### 8.4.3 編程案例：匯率換算器 本節通過一個應用實例來介紹 MV 方法的具體應用。我們希望設計一個匯率換算器程序， 其功能是將外幣換算成人民幣，或者相反。最終的版本是圖形用戶界面的，但在設計過程中， 我們還會設計一個文本界面的版本用來測試程序功能的正確性。 我們首先設計程序模型，這是由 CCApp 類實現的。設計 CCApp 時并不限定將使用的界 面，但隨著 CCApp 的細化設計，我們會得到有關界面的功能需求，從而有助于程序用戶界 面的設計和實現。 程序規格 匯率換算器程序用于在外幣與人民幣之間進行換算。 輸入：外幣幣種，換算方向，金額 輸出：等值的目標幣種金額 明確候選對象 根據程序需求來確定對解題有用的對象。匯率換算器處理的是貨幣，貨幣用一個簡單的 符號或數值就能表示，沒有必要封裝成對象。我們只將應用程序模型部分封裝成一個類 CCApp，該類的實例需要記錄當前的匯率信息，并至少需要實現構造器方法 init__和程序啟 動方法 run。也許還需要若干輔助方法，這只有到設計主算法時才會明確。 除了核心部分，程序的另一個組成部分是用戶界面。我們將界面也封裝成對象，這樣做 的好處是：在不改變模型的情況下，通過換用不同界面對象即可改變程序的外觀。假設程序 將使用的界面對象是 xInterface，目前還不清楚這個類應有的行為，但隨著我們精化 CCApp 的設計，就會明確需要從用戶輸入什么信息和向用戶顯示什么信息，所有輸入和輸出正對應 著 xInterface 類要實現的方法。 實現模型 由于本章重點是用戶界面，所以作為例子的匯率換算器程序的模型很簡單：按照存儲的 當前匯率信息，將給定數額的外幣換算成人民幣，或將人民幣換算成外幣。對如此簡單的問 題，只需一個 CCApp 類即可實現。當然，對于復雜程序，模型會涉及多種對象，那樣就需 要實現多個類。模型的設計可采用自頂向下逐步求精方法，在此逐步細化的過程中，即可逐 步明確用戶界面應該提供哪些方法。下面是 CCApp 類的定義： 【程序 8.12 之一】ccapp.py ``` class CCApp: def init (self, inter): self.xRate = {'USD':6.306, 'Euro':8.2735, 'Yen':0.0775, 'Pound':10.0486} self.interface = inter def run(self): while True: to,fc,amount,bye = self.interface.getInfo() if bye: break elif to == 'RMB': result = amount * self.xRate[fc] else: result = amount / self.xRate[fc] self.interface.showInfo(result) ``` 首先看構造器 \_\_init\_\_()，它負責匯率換算器的初始化，具體就是用一個字典 self.xRate 來存儲若干外幣名稱及其對人民幣的匯率①。注意， \_\_init\_\_方法還有個參數 inter，它代表程 序的用戶界面，后面我們會分別用兩種用戶界面對象傳遞給此參數，從而得到兩種版本的換 算器程序。 將來創建匯率換算器實例之后，通過調用實例的 run 方法來啟動換算功能。換算器的核 心算法是個循環，每次循環完成一次換算，換算所需的各種信息都來自用戶界面。可以看出 總體上換算過程仍然是簡單的 IPO（即輸入——處理——輸出）算法模式，涉及的輸入信息 包括換算方向、換算的外幣、換算金額和退出標志（通過界面提供的 getInfo 方法獲得），輸 出信息就是換算結果（通過界面提供的 showInfo 方法顯示）。當用戶在用戶界面選擇退出時， 則不再循環，程序結束。 至此，我們實現了匯率換算器的核心功能，實現了程序的模型部分。但現在還無法測試 程序，因為還沒有建立用戶界面。但模型對用戶界面的基本要求已經確定了，就是要提供 getInfo 和 showInfo 方法，參見圖 8.26。  圖 8.26 模型-視圖方法例 基于文本的用戶界面 CCApp 類的定義中用到了很多用戶界面的功能，可見模型的設計實現過程也揭示了用戶 界面應當如何設計。和模型一樣，我們將視圖（用戶界面）的功能也封裝成一個類，這個界 面類必須包括 CCApp 類中所用到的所有方法：quit、close、getCurr、getDirection、getAmount 和 display。如果以不同方式來實現界面類 CCInterface，就能產生具有不同外觀的換算器程序， 注意作為基礎的模型 CCApp 類是不變的。可見視圖與模型可以獨立地設計，為同一模型可 以設計多種視圖。 > ① 程序中的匯率數據是 2012 年 4 月 18 日的匯率。 由于一般來說 GUI 比較復雜，為了盡快測試模型的正確性，可以先設計一個簡單的文本界面。這個界面純粹用于測試，無需過多考慮用戶友好性，因此我們以最簡單最直接的方式 來實現 CCApp 所需的各種界面功能。 