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PyQt5 库:强大的 Python GUI 开发利器

hfteth 2024-12-16 13:17:42 技术文章 17 ℃

一、引言

在 Python 的众多应用领域中，图形用户界面（GUI）开发是一个重要的方面。PyQt5 库作为一个功能强大且广泛应用的 GUI 框架，为开发者提供了丰富的工具和组件，使得创建交互式、美观的应用程序变得更加便捷。无论是简单的桌面工具还是复杂的商业应用，PyQt5 都能发挥重要作用。本文将详细介绍 PyQt5 库的相关知识，并通过 5 个实例展示其实际应用。

二、PyQt5 库概述

PyQt5 是一套 Python 绑定的 Qt5 应用程序框架，它允许 Python 开发者使用 Qt 的强大功能来创建 GUI 应用程序。Qt 是一个跨平台的 C++ 框架，拥有丰富的类库和工具，用于开发各种类型的应用程序。PyQt5 将这些功能封装成 Python 可调用的形式，使得 Python 程序员能够轻松地进行 GUI 开发。

（一）安装 PyQt5

在使用 PyQt5 之前，需要先进行安装。可以通过 pip 命令来安装：

pip install PyQt5

（二）基本概念

信号与槽

信号（Signal）：是对象发出的事件通知。当一个对象的内部状态发生改变时，它可以发射一个信号。
槽（Slot）：是一个可调用的函数，用于接收信号并进行相应的处理。连接信号与槽：通过 connect 方法将信号与槽连接起来，当信号发射时，与之连接的槽函数就会被调用。

2.窗口与组件

QWidget：是所有用户界面类的基类，它提供了基本的窗口和组件功能。
常见的组件如 QLabel（标签）、QPushButton（按钮）、QLineEdit（文本输入框）、QComboBox（下拉列表框）等，它们都继承自 QWidget，可以在窗口中进行布局和交互。

（三）库函数示例

以下是一个简单的 PyQt5 程序示例，展示了一个窗口和一个按钮，点击按钮时会改变窗口的标题：

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QPushButton
from PyQt5.QtCore import pyqtSlot

# 创建一个应用程序对象
app = QApplication(sys.argv)

# 创建一个窗口
window = QWidget()

# 创建一个按钮
button = QPushButton("点击我", window)

# 将按钮的点击信号与槽函数连接
button.clicked.connect(self.change_window_title)

# 定义槽函数，用于改变窗口标题
@pyqtSlot()
def change_window_title():
    window.setWindowTitle("标题已改变")

# 显示窗口
window.show()

# 运行应用程序的主循环
sys.exit(app.exec_())

在这个示例中：

首先导入了必要的模块，包括 QApplication（用于管理应用程序的生命周期）、QWidget（窗口基类）、QPushButton（按钮类）和 pyqtSlot（用于标记槽函数）。
创建了一个 QApplication 对象 app，它是应用程序的入口点。
创建了一个 QWidget 对象 window 作为窗口。
创建了一个 QPushButton 对象 button，并将其添加到窗口中。通过 clicked 信号与 change_window_title 槽函数连接，当按钮被点击时，槽函数会被调用。
change_window_title 函数用于改变窗口的标题。
最后，显示窗口并运行应用程序的主循环，使应用程序持续运行并处理事件。

三、实例一：简单计算器

（一）功能需求

实现一个基本的四则运算计算器，能够进行加法、减法、乘法和除法运算，支持用户输入数字和运算符，点击 “=” 按钮计算结果并显示在界面上。

（二）代码实现

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QGridLayout, QLabel, QLineEdit, QPushButton
from PyQt5.QtCore import Qt

class Calculator(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUI()

    def initUI(self):
        # 创建网格布局
        grid = QGridLayout()

        # 显示结果的标签
        self.result_label = QLabel("0", self)
        self.result_label.setAlignment(Qt.AlignRight)
        grid.addWidget(self.result_label, 0, 0, 1, 4)

