极客笔记Python 3 – GUI编程 (Tkinter)
Python 作为一门优秀的编程语言，已经被广泛应用于机器学习、数据分析、Web 开发和自动化等领域。同时，Python 还拥有一个强大的 GUI 库——Tkinter，可以方便地创建各种图形界面。本文将介绍如何使用 Python 3 在 Tkinter 中创建 GUI 程序。
安装 Tkinter
Python 3 默认自带 Tkinter 模块，因此不需要额外安装。可以在命令行输入以下命令，查看自己的 Python 版本和是否安装了 Tkinter：
python -V
如果输出了类似 Python 3.x.x 的版本号，则说明 Python 3 已经安装。可以输入以下命令，导入 Tkinter 模块并查看其版本：
import tkinter
print(tkinter.TkVersion)
如果输出了版本号，则说明 Tkinter 已经安装。
Tkinter 基础
创建窗口
使用 Tkinter 创建窗口非常简单，只需完成以下步骤：
- 导入 Tkinter 模块；
- 创建主窗口对象；
- 进入主事件循环。
下面是一个示例程序：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 进入主事件循环
window.mainloop()
运行后，会看到一个空白的窗口，窗口的标题为 tk。
设置窗口大小和位置
使用 geometry() 方法可以设置窗口的大小和位置。它的参数是字符串，格式为 宽度x高度+水平偏移量+垂直偏移量。例如，以下代码将窗口大小设置为 300×200，位置设置为 (100, 100)：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 设置窗口大小和位置
window.geometry('300x200+100+100')
# 进入主事件循环
window.mainloop()
设置窗口标题和图标
使用 title() 方法可以设置窗口的标题，例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 设置窗口标题
window.title('Hello, Tkinter')
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其结果是窗口的标题变为 Hello, Tkinter。
使用 iconbitmap() 方法可以设置窗口的图标，方法的参数为一个 ICO 文件的路径。例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 设置窗口图标
window.iconbitmap('icon.ico')
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其中 icon.ico 是一个 ICO 文件的路径。
创建 Label
创建 Label 是 Tkinter 中常用的 GUI 元素之一，它可以显示文本或图片。使用 Label() 方法可以创建一个 Label，方法的参数为窗口对象和显示的文本。例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 创建 Label
label = tk.Label(window, text='Hello, Tkinter')
# 显示 Label
label.pack()
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其中 pack() 方法用于显示 Label，它还可以指定 Label 的位置和对齐方式。
创建 Button
创建 Button 是 Tkinter 中常用的 GUI 元素之一，它可以响应用户的点击事件。使用 Button() 方法可以创建一个 Button，方法的参数为窗口对象、显示的文本和点击事件的回调函数。例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 点击事件的回调函数
def on_click():
print('Button clicked.')
# 创建 Button
button = tk.Button(window, text='Click me', command=on_click)
# 显示 Button
button.pack()
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其中 command 参数指定了点击事件的回调函数，它会在用户点击 Button 时被调用。
Tkinter 高级特性
创建菜单
使用 Menu() 方法可以创建一个菜单。在 Tkinter 中，菜单的种类有三种：顶层菜单、下拉菜单和上下文菜单。下面分别介绍如何创建这三种菜单。
顶层菜单
顶层菜单是作为窗口的一部分创建的，通常包含在窗口顶部的菜单栏中。使用 Menu() 方法创建顶层菜单，在创建窗口后立即创建菜单栏，然后在菜单栏中添加菜单项。例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 创建菜单栏
menubar = tk.Menu(window)
# 添加 File 菜单项
filemenu = tk.Menu(menubar, tearoff=False)
filemenu.add_command(label='Open')
filemenu.add_command(label='Save')
menubar.add_cascade(label='File', menu=filemenu)
# 添加 Help 菜单项
helpmenu = tk.Menu(menubar, tearoff=False)
helpmenu.add_command(label='About')
menubar.add_cascade(label='Help', menu=helpmenu)
# 显示菜单栏
window.config(menu=menubar)
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其中 Menu() 方法创建了一个菜单，tearoff 参数为 False 表示不允许菜单项被拆分，add_command() 方法用于添加一个菜单项，add_cascade() 方法用于在菜单栏中添加一个菜单。
下拉菜单
下拉菜单是指在菜单栏或其他菜单项上单击时弹出的菜单。使用 Menu() 方法创建下拉菜单，在创建菜单时指定该菜单所属的菜单项，然后在该菜单中添加菜单项。例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 创建菜单栏
menubar = tk.Menu(window)
# 添加 File 菜单项及下拉菜单
filemenu = tk.Menu(menubar, tearoff=False)
filemenu.add_command(label='Open')
filemenu.add_command(label='Save')
submenu = tk.Menu(filemenu, tearoff=False)
submenu.add_command(label='Copy')
submenu.add_command(label='Paste')
