在日常应用程序开发中，图表(折线图，柱状图等)以其直观显示，清晰明了的优势，使得应用范围越来越广泛，本文以一个简单的小例子，简述如何将Tkinter和Matplotlib相互关联起来，在应用程序中嵌入图表，仅供学习分享使用，如有不足之处，还请指正。
涉及知识点
- Tkinter 是Python内置的桌面程序开发组件库，包含日常使用的基础组件（如：Label,Button,Entry等），利用Tkinter可以方便的开发可视化程序。
- Matplotlib 是一个开源的数据可视化类库，利用matplotlib可以绘制各种类型的图表（如：折线图，柱状图，散点图等）。
- Numpy 是一个开源的数学相关的类库，广泛应用于数学计算等领域。本例主要使用Numpy提供的数学函数和随机数生成数据源。
操作步骤
如果要将matplotlib生成图表和Tkinter生成的GUI程序关联起来，需要以下3个步骤：
- 创建Matplotlib的figure(画布)对象，并在figure上进行绘图。
- 创建FigureCanvasTkAgg(画布容器)对象，参数为第1步生成的figure对象和容器存放的父对象，并调用创建对象的draw函数。
- 调用FigureCanvasTkAgg对应组件的Pack方法，将对象显示在页面上。
示例效果图
将Matplotlib生成的曲线图，嵌入到普通的windows程序中，如下图所示：
核心代码
创建图表代码
def create_matplotlib(self): """创建绘图对象""" # 设置中文显示字体 mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 中文显示 mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 负号显示 # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率 self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True) # 创建一副子图 fig1 = plt.subplot(1, 1, 1) # 三个参数，依次是：行，列，当前索引 # 创建数据源：x轴是等间距的一组数 x = np.arange(-2 * np.pi, 2 * np.pi, 0.1) y1 = np.sin(x) y2 = np.cos(x) line1 = fig1.plot(x, y1, color='red', linewidth=2, label='y=sin(x)', linestyle='--') # 画第一条线 line2 = fig1.plot(x, y2, color='green', label='y=cos(x)') plt.setp(line2, linewidth=1, linestyle='-', alpha=0.7) # 华第二条线 color='', fig1.set_title("数学曲线图", loc='center', pad=20, fontsize='xx-large', color='red') # 设置标题 # line1.set_label("正弦曲线") # 确定图例 # 定义legend 重新定义了一次label fig1.legend(['正弦', '余弦'], loc='lower right', facecolor='orange', frameon=True, shadow=True, framealpha=0.7) # ,fontsize='xx-large' fig1.set_xlabel('(x)横坐标') # 确定坐标轴标题 fig1.set_ylabel("(y)纵坐标") fig1.set_yticks([-1, -1 / 2, 0, 1 / 2, 1]) # 设置坐标轴刻度 fig1.grid(which='major', axis='x', color='gray', linestyle='-', linewidth=0.5, alpha=0.2) # 设置网格
创建图表容器，并显示代码
def createWidget(self, figure): """创建组件""" self.label = Label(self, text='这是一个Tkinter和Matplotlib相结合的小例子') self.label.pack() # 创建画布 self.canvas = FigureCanvasTkAgg(figure, self) self.canvas.draw() self.canvas.get_tk_widget().pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1) # 把matplotlib绘制图形的导航工具栏显示到tkinter窗口上 # toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas, self) # toolbar.update() # self.canvas._tkcanvas.pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1) # self.button = Button(master=self, text="退出", command=quit) # # 按钮放在下边 # self.button.pack(side=BOTTOM)
整体代码及调用逻辑，如下所示：
from tkinter import * import numpy as np import matplotlib import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.pylab import mpl from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk class Application(Frame): """一个经典的GUI写法""" def __init__(self, master=None): '''初始化方法''' super().__init__(master) # 调用父类的初始化方法 self.master = master self.pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1) # 此处填充父窗体 self.create_matplotlib() self.createWidget(self.figure) def createWidget(self, figure): """创建组件""" self.label = Label(self, text='这是一个Tkinter和Matplotlib相结合的小例子') self.label.pack() # 创建画布 self.canvas = FigureCanvasTkAgg(figure, self) self.canvas.draw() self.canvas.get_tk_widget().pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1) # 把matplotlib绘制图形的导航工具栏显示到tkinter窗口上 # toolbar = NavigationToolbar2Tk(self.canvas, self) # toolbar.update() # self.canvas._tkcanvas.pack(side=TOP, fill=BOTH, expand=1) # self.button = Button(master=self, text="退出", command=quit) # # 按钮放在下边 # self.button.pack(side=BOTTOM) def create_matplotlib(self): """创建绘图对象""" # 设置中文显示字体 mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 