【程序 8.12 之二】ti.py ``` class TextInterface: def __init__ (self): print "Welcome to Currency Converter!" self.qFlag = False # Quit flag self.fc = 'USD' # foreign currency selected self.to = 'RMB' # convert to? self.amt = 0 # amount to be converted def getInfo(self): self.qFlag = self.getQFlag() if self.qFlag: self.close() else: self.fc = self.getFC() self.to = self.getTo() self.amt = self.getAmount() return self.qFlag,self.fc,self.to,self.amt def getQFlag(self): ans = raw_input("Want to quit? (y/n) ") if ans[0] in 'yY': return True else: return False def getFC(self): return raw_input("Choose among {USD,Euro,Yen,Pound}: ") def getTo(self): ans = raw_input("Convert to RMB? (y/n) ") if ans[0] in 'yY': return 'RMB' else: return self.fc def getAmount(self): if self.to == 'RMB': return input("How much " + self.fc + "? ") else: return input("How much RMB? ") def showInfo(self,r): if self.to == 'RMB': print "%.2f %s ==> %.2f RMB" % (self.amt,self.fc,r) else: print "%.2f RMB ==> %.2f %s" % (self.amt,r,self.fc) def close(self): print "Goodbye!" ``` 下面我們利用此用戶界面來測試 CCApp 的正確性。為此目的，只需創建一個文本界面 對象，再創建 CCApp 對象，然后啟動換算。測試程序如下： 【程序 8.12 之三】testti.py ``` from ccapp import CCApp from ti import TextInterface inter = TextInterface() cc = CCApp(inter) cc.run() ``` 以下是測試運行示例，黑體部分是用戶輸入。結果表明程序的模型部分實現了預期的功 能。 ``` Welcome to Currency Converter! Want to quit? (y/n) n Choose among {USD,Euro,Yen,Pound}: USD Convert to RMB? (y/n) y How much USD? 100 ## 100.00 USD ==> 630.60 RMB Want to quit? (y/n) n Choose among {USD,Euro,Yen,Pound}: Euro Convert to RMB? (y/n) n How much RMB? 10000 ## 10000.00 RMB ==> 1208.68 Euro Want to quit? (y/n) y Goodbye! ``` 實現 GUI 經過文本界面的測試，如果確信核心部分沒有問題，即可轉向設計更復雜但更加用戶友 好的圖形界面。我們要做的是確定圖形界面的各種構件及布局，然后編寫構件的處理代碼。 與文本界面類似，圖形界面需要提供的功能在模型設計過程已經確定了，圖形界面必須支持 與文本界面相同的方法，另外也許還需要一些輔助方法。 根據模型部分所要求的界面功能來設計圖形界面：選擇要換算的外幣種類，由于每次只 處理一種外幣，故可用單選鈕實現；輸入和顯示外幣及等價人民幣的金額，可用兩個錄入框 實現；雙向換算和退出用三個命令按鈕實現。至此即大致確定了圖形界面的外觀，接下來即 可為構件（主要是命令按鈕）實現處理代碼。最終得到如下 GUInterface 類定義： 【程序 8.12 之四】gui.py ``` from Tkinter import * class GUInterface: def init (self): self.root = Tk() self.root.title("Currency Converter") self.qFlag = False # Quit flag self.fc = StringVar() # foreign currency selected self.fc.set('USD') self.to = 'RMB' # convert to? self.amt = 0 # amount to be converted self.aRMB = StringVar() # amount of RMB self.aRMB.set('0.00') self.aFC = StringVar() # amount of foreign currency self.aFC.set('0.00') Label(self.root,textvariable=self.fc).grid( row=0,column=0,sticky=W) Label(self.root,text='RMB').grid( row=0,column=2,sticky=W) self.e1 = Entry(self.root,textvariable=self.aFC) self.e1.grid(row=1,column=0,rowspan=2) self.e2 = Entry(self.root,textvariable=self.aRMB) self.e2.grid(row=1,column=2,rowspan=2) self.b1 = Button(self.root, text='---->',command=self.toRMB) self.b1.grid(row=1,column=1) self.b2 = Button(self.root, text='<----',command=self.toFC) self.b2.grid(row=2,column=1) self.f = Frame(self.root) self.f.grid(row=3,column=0,columnspan=3) self.r1 = Radiobutton(self.f,text='USD', variable=self.fc,value='USD') self.r1.grid(row=0,column=0) self.r2 = Radiobutton(self.f,text='Euro', variable=self.fc,value='Euro') self.r2.grid(row=0,column=1) self.r3 = Radiobutton(self.f,text='Yen', variable=self.fc,value='Yen') self.r3.grid(row=0,column=2) self.r4 = Radiobutton(self.f,text='Pound', variable=self.fc,value='Pound') self.r4.grid(row=0,column=3) self.rate = Button(self.root,text='Update Rates') self.rate.grid(row=4,column=1) self.qb = Button(self.root,text='Quit',command=self.close) self.qb.grid(row=5,column=1) def getInfo(self): self.root.mainloop() return self.qFlag,self.fc.get(),self.to,self.amt def showInfo(self,r): rStr = "%.2f" % r if self.to == 'RMB': self.aRMB.set(rStr) else: self.aFC.set(rStr) def toRMB(self): self.to = 'RMB' self.amt = eval(self.aFC.get()) self.root.quit() def toFC(self): self.to = self.fc.get() self.amt = eval(self.aRMB.get()) self.root.quit() def close(self): self.qFlag = True self.root.quit() self.root.destroy() ``` 這個類中的 getInfo 和 showInfo 是被模型部分調用的方法，用于輸入和輸出；其他幾個 方法都是輔助方法，用來設置輸入輸出的信息。在此需要解釋一下用到的技術性手段：當核 心程序調用界面的 getInfo 方法時，self.root.mainloop 方法使圖形界面進入事件循環，從而能 夠處理用戶在界面上的各種交互事件（如在錄入框中輸入數據、點擊單選鈕選擇貨幣、點擊 換算按鈕等）。當用戶點擊換算按鈕，相應的處理程序 toRMB 和 toFC 在設置有關信息后必 須用 self.root.quit 方法來退出事件循環，從而使 getInfo 方法結束并將控制返回核心部分。 下面我們利用此圖形用戶界面來實現圖形版的匯率換算器。和前面測試文本界面一樣， 在主程序中先創建一個圖形界面對象，再創建 CCApp 對象，然后啟動換算器。程序如下： 【程序 8.12 之五】testgui.py ``` from ccapp import CCApp from gui import GUInterface inter = GUInterface() cc = CCApp(inter) cc.run() ``` 執行此程序，在圖形界面中選擇 Euro，并在 RMB 錄入框中輸入 10000，最后點擊“<----” 按鈕，得到的結果如圖 8.27 所示：  圖 8.27 圖形版匯率換算器 從圖 8.27 還可看到，我們的圖形界面中還有一個前面未提到的按鈕 Update Rates，這是 用來更新匯率數據的，但本程序中沒有為此按鈕編寫處理程序，作為練習，讀者可以自己試 著完善這個功能①。另外，支持換算的外幣種類也很容易擴充。 至此我們完成了一個匯率換算器程序。通過這個程序的設計，我們看到，即使是如此簡 單的程序，它的 GUI 設計也相當復雜。一般而言，圖形界面由很多構件組成，創建構件并進 行布局是枯燥而繁瑣的工作；而為構件編寫相應的處理程序通常都比較簡單直接。