### 5.3.1 統計圖表
圖形的一個重要用途是為數據提供可視的表示,這在統計、匯總性質的應用程序中尤其 重要,因為匯總數據幾乎都可以利用圖形來改善表示。下面我們編寫一個簡單的統計匯總程 序,以演示圖形編程在數據可視化方面的應用。
假設某高校的老師在考試后需要根據學生的考試成績來分析試卷,以判斷試卷是偏難、 偏容易還是適中。難度適中的試卷應該導致正態分布的成績。為幫助老師完成試卷分析,我 們編寫一個統計匯總程序,其功能是:老師輸入考試分數(百分制),然后程序將分數換算 成等級制(分為 A、B、C、D、F 五等)并統計各等級分數的人數,最后畫一個餅圖來直觀 地給出各等級人數的比例。
程序規格
輸入:考試分數。
輸出:以餅圖表示的各分數段所占比例。
算法設計
本程序在算法上很簡單,屬于典型的 IPO(輸入-處理-輸出)模式。不過雖然算法很 簡單,但是在繪制圖形方面需要花費大量精力,因為繪圖涉及精確的坐標、形狀、顏色等細 節,還需要整個圖形畫面看上去整齊、勻稱、美觀。可以說,圖形編程中大量時間都花在了 這類“美工”任務之上。
首先,由用戶輸入每個學生的分數(百分制)。然后根據該分數所對應的等級去累加各 等級人數變量。輸入結束后,總人數和各等級人數就確定了。
其次,計算各分數等級人數占總人數的比例。
然后,根據比例繪制餅圖。在 Tkinter 編程中,這需要先創建窗口和畫布,然后利用畫 布的 create_arc()方法繪制代表五個等級的五個扇形。扇形的角度反映了各分數等級的
比例,扇形具有不同填充色以相互區分。為了顯示各扇形對應的等級,還需要繪制圖例。 最后,用戶通過餅圖各扇形的大小只能看出各分數等級所占的大致比例。精確的比例值
當然可以固定顯示在畫面中,不過我們采用另一種更有趣的設計:當用戶將鼠標指針移入某 個扇形中時,畫布上就顯示該扇形所代表的比例值。
以上步驟還需要進一步明確細節,最主要的就是窗口、畫布的大小和各圖形項的精確位 置等。通過用草圖等手段做一些計算和試驗,最終確定如圖 5.18 所示的設計:

圖 5.18 畫布圖形項設計
至此,可以寫出本程序的算法偽代碼。
```
算法:
用戶輸入考試分數 mark,并根據 mark 對應的等級累加各等級的人數 a、b、c、d、f;
創建窗口和大小為 300x200 的畫布;
計算各分數等級的比例(a/n 等),并據此確定每個扇形的起止角度(sA、eA 等);
繪制各個扇形;
繪制圖例; 為各扇形綁定“鼠標進入”事件,并定義事件處理函數(inPieA()等);
進入主事件循環。
```
代碼實現
從上面的算法很容易翻譯成 Python 代碼。程序 5.2 中所用到的知識都在前面介紹過, 只有“鼠標進入”事件的處理需要說明一下。
當鼠標指針移到某個圖形項上面時即發生事件"<Enter>",這時系統觸發所綁定的事 件處理函數(如 inPieA),這些函數的功能是計算該圖形項對應的比例值,然后顯示在畫 布上的指定位置。另外由于事件處理函數中需要引用畫布對象和各圖形項,所以我們將這些 函數的定義放在了 main()函數內部,以便它們能引用 main()中定義的變量,即 cv、 piepct、a、b、c、d、f 和 n。
【程序 5.2】piechart.py
```
from Tkinter import *
def getMarks():
a,b,c,d,f = 0,0,0,0,0
mark = input("Enter a mark: ")
while mark >= 0:
if mark >= 90:
a = a + 1
elif mark >= 80:
b = b + 1
elif mark >= 70:
c = c + 1
elif mark >= 60:
d = d + 1
else:
f = f + 1
mark = input("Enter a mark: ")
return a,b,c,d,f
def main():
a,b,c,d,f = getMarks()
win = Tk()
cv = Canvas(win,width=300,height=200,bg="white")
cv.pack()
n = a+b+c+d+f
eA,sA = 360.0*a/n,0
eB,sB = 360.0*b/n,eA
eC,sC = 360.0*c/n,eA+eB
eD,sD = 360.0*d/n,eA+eB+eC
eF,sF = 360.0*f/n,eA+eB+eC+eD
bb = (90,40,210,160)
pieA = cv.create_arc(bb,start=sA,extent=eA,fill="yellow")
pieB = cv.create_arc(bb,start=sB,extent=eB,fill="green")
pieC = cv.create_arc(bb,start=sC,extent=eC,fill="black")
pieD = cv.create_arc(bb,start=sD,extent=eD,fill="gray")
pieF = cv.create_arc(bb,start=sF,extent=eF,fill="red")
