5.4.2 案例：圖形庫 graphics · 程序設計思想與方法

### 5.4.2 案例：圖形庫 graphics 如前所述，Tkinter 是 Python 語言的標準庫，可以利用 Tkinter 中的畫布構件來繪制圖形。雖然利用 Tkinter 來進行圖形編程已經比較簡單、方便，但對初學者來說可能還是有點小麻煩。例如，畫布甚至都沒有提供畫“點”的方法，初學者希望畫點時往往不知怎么辦。又如，圓形一般都是通過圓心和半徑來定義的，但在畫布上畫圓形時必須利用界限框（外接正方形）來定義。另外，對圖形的各種操作（如移動圖形、修改圖形的選項值等）都是通過調用畫布的方法來執行的，而根據面向對象的思想，更容易理解的做法應該是直接針對圖形對象發出操作請求。由于上述理由，有人①在 Tkinter 之上寫了一個更容易使用的圖形庫——graphics。這個圖形庫是為教學目的而開發的，它將 Tkinter 的繪圖功能以面向對象的方式重新包裝了一下，使得初學者更容易學習和應用。使用 graphics 提供的功能實際上就是使用 Tkinter 的功能，但使用者并不知道這一點，也不需要知道這一點，這就是層次體系結構帶來的效果。圖 5.23 顯示了 graphics 與 Tkinter 之間的關系，其中提到的 graphics 定義的各種圖形類將在稍后介紹。 > ① Python Programming: An Introduction to Computer Science 的作者 John Zelle。 ![](https://box.kancloud.cn/2016-02-22_56cafce1ed3a6.png) 圖 5.23 在 Tkinter 之上開發的 graphics graphics 模塊和說明文檔可以從下列網站下載： [http://mcsp.wartburg.edu/zelle/python](http://mcsp.wartburg.edu/zelle/python) 下載后將 graphics.py 模塊與你的圖形程序放在一個目錄中，或者放在 Python 安裝目錄中即可。下面我們簡要介紹如何使用 graphics 模塊。首先，需要導入 graphics 模塊： ``` >>> from graphics import * ``` 其次，創建一個繪圖窗口： ``` >>> win = GraphWin("My Graphics Window",300,200) ``` 這條語句的含義是在屏幕上創建一個窗口對象，窗口標題為"My Graphics Window"，寬度為 300 像素，高度為 200 像素。三個參數都可以省略，缺省寬度和高度都是 200 像素。窗口的坐標系仍然是我們熟悉的，即以窗口左上角為原點，x 軸向右，y 軸向下。通過 Graphwin 類創建繪圖窗口的界面實際上是對底層 Tkinter 中創建畫布對象界面的重新包裝，也就是說，當程序員利用 graphics 模塊創建繪圖窗口時，系統會把這個請求向下轉達給 Tkinter 模塊，而 Tkinter 模塊就創建一個畫布對象并返回給上層的 graphics 模塊。這樣做不是沒事找事多此一舉，而是為了改善圖形編程界面的易用性、易理解性。接下去就可以在作圖窗口中繪制圖形了，稍后將介紹各種圖形對象的創建方法。程序結束后應該關閉圖形窗口，為此只需向窗口對象發如下消息即可： ``` >>> win.close() ``` 下面介紹 graphics 模塊支持的各種圖形對象的用法。演示代碼中總是假定已經導入了 graphics 模塊并創建了繪圖窗口 win。點 graphics 模塊提供了類型 Point 用于在窗口中畫點。創建點對象的語句模式為： ``` >>> p = Point(<x 坐標>,<y 坐標>) ``` 下面通過一個交互過程來在窗口中創建 Point 對象，并演示 Point 對象的方法的使用。 ``` >>> p = Point(100,80) >>> p.draw(win) >>> print p.getX(),p.getY() 100 80 >>> p.move(20,30) >>> print p.getX(),p.getY() 120 110 ``` 第一條語句創建了一個 Point 對象，該點的坐標為(100,80)，變量 p 被賦值為該對象。這時在窗口中并沒有顯示這個點，因為還需要讓這個點在窗口中畫出來，為此只需向對象 p 發送消息 draw()，這就是第二條語句的目的，其意為“請求對象 p 執行 draw(win)方法，即在窗口 win 中將自己畫出來”。