor=NW,x=280,y=100)
    noteLable1.config(bg=window["bg"])

    noteLable = Label(text="请输入人数：",font='微软雅黑, 25')
    noteLable.place(anchor=NW, x=270, y=230)
    input = Entry(canvas_window, show=None,width=10,font='微软雅黑, 25') #设置一个输入框，用于输入抽奖人数
    input.place(anchor=NW, x=570, y=230)

    resultLable = Label(textvariable=var,font='微软雅黑, 100',foreground='RED') #设置一个显示抽奖结果的文本框
    resultLable.place(anchor=NW,x=300,y=320)

    startBt = Button(text="开始", command=lambda: randomRun(list=list),font='微软雅黑, 25') #开始按钮
    confirmBt = Button(text="结束", command=lambda: finalResult(),font='微软雅黑, 25') #停止按钮
    
    #pack()按钮放置位置
    #布局排列：pack,grid,place
    #不建议用place，虽然place可以精确组件位置，但是在不同电脑不同分辨率上会有问题
    #pack可以选择参数fill填充，expand=True按照窗口大小伸缩
    #grid的自适应性也比较强，有configure方法实现frame大小扩充
    startBt.place(anchor=NW, x=350, y=500)
    confirmBt.place(anchor=NW, x=550, y=500)

    window.mainloop() #渲染窗口，一直显示

运行效果展示：
请添加图片描述
至此，我们实现了客户的需求，完成了随机点名/抽奖小工具的实现。

四、将程序封装成.exe可执行文件

将代码转换成.py文件

由于我是用jupyter notebook写的代码，所以要将.ipynb文件转换为.py文件。具体方法是将待转换的代码段放到要给单独的.ipynb文件下，该文件下不要有其他cell。
在这里插入图片描述
转换成.py文件后，我们配置打包的封装环境。
首先安装pyinstaller。

pip install pyinstaller

然后

pip list

看看库列表中是否有pyinstaller。若有，则安装成功。找到Pyinstaller.exe的位置
在这里插入图片描述
如图所示，第六行有from pyinstaller的目录，找到该目录的上一级目录，pyinstaller.exe的位置一般在Scripts中，我的目录是D:\Anaconda\Scripts。或者直接搜索pyinstaller.exe的位置即可。
接下来跳转到Scripts目录下：

(base) C:\Users\yzcong>D:

(base) D:\>cd :\Anaconda\Scripts

在该目录下执行：

pyinstaller -F D:\test\choujiang.py

-F是只生成一个.exe文件，-D是生成所有相关的依赖，最后是要打包的py文件的目录。
这里可能会出现提示，让我们一处pathlib，因为pyinstaller和它不兼容。
在这里插入图片描述
按照要求执行：

conda remove pathlib

conda命令可能比较慢，多等一会。出现
在这里插入图片描述 wu
输入y继续执行，等结束后重新执行：

pyinstaller -F D:\test\choujiang.py

会进入程序打包阶段，打包完成后在当前的Scripts目录下会新生成个list文件夹，里面就是exe文件。
但是，
上述方法只是将一个简单的.py文件打包成.exe，但如果程序中有相关的依赖，那么这种方式就不适用。
本例运行exe后会产生错误：
在这里插入图片描述
因为我们使用了openpyxl库，而我们却没有将其一同打包。所以，将打包命令改为：

pyinstaller -F D:\test\choujiang.py --hidden-import openpyxl.cell._writer

缺什么补什么，将隐藏的依赖openpyxl.cell._writer包括进去即可。打包完成后提示如下：
在这里插入图片描述
注意要将人员表格和背景图与生成的.exe放在同一个目录下：

运行后测试成功！至此我们完成了本项目的实现。

五、总结与拓展

总结：

本项目实际上还存在许多问题：

由于每个组件都是使用place精确布局的，这就导致组件没有办法自适应窗口。也就是说，本例只能设置固定窗口大小。如果设置窗口大小可变，那么组件会错位。后续可能优化组件自适应窗口大小变化，现已能实现背景图随着窗口大小变化。
同上所述，中间显示滚动名称的字符串位置有限，如果同时抽取多个人，那么由于place精确位置的原因，多个人会显示不全。
封装后的.exe文件很大，可以考虑优化压缩大小，采用虚拟封装。