cv.create_rectangle(240,40,260,50,fill="yellow") cv.create_rectangle(240,40+24,260,50+24,fill="green") cv.create_rectangle(240,40+48,260,50+48,fill="black") cv.create_rectangle(240,40+72,260,50+72,fill="gray") cv.create_rectangle(240,40+96,260,50+96,fill="red")
cv.create_text(270,40,text="A",anchor=N)
cv.create_text(270,40+24,text="B",anchor=N) cv.create_text(270,40+48,text="C",anchor=N) cv.create_text(270,40+72,text="D",anchor=N) cv.create_text(270,40+96,text="F",anchor=N)
piepct = cv.create_text(40,100,text="")
def inPieA(event):
pct = "%5.1f%%" % (100.0*a/n)
cv.itemconfig(piepct,text=pct)
def inPieB(event):
pct = "%5.1f%%" % (100.0*b/n)
cv.itemconfig(piepct,text=pct)
def inPieC(event):
pct = "%5.1f%%" % (100.0*c/n)
cv.itemconfig(piepct,text=pct)
def inPieD(event):
pct = "%5.1f%%" % (100.0*d/n)
cv.itemconfig(piepct,text=pct)
def inPieF(event):
pct = "%5.1f%%" % (100.0*f/n)
cv.itemconfig(piepct,text=pct)
cv.tag_bind(pieA,"<Enter>",inPieA)
cv.tag_bind(pieB,"<Enter>",inPieB)
cv.tag_bind(pieC,"<Enter>",inPieC)
cv.tag_bind(pieD,"<Enter>",inPieD)
cv.tag_bind(pieF,"<Enter>",inPieF)
win.mainloop()
main()
```
程序 5.2 的一次運行結果如圖 5.19 所示。

圖 5.19 程序 5.2 的一次執行結果
- 前言
- 第 1 章 計算與計算思維
- 1.1 什么是計算?
- 1.1.1 計算機與計算
- 1.1.2 計算機語言
- 1.1.3 算法
- 1.1.4 實現
- 1.2 什么是計算思維?
- 1.2.1 計算思維的基本原則
- 1.2.2 計算思維的具體例子
- 1.2.3 日常生活中的計算思維
- 1.2.4 計算思維對其他學科的影響
- 1.3 初識 Python
- 1.3.1 Python 簡介
- 1.3.2 第一個程序
- 1.3.3 程序的執行方式
- 1.3.4 Python 語言的基本成分
- 1.4 程序排錯
- 1.5 練習
- 第 2 章 用數據表示現實世界
- 2.1 數據和數據類型
- 2.1.1 數據是對現實的抽象
- 2.1.1 常量與變量
- 2.1.2 數據類型
- 2.1.3 Python 的動態類型*
- 2.2 數值類型
- 2.2.1 整數類型 int
- 2.2.2 長整數類型 long
- 2.2.3 浮點數類型 float
- 2.2.4 數學庫模塊 math
- 2.2.5 復數類型 complex*
- 2.3 字符串類型 str
- 2.3.1 字符串類型的字面值形式
- 2.3.2 字符串類型的操作
- 2.3.3 字符的機內表示
- 2.3.4 字符串類型與其他類型的轉換
- 2.3.5 字符串庫 string
- 2.4 布爾類型 bool
- 2.4.1 關系運算
- 2.4.2 邏輯運算
- 2.4.3 布爾代數運算定律*
- 2.4.4 Python 中真假的表示與計算*
- 2.5 列表和元組類型
- 2.5.1 列表類型 list
- 2.5.2 元組類型 tuple
- 2.6 數據的輸入和輸出
- 2.6.1 數據的輸入
- 2.6.2 數據的輸出
- 2.6.3 格式化輸出
- 2.7 編程案例:查找問題
- 2.8 練習
- 第 3 章 數據處理的流程控制
- 3.1 順序控制結構
- 3.2 分支控制結構
- 3.2.1 單分支結構
- 3.2.2 兩路分支結構
- 3.2.3 多路分支結構
- 3.3 異常處理
- 3.3.1 傳統的錯誤檢測方法
- 3.3.2 傳統錯誤檢測方法的缺點
- 3.3.3 異常處理機制
- 3.4 循環控制結構
- 3.4.1 for 循環
- 3.4.2 while 循環
- 3.4.3 循環的非正常中斷
- 3.4.4 嵌套循環
- 3.5 結構化程序設計
- 3.5.1 程序開發過程
- 3.5.2 結構化程序設計的基本內容
- 3.6 編程案例:如何求 n 個數據的最大值?
