### 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。
- 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