        # 数字按钮
        buttons = [
            ('7', 1, 0), ('8', 1, 1), ('9', 1, 2), ('/', 1, 3),
            ('4', 2, 0), ('5', 2, 1), ('6', 2, 2), ('*', 2, 3),
            ('1', 3, 0), ('2', 3, 1), ('3', 3, 2), ('-', 3, 3),
            ('0', 4, 0), ('.', 4, 1), ('=', 4, 2), ('+', 4, 3)
        ]

        for button_text, row, col in buttons:
            button = QPushButton(button_text, self)
            grid.addWidget(button, row, col)
            button.clicked.connect(self.button_clicked)

        self.setLayout(grid)
        self.setWindowTitle("简单计算器")

    def button_clicked(self):
        sender = self.sender()
        button_text = sender.text()

        if button_text == "=":
            try:
                expression = self.result_label.text()
                result = eval(expression)
                self.result_label.setText(str(result))
            except Exception as e:
                self.result_label.setText("错误: " + str(e))
        else:
            current_text = self.result_label.text()
            if current_text == "0" and button_text not in ['.', '+', '-', '*', '/']:
                self.result_label.setText(button_text)
            else:
                self.result_label.setText(current_text + button_text)

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    calculator = Calculator()
    calculator.show()
    sys.exit(app.exec_())

（三）代码注释

首先导入必要的模块，包括 QApplication、QWidget、QGridLayout（用于网格布局）、QLabel（用于显示结果）、QLineEdit（本示例中未使用，但可用于输入更复杂的表达式）、QPushButton 和 Qt（用于对齐方式等）。
定义 Calculator 类继承自 QWidget。initUI 方法用于初始化界面：创建一个 QGridLayout 对象 grid 用于布局组件。创建一个 QLabel 对象 result_label 用于显示计算结果，设置其初始值为 "0" 并右对齐，然后将其添加到网格布局的第一行，占据四列。定义一个按钮列表 buttons，包含数字和运算符以及它们在网格布局中的位置信息。遍历按钮列表，创建每个按钮 button，将其添加到网格布局中对应的位置，并连接其 clicked 信号到 button_clicked 槽函数。最后将网格布局设置为窗口的布局，并设置窗口标题。button_clicked 方法是槽函数，用于处理按钮点击事件：获取发送信号的按钮对象 sender，并获取其文本 button_text。如果点击的是 "=" 按钮，尝试使用 eval 函数计算当前显示在结果标签中的表达式，并将结果显示在标签中，如果出现错误则显示错误信息。如果点击的是其他按钮，根据当前结果标签的文本内容进行相应处理，如果当前是 "0" 且点击的不是特殊字符（如小数点、运算符等），则直接将按钮文本设置为结果标签的内容，否则将按钮文本追加到当前结果标签的文本后面。
在 if __name__ == '__main__': 条件下，创建应用程序对象 app，实例化 Calculator 类并显示窗口，然后运行应用程序的主循环。

四、实例二：待办事项列表

（一）功能需求

创建一个简单的待办事项列表应用程序，用户可以输入待办事项，点击 “添加” 按钮将其添加到列表中，完成事项后可以点击 “删除” 按钮将其从列表中移除。

（二）代码实现

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QVBoxLayout, QHBoxLayout, QListWidget, QLineEdit, QPushButton

class ToDoList(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUI()

    def initUI(self):
        # 垂直布局
        vbox = QVBoxLayout()

        # 水平布局用于输入框和按钮
        hbox = QHBoxLayout()

        # 待办事项列表
        self.todo_list = QListWidget()

        # 输入框
        self.entry = QLineEdit()

        # 添加按钮
        add_button = QPushButton("添加")
        add_button.clicked.connect(self.add_item)

        # 删除按钮
        delete_button = QPushButton("删除")
        delete_button.clicked.connect(self.delete_item)

        # 将组件添加到水平布局
        hbox.addWidget(self.entry)
        hbox.addWidget(add_button)
        hbox.addWidget(delete_button)

        # 将水平布局和列表添加到垂直布局
        vbox.addLayout(hbox)
        vbox.addWidget(self.todo_list)

        self.setLayout(vbox)
        self.setWindowTitle("待办事项列表")

    def add_item(self):
        text = self.entry.text()
        if text:
            self.todo_list.addItem(text)
            self.entry.clear()

    def delete_item(self):
        selected_items = self.todo_list.selectedItems()
        for item in selected_items:
            self.todo_list.takeItem(self.todo_list.row(item))

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    todo_app = ToDoList()
    todo_app.show()
    sys.exit(app.exec_())