- 3.6.1 幾種解題策略
- 3.6.2 經驗總結
- 3.7 Python 布爾表達式用作控制結構*
- 3.8 練習
- 第 4 章 模塊化編程
- 4.1 模塊化編程基本概念
- 4.1.1 模塊化設計概述
- 4.1.2 模塊化編程
- 4.1.3 編程語言對模塊化編程的支持
- 4.2 Python 語言中的函數
- 4.2.1 用函數減少重復代碼 首先看一個簡單的用字符畫一棵樹的程序:
- 4.2.2 用函數改善程序結構
- 4.2.3 用函數增強程序的通用性
- 4.2.4 小結:函數的定義與調用
- 4.2.5 變量的作用域
- 4.2.6 函數的返回值
- 4.3 自頂向下設計
- 4.3.1 頂層設計
- 4.3.2 第二層設計
- 4.3.3 第三層設計
- 4.3.4 第四層設計
- 4.3.5 自底向上實現與單元測試
- 4.3.6 開發過程小結
- 4.4 Python 模塊*
- 4.4.1 模塊的創建和使用
- 4.4.2 Python 程序架構
- 4.4.3 標準庫模塊
- 4.4.4 模塊的有條件執行
- 4.5 練習
- 第 5 章 圖形編程
- 5.1 概述
- 5.1.1 計算可視化
- 5.1.2 圖形是復雜數據
- 5.1.3 用對象表示復雜數據
- 5.2 Tkinter 圖形編程
- 5.2.1 導入模塊及創建根窗口
- 5.2.2 創建畫布
- 5.2.3 在畫布上繪圖
- 5.2.4 圖形的事件處理
- 5.3 編程案例
- 5.3.1 統計圖表
- 5.3.2 計算機動畫
- 5.4 軟件的層次化設計:一個案例
- 5.4.1 層次化體系結構
- 5.4.2 案例:圖形庫 graphics
- 5.4.3 graphics 與面向對象
- 5.5 練習
- 第 6 章 大量數據的表示和處理
- 6.1 概述
- 6.2 有序的數據集合體
- 6.2.1 字符串
- 6.2.2 列表
- 6.2.3 元組
- 6.3 無序的數據集合體
- 6.3.1 集合
- 6.3.2 字典
- 6.4 文件
- 6.4.1 文件的基本概念
- 6.4.2 文件操作
- 6.4.3 編程案例:文本文件分析
- 6.4.4 緩沖
- 6.4.5 二進制文件與隨機存取*
- 6.5 幾種高級數據結構*
- 6.5.1 鏈表
- 6.5.2 堆棧
- 6.5.3 隊列
- 6.6 練習
- 第 7 章 面向對象思想與編程
- 7.1 數據與操作:兩種觀點
- 7.1.1 面向過程觀點
- 7.1.2 面向對象觀點
- 7.1.3 類是類型概念的發展
- 7.2 面向對象編程
- 7.2.1 類的定義
- 7.2.2 對象的創建
- 7.2.3 對象方法的調用
- 7.2.4 編程實例:模擬炮彈飛行
- 7.2.5 類與模塊化
- 7.2.6 對象的集合體
- 7.3 超類與子類*
- 7.3.1 繼承
- 7.3.2 覆寫
- 7.3.3 多態性
- 7.4 面向對象設計*
- 7.5 練習
- 第 8 章 圖形用戶界面
- 8.1 圖形用戶界面概述
- 8.1.1 程序的用戶界面
- 8.1.2 圖形界面的組成
- 8.1.3 事件驅動
- 8.2 GUI 編程
- 8.2.1 UI 編程概述
- 8.2.2 初識 Tkinter
- 8.2.3 常見 GUI 構件的用法
- 8.2.4 布局
- 8.2.5 對話框*
- 8.3 Tkinter 事件驅動編程
- 8.3.1 事件和事件對象
- 8.3.2 事件處理
- 8.4 模型-視圖設計方法
- 8.4.1 將 GUI 應用程序封裝成對象
- 8.4.2 模型與視圖
- 8.4.3 編程案例:匯率換算器
- 8.5 練習
- 第 9 章 模擬與并發
- 9.1 模擬
- 9.1.1 計算機建模
- 9.1.2 隨機問題的建模與模擬
- 9.1.3 編程案例:乒乓球比賽模擬
- 9.2 原型法
- 9.3 并行計算*
- 9.3.1 串行、并發與并行
- 9.3.2 進程與線程
- 9.3.3 多線程編程的應用
- 9.3.4 Python 多線程編程
- 9.3.5 小結
- 9.4 練習
- 第 10 章 算法設計和分析
- 10.1 枚舉法
- 10.2 遞歸
- 10.3 分治法
- 10.4 貪心法
- 10.5 算法分析
- 10.5.1 算法復雜度
- 10.5.2 算法分析實例
- 10.6 不可計算的問題
- 10.7 練習
- 第 11 章 計算+X
- 11.1 計算數學
- 11.2 生物信息學
- 11.3 計算物理學
- 11.4 計算化學
- 11.5 計算經濟學
- 11.6 練習
- 附錄
- 1 Python 異常處理參考
- 2 Tkinter 畫布方法
- 3 Tkinter 編程參考
- 3.1 構件屬性值的設置
- 3.2 構件的標準屬性
- 3.3 各種構件的屬性
- 3.4 對話框
- 3.5 事件
- 參考文獻