第三條語句演示了 Point 對象的另兩個方法 getX()和 getY()的使用，分別是獲得點的 x 坐標和 y 坐標。第四條語句的含義是請求 Point 對象 p 改變位置，向 x 方向移動 20 像素，向 y 方向移動 30 像素。此外，Point 對象還提供以下方法： + p.setFill()：設置點 p 的顏色。 + p.setOutline：設置輪廓線的顏色。對 Point 來說，與 setFill 沒有區別。 + p.undraw()：隱藏對象 p，即在窗口中變成不可見的。注意，隱藏并非刪除，對象 p 仍然存在，隨時可以重新執行 draw()。 + p.clone()：復制。復制一個與 p 一模一樣的對象。讀者一定會覺得通過 Point 類來畫點非常容易，但也會奇怪：graphics 是建立在 Tkinter 之上的一層軟件，graphics 的所有功能都是依賴于 Tkinter 的功能實現的，但是 Tkinter 中并未提供畫點功能啊。對這個疑問的解答很簡單：Point 對象其實是 Tkinter 中的一個很小的矩形（參見圖 5.23）！這是通過層次化改善圖形編程界面的一個典型例子——當我們要畫點時，就直接創建 Point 對象，而不是像在 Tkinter 中那樣很別扭地創建一個矩形。接下去介紹的其他圖形對象就不再像 Point 這樣詳細解釋并演示用法了，希望使用 graphics 模塊的讀者可以自行練習。直線直線類型為 Line，創建直線對象的語句模式為： ``` >>> line = Line(<端點 1>,<端點 2>) ``` 其中兩個端點都是 Point 對象。和 Point 一樣，Line 對象也支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone()等方法。此外，Line 對象還支持 setArrow()方法，用于為直線畫箭頭。圓形圓形類型為 Circle，創建圓形對象的語句模式為： ``` >>> c = Circle(<圓心>,<半徑>) ``` 其中圓心是 Point 對象，半徑是個數值。 Circle 對象同樣支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone()等方法。此外，Circle 對象還支持 c.getRadius()方法，用于獲取圓形對象 c的半徑。橢圓橢圓類型為 Oval，創建橢圓對象的語句模式為： ``` >>> o = Oval(<左上角>,<右下角>) ``` 其中左上角和右下角是兩個 Point 對象，用于指定一個矩形，再由這個矩形定義一個內接橢圓。橢圓對象同樣支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、 clone()等方法。矩形矩形類型為 Rectangle，創建矩形對象的語句模式為： ``` >>> r = Rectangle(<左上角>,<右下角>) ``` 其中左上角和右下角是兩個 Point 對象，用于指定矩形。矩形對象同樣支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone() 等方法。此外，矩形還支持的方法包括 r.getP1() 、 r.getP2() 和 r.getCenter()，分別用于獲取左上角、右下角和中心，返回值都是 Point 對象。多邊形多邊形類型為 Polygon，創建多邊形對象的語句模式為： ``` >>> poly = Polygon(<頂點 1>,..., <頂點 n>) ``` 將各頂點用直線相連，即成多邊形。矩形對象同樣支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、 clone()等方法。此外還支持方法 poly.getPoints()，用于獲取多邊形的各個頂點。文本文本類型為 Text，創建文本對象的語句模式為： ``` >>> t = Text(<中心點>,<字符串>) ``` 其中，中心點是個 Point 對象，字符串是顯示的文本內容。文本對象支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone()等方法，其中 setFill()和 setOutline()方法都是設置文本的顏色。文本對象還支持方法 t.setText(<新字符串>)用于改變文本內容，方法 t.getText()用于獲取文本內容，方法 t.setTextColor()用于設置文本顏色。