（三）代码注释

导入必要的模块，包括 QApplication、QWidget、QVBoxLayout（垂直布局）、QHBoxLayout（水平布局）、QListWidget（列表组件）、QLineEdit（输入框）和 QPushButton。
定义 ToDoList 类继承自 QWidget。initUI 方法初始化界面：创建一个 QVBoxLayout 对象 vbox 用于整体垂直布局。创建一个 QHBoxLayout 对象 hbox 用于输入框和按钮的水平布局。创建一个 QListWidget 对象 todo_list 用于显示待办事项列表。创建一个 QLineEdit 对象 entry 用于用户输入待办事项。创建 “添加” 按钮 add_button 并连接其 clicked 信号到 add_item 槽函数，创建 “删除” 按钮 delete_button 并连接其 clicked 信号到 delete_item 槽函数。将输入框、添加按钮和删除按钮添加到水平布局 hbox 中，然后将水平布局和待办事项列表添加到垂直布局 vbox 中，最后将垂直布局设置为窗口的布局，并设置窗口标题。add_item 方法是槽函数，用于添加待办事项：获取输入框中的文本 text，如果不为空，则将其添加到待办事项列表中，并清空输入框。delete_item 方法是槽函数，用于删除选中的待办事项：获取选中的事项 selected_items，遍历选中的事项，通过 takeItem 方法根据行号从列表中移除。
在主程序部分，创建应用程序对象 app，实例化 ToDoList 类并显示窗口，然后运行应用程序的主循环。

五、实例三：图像浏览器

（一）功能需求

实现一个简单的图像浏览器，能够显示指定文件夹中的图像文件列表，用户点击列表中的图像文件名时，在窗口中显示相应的图像。

（二）代码实现

import sys
import os
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QVBoxLayout, QListWidget, QLabel, QPushButton
from PyQt5.QtGui import QPixmap
from PyQt5.QtCore import Qt

class ImageBrowser(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUI()

    def initUI(self):
        # 垂直布局
        vbox = QVBoxLayout()

        # 图像列表
        self.image_list = QListWidget()
        self.image_list.itemClicked.connect(self.show_image)

        # 显示图像的标签
        self.image_label = QLabel()
        self.image_label.setAlignment(Qt.AlignCenter)

        # 上一张按钮
        prev_button = QPushButton("上一张")
        prev_button.clicked.connect(self.show_previous_image)

        # 下一张按钮
        next_button = QPushButton("下一张")
        next_button.clicked.connect(self.show_next_image)

        # 将组件添加到布局
        vbox.addWidget(self.image_list)
        vbox.addWidget(self.image_label)
        vbox.addWidget(prev_button)
        vbox.addWidget(next_button)

        self.setLayout(vbox)
        self.setWindowTitle("图像浏览器")

        # 加载图像文件列表
        self.load_image_files()

    def load_image_files(self):
        # 假设图像文件在当前目录的 "images" 文件夹中
        image_folder = "images"
        if os.path.exists(image_folder):
            for file in os.listdir(image_folder):
                if file.endswith(('.jpg', '.png', '.jpeg')):
                    self.image_list.addItem(file)

    def show_image(self, item):
        image_path = os.path.join("images", item.text())
        pixmap = QPixmap(image_path)
        self.image_label.setPixmap(pixmap.scaled(self.image_label.size(), Qt.KeepAspectRatio))

    def show_previous_image(self):
        current_row = self.image_list.currentRow()
        if current_row > 0:
            self.image_list.setCurrentRow(current_row - 1)
            self.show_image(self.image_list.currentItem())

    def show_next_image(self):
        current_row = self.image_list.currentRow()
        if current_row < self.image_list.count() - 1:
            self.image_list.setCurrentRow(current_row + 1)
            self.show_image(self.image_list.currentItem())

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    browser = ImageBrowser()
    browser.show()
    sys.exit(app.exec_())

六、实例四：《功能丰富的 PyQt5 文本编辑器》

（一）功能需求

提供一个直观的用户界面，用于文本的输入、编辑和查看。
实现基本的文本编辑操作，包括输入文字、删除文字、选择文本、复制、粘贴、剪切等。
具备打开本地文本文件的功能，支持多种常见的文本文件格式（如 .txt、.md 等），并能正确显示文件内容。
能够将编辑后的文本保存到本地文件，保存时可选择保存路径和文件名。
提供一些常用的编辑功能快捷键，例如复制（Ctrl + C）、粘贴（Ctrl + V）、剪切（Ctrl + X）、保存（Ctrl + S）等，以提高用户编辑效率。
在界面上显示当前文件的路径和状态信息，例如是否已保存、是否有未保存的修改等。