filemenu.add_cascade(label='Edit', menu=submenu)
menubar.add_cascade(label='File', menu=filemenu)
# 显示菜单栏
window.config(menu=menubar)
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其中 add_cascade() 方法用于在下拉菜单中添加另一个菜单，参数 label 为该菜单的名称，menu 为该菜单对象。
上下文菜单
上下文菜单是指在图形界面中右键单击某个对象时弹出的菜单。使用 Menu() 方法创建上下文菜单，在创建窗口时指定该窗口的上下文菜单，然后在该菜单中添加菜单项。例如：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 创建上下文菜单并添加菜单项
menu = tk.Menu(window, tearoff=False)
menu.add_command(label='Copy')
menu.add_command(label='Paste')
# 绑定右键单击事件
def on_right_click(event):
menu.post(event.x_root, event.y_root)
window.bind('<Button-3>', on_right_click)
# 进入主事件循环
window.mainloop()
其中 <Button-3> 表示鼠标右键单击事件，on_right_click() 方法用于响应该事件并弹出菜单。
创建对话框
使用对话框可以方便地与用户交互，获取用户的输入或显示提示信息。在 Tkinter 中，可以使用 Toplevel() 方法创建对话框，也可以使用 tkinter.messagebox 模块中的方法创建各种类型的对话框。
创建 Toplevel 对话框
创建 Toplevel 对话框的方法与创建主窗口类似。以下是一个显示对话框的示例程序：
import tkinter as tk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 创建按钮
def on_click():
# 创建对话框
dialog = tk.Toplevel(window)
dialog.geometry('200x100+200+200')
dialog.title('Dialog')
tk.Label(dialog, text='Hello, Tkinter!').pack()
button = tk.Button(window, text='Click me', command=on_click)
button.pack()
# 进入主事件循环
window.mainloop()
在该程序中，单击按钮会创建一个 Toplevel 对话框，其中包含一个 Label，显示文本为 Hello, Tkinter!。
创建消息框
在 Tkinter 中，可以使用 tkinter.messagebox 模块中的方法创建各种类型的对话框。以下是一些示例：
import tkinter as tk
import tkinter.messagebox as msgbox
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 创建按钮
def on_click():
# 消息框（带 OK 按钮）
msgbox.showinfo('Message', 'Hello, Tkinter!')
# 询问框（带 Yes 和 No 按钮）
result = msgbox.askyesno('Question', 'Do you like Tkinter?')
if result:
print('Yes')
else:
print('No')
# 警告框（带 OK 按钮）
msgbox.showwarning('Warning', 'This is a warning message.')
# 错误框（带 OK 按钮）
msgbox.showerror('Error', 'An error occurred.')
button = tk.Button(window, text='Click me', command=on_click)
button.pack()
# 进入主事件循环
window.mainloop()
在该程序中，单击按钮会依次显示消息框、询问框、警告框和错误框。
Tkinter Tips
美化程序
通过将图像和自定义字体添加到程序中，可以美化 Python Tkinter GUI 应用程序。以下代码演示如何用自定义字体和图像装饰标签控件：
import tkinter as tk
from PIL import Image, ImageTk
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 添加自定义字体
font = ('Yu Gothic UI', 14)
title_font = ('Yu Gothic UI', 20, 'bold')
# 添加标签
tk.Label(window, text='Hello, Tkinter!', font=title_font).pack(pady=10)
# 添加图像
image = Image.open('image.png')
photo = ImageTk.PhotoImage(image)
tk.Label(window, image=photo).pack(pady=10)
# 进入主事件循环
window.mainloop()
在该程序中，添加自定义字体只需将字体名称传递给 font 或 title_font 参数。添加图像则需要使用 Pillow 库中的 Image 和 ImageTk 两个模块，先使用 Image.open() 方法打开图像文件并创建 Image 对象，再使用 ImageTk.PhotoImage() 方法将 Image 对象转换为 PhotoImage 对象，然后将该对象传递给标签控件的 image 参数。
调用 Python 外部脚本
将函数外部代码定义为 Python 模块可以方便地从 Tkinter GUI 控件调用它们。以下代码演示如何调用 Python 外部脚本添加计算器控件：
import tkinter as tk
import calculator
# 创建主窗口对象
window = tk.Tk()
# 添加计算器控件
calc = calculator.Calculator(window)
calc.pack(pady=10)
# 进入主事件循环
window.mainloop()
在该程序中，calculator 模块定义了一个名为 Calculator 的控件，该控件可以实现基本的算术运算。要从 Tkinter GUI 控件调用 Calculator，只需导入 calculator 模块并创建该控件对象即可。
结论
Python Tkinter 是一个强大的 GUI 库，它可以方便地创建各种类型的图形用户界面。在创建 Tkinter 程序时，需要先创建主窗口对象，设置窗口的大小和位置，然后将各种 Tkinter 控件添加到窗口中。使用菜单和对话框可以方便地与用户交互，获取用户的输入或显示提示信息。使用自定义字体和图像可以美化程序，让它更加吸引人。在编写 Tkinter 程序时，最好将功能模块定义为 Python 模块，以便从 Tkinter 控件调用它们。