中文显示 mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 负号显示 # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率 self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True) # 创建一副子图 fig1 = plt.subplot(1, 1, 1) # 三个参数，依次是：行，列，当前索引 # 创建数据源：x轴是等间距的一组数 x = np.arange(-2 * np.pi, 2 * np.pi, 0.1) y1 = np.sin(x) y2 = np.cos(x) line1 = fig1.plot(x, y1, color='red', linewidth=2, label='y=sin(x)', linestyle='--') # 画第一条线 line2 = fig1.plot(x, y2, color='green', label='y=cos(x)') plt.setp(line2, linewidth=1, linestyle='-', alpha=0.7) # 华第二条线 color='', fig1.set_title("数学曲线图", loc='center', pad=20, fontsize='xx-large', color='red') # 设置标题 # line1.set_label("正弦曲线") # 确定图例 # 定义legend 重新定义了一次label fig1.legend(['正弦', '余弦'], loc='lower right', facecolor='orange', frameon=True, shadow=True, framealpha=0.7) # ,fontsize='xx-large' fig1.set_xlabel('(x)横坐标') # 确定坐标轴标题 fig1.set_ylabel("(y)纵坐标") fig1.set_yticks([-1, -1 / 2, 0, 1 / 2, 1]) # 设置坐标轴刻度 fig1.grid(which='major', axis='x', color='gray', linestyle='-', linewidth=0.5, alpha=0.2) # 设置网格 def destroy(self): """重写destroy方法""" super().destroy() quit() def quit(): """点击退出按钮时调用这个函数""" root.quit() # 结束主循环 root.destroy() # 销毁窗口 if __name__ == '__main__': root = Tk() root.title('数学曲线窗口') root.geometry('560x400+200+200') app = Application(master=root) root.mainloop()
多图示例
如何利用Matplotlib在一张图里面，包含多张子图，如下所示：
多图核心代码
其他代码和上例保持一致，只是在创建图表时略有差异。主要是利用plt.subplot(2, 2, 1)方法对图片进行切分。如下所示：
def create_matplotlib(self): """创建绘图对象""" # 设置中文显示字体 mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 中文显示 mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 负号显示 # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率 self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True) self.figure.text(0.45, 0.94, '这是四幅图') # 设置显示的文本 # 一张图上显示4张小图 x = np.linspace(-6, 6, 100) y = np.sin(x) # 正弦曲线 y2 = np.cos(x) # 余弦曲线 y3 = np.tan(x) # tan函数 y4 = np.square(x) # 平方函数 fig1 = plt.subplot(2, 2, 1) # 先进行分块,最后一个参数是序号 self.setplot(fig1, x, y, 'y=sin(x)', 'red') fig2 = plt.subplot(2, 2, 2) self.setplot(fig2, x, y2, 'y=cos(x)', 'green') fig3 = plt.subplot(2, 2, 3) self.setplot(fig3, x, y3, 'y=tan(x)', 'black') fig4 = plt.subplot(2, 2, 4) self.setplot(fig4, x, y4, 'y=square(x)', 'gold') def setplot(self, fig, x, y, text, color='r'): """绘制子图""" line = fig.plot(x, y, color=color, label=text) fig.set_xlabel('(x)横坐标') # 确定坐标轴标题 fig.set_ylabel("(y)纵坐标") fig.grid(which='major', axis='x', color='gray', linestyle='-', linewidth=0.5, alpha=0.2) # 设置网格 fig.legend(loc='lower right', facecolor='orange', frameon=True, shadow=True, framealpha=0.7)
柱状图示例
如何利用Matplotlib绘制柱状图，如下所示：
柱状图核心代码
其他代码和上例保持一致，只是在创建图表时略有差异。主要是通过bar 函数创建柱状图，如下所示：
def create_matplotlib(self): """创建绘图对象""" # 设置中文显示字体 mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] # 中文显示 mpl.rcParams['axes.unicode_minus'] = False # 负号显示 # 创建绘图对象f figsize的单位是英寸 像素 = 英寸*分辨率 self.figure = plt.figure(num=2, figsize=(7, 4), dpi=80, facecolor="gold", edgecolor='green', frameon=True) self.figure.text(0.45, 0.94, '这是柱状图图') # 设置显示的文本 x = np.arange(12) y = np.random.uniform(0.5, 1.0, 12) * (1 - x / float(12)) loc = zip(x, y) # 将x, y 两两配对 plt.ylim(0, 1.2) # 设置y轴的范围 plt.bar(x, y, facecolor='green', edgecolor='black') # 绘制柱状图(填充颜色绿色，边框黑色) for x, y in loc: plt.text(x + 0.1, y + 0.01, '%.2f' % y, ha='center', va='bottom') # 保留小数点2位
备注
Matplotlib的图表形式还有很多，本例只是抛砖引玉，简述两种图表的生成方式，其他的图表则不做赘述。
如需源码链接，可点击链接下载。一首小词，舒缓一下心情。
浣溪沙·堤上游人逐画船
宋代：欧阳修
堤上游人逐画船，拍堤春水四垂天。绿杨楼外出秋千。
白发戴花君莫笑，六幺催拍盏频传。人生何处似樽前！