（二）代码实现

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QVBoxLayout, QTextEdit, QMenuBar, QFileDialog, QStatusBar
from PyQt5.QtGui import QIcon
from PyQt5.QtCore import Qt, QObject, pyqtSignal

class TextEditor(QWidget):
    # 定义信号，用于通知主窗口文本是否有修改
    text_changed_signal = pyqtSignal(bool)

    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUI()
        self.init_connections()
        self.file_path = None
        self.is_text_modified = False

    def initUI(self):
        # 垂直布局
        vbox = QVBoxLayout()

        # 文本编辑区
        self.text_edit = QTextEdit()
        self.text_edit.setAcceptRichText(False)  # 不接受富文本格式，只处理纯文本

        # 菜单栏
        menu_bar = QMenuBar()
        file_menu = menu_bar.addMenu("文件")

        # 打开文件动作
        open_action = file_menu.addAction("打开")
        open_action.setIcon(QIcon("open_icon.png"))  
        open_action.triggered.connect(self.open_file)

        # 保存文件动作
        save_action = file_menu.addAction("保存")
        save_action.setIcon(QIcon("save_icon.png"))  
        save_action.triggered.connect(self.save_file)

        # 另存为文件动作
        save_as_action = file_menu.addAction("另存为")
        save_as_action.triggered.connect(self.save_file_as)

        # 编辑菜单
        edit_menu = menu_bar.addMenu("编辑")

        # 复制动作
        copy_action = edit_menu.addAction("复制")
        copy_action.setShortcut(Qt.CTRL + Qt.Key_C)
        copy_action.triggered.connect(self.text_edit.copy)

        # 粘贴动作
        paste_action = edit_menu.addAction("粘贴")
        paste_action.setShortcut(Qt.CTRL + Qt.Key_V)
        paste_action.triggered.connect(self.text_edit.paste)

        # 剪切动作
        cut_action = edit_menu.addAction("剪切")
        cut_action.setShortcut(Qt.CTRL + Qt.Key_X)
        cut_action.triggered.connect(self.text_edit.cut)

        # 撤销动作
        undo_action = edit_menu.addAction("撤销")
        undo_action.setShortcut(Qt.CTRL + Qt.Key_Z)
        undo_action.triggered.connect(self.text_edit.undo)

        # 重做动作
        redo_action = edit_menu.addAction("重做")
        redo_action.setShortcut(Qt.CTRL + Qt.Key_Y)
        redo_action.triggered.connect(self.text_edit.redo)

        # 状态栏
        self.status_bar = QStatusBar()
        self.setStatusBar(self.status_bar)

        # 将文本编辑区和菜单栏添加到布局
        vbox.addWidget(menu_bar)
        vbox.addWidget(self.text_edit)

        self.setLayout(vbox)
        self.setWindowTitle("文本编辑器")

    def init_connections(self):
        # 连接文本编辑区的信号与槽函数，用于检测文本是否修改
        self.text_edit.textChanged.connect(self.text_changed)

    def text_changed(self):
        self.is_text_modified = True
        self.update_status_bar()
        self.text_changed_signal.emit(True)

    def update_status_bar(self):
        if self.file_path:
            status_text = f"文件路径: {self.file_path} - 是否已保存: {'是' if not self.is_text_modified else '否'}"
        else:
            status_text = "未打开文件 - 是否已保存: {'是' if not self.is_text_modified else '否'}"
        self.status_bar.showMessage(status_text)

    def open_file(self):
        file_name, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, "打开文件", "", "文本文件 (*.txt *.md);;所有文件 (*)")
        if file_name:
            self.file_path = file_name
            with open(file_name, 'r', encoding='utf-8') as file:
                self.text_edit.setPlainText(file.read())
            self.is_text_modified = False
            self.update_status_bar()

    def save_file(self):
        if self.file_path:
            with open(self.file_path, 'w', encoding='utf-8') as file:
                file.write(self.text_edit.toPlainText())
            self.is_text_modified = False
            self.update_status_bar()
        else:
            self.save_file_as()

    def save_file_as(self):
        file_name, _ = QFileDialog.getSaveFileName(self, "保存文件", "", "文本文件 (*.txt *.md);;所有文件 (*)")
        if file_name:
            self.file_path = file_name
            with open(file_name, 'w', encoding='utf-8') as file:
                file.write(self.text_edit.toPlainText())
            self.is_text_modified = False
            self.update_status_bar()

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    editor = TextEditor()
    editor.show()
    sys.exit(app.exec_())

七、实例五：登录界面

（一）功能需求

实现一个简单的登录界面，用户输入用户名和密码，点击 “登录” 按钮后，验证用户名和密码是否正确，如果正确则显示登录成功提示，否则显示错误提示。

（二）代码实现

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QWidget, QVBoxLayout, QLabel, QLineEdit, QPushButton, QMessageBox
from PyQt5.QtCore import Qt

class LoginForm(QWidget):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUI()

    def initUI(self):
        # 垂直布局
        vbox = QVBoxLayout()

        # 用户名标签和输入框
        username_label = QLabel("用户名:")
        self.username_edit = QLineEdit()

        # 密码标签和输入框
        password_label = QLabel("密码:")
        self.password_edit = QLineEdit()
        self.password_edit.setEchoMode(QLineEdit.Password)

        # 登录按钮
        login_button = QPushButton("登录")
        login_button.clicked.connect(self.login)

        # 将组件添加到布局
        vbox.addWidget(username_label)
        vbox.addWidget(self.username_edit)
        vbox.addWidget(password_label)
        vbox.addWidget(self.password_edit)
        vbox.addWidget(login_button)

        self.setLayout(vbox)
        self.setWindowTitle("登录界面")

    def login(self):
        username = self.username_edit.text()
        password = self.password_edit.text()

        # 这里假设正确的用户名和密码为 "admin" 和 "123456"
        if username == "admin" and password == "123456":
            QMessageBox.information(self, "登录成功", "欢迎登录！")
        else:
            QMessageBox.warning(self, "错误", "用户名或密码错误！")

if __name__ == '__main__':
    app = QApplication(sys.argv)
    login_form = LoginForm()
    login_form.show()
    sys.exit(app.exec_())

（三）代码注释

导入必要的模块，包括 QApplication、QWidget、QVBoxLayout、QLabel、QLineEdit（用于输入用户名和密码）、QPushButton（登录按钮）、QMessageBox（用于显示提示信息）和 Qt。
定义 LoginForm 类继承自 QWidget。initUI 方法初始化界面：创建一个 QVBoxLayout 对象 vbox 用于垂直布局。创建用户名标签 username_label 和输入框 username_edit。创建密码标签 password_label 和输入框 password_edit，并设置其显示模式为密码模式（输入内容显示为星号）。创建登录按钮 login_button，连接其 clicked 信号到 login 槽函数。将组件添加到垂直布局中，最后将布局设置为窗口的布局，并设置窗口标题。login 方法是槽函数，用于处理登录操作：获取用户输入的用户名 username 和密码 password。这里假设正确的用户名和密码为 "admin" 和 "123456"，进行简单的验证。如果用户名和密码正确，使用 QMessageBox.information 显示登录成功提示；如果错误，使用 QMessageBox.warning 显示错误提示。
在主程序部分，创建应用程序对象 app，实例化 LoginForm 类并显示窗口，然后运行应用程序的主循环。

八、结束语

通过以上对 PyQt5 库的介绍以及五个实例的展示，我们可以看到 PyQt5 在 Python GUI 开发中的强大功能和灵活性。无论是简单的计算器、待办事项列表，还是较为复杂的图像浏览器、文本编辑器和登录界面，都可以通过 PyQt5 相对轻松地实现。

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PyQt5 库:强大的 Python GUI 开发利器

一、引言

二、PyQt5 库概述

（一）安装 PyQt5

（二）基本概念

（三）库函数示例

三、实例一：简单计算器

（一）功能需求

（二）代码实现

（三）代码注释

四、实例二：待办事项列表

（一）功能需求

（二）代码实现

（三）代码注释

五、实例三：图像浏览器

（一）功能需求

（二）代码实现

六、实例四：《功能丰富的 PyQt5 文本编辑器》

（一）功能需求

（二）代码实现

七、实例五：登录界面

（一）功能需求

（二）代码实现

（三）代码注释

八、结束语

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