Python函数编程实例：创建图形化用户界面(GUI)
Python函数编程是Python语言重要的编程范式之一。其优点在于可以实现程序的模块化和代码的重用性，并且可以将代码逻辑清晰地分层。GUI(Graphical User Interface，图形化用户界面)对于一些软件系统来说，往往是必不可少的一个部分；掌握Python函数编程顺便学习Python GUI编程，能够为程序员带来更高的代码效率和更良好的用户体验。
一.Python GUI编程
在Python GUI编程中，Tkinter是一种常用的Python图形化界面编程库。通过Tkinter库，可以很方便地创建各种GUI界面，比如按钮、标签、文本框、下拉列表、菜单、画布等等。Tkinter库是Python标准库中的一部分，因此当安装Python时，Tkinter也已经被安装了。
二.创建一个简单的GUI界面
由于Tkinter已经安装了，因此在Python中引入Tkinter只需要使用import语句即可：
import tkinter as tk
from tkinter import messagebox
'''创建GUI界面'''
root = tk.Tk() # 生成一个窗口框体
'''以下是界面的组件配置'''
# 生成一个标签
label = tk.Label(root, text='这是一个展示窗口', font=('微软雅黑', 15), bg='lightgreen', fg='blue')
label.pack(padx=20, pady=30) # 设置标签的外观，使其居中对齐
# 生成一个按钮，并为其设置回调函数
def button_callback():
messagebox.showinfo('消息提示', '你点击了这个按钮')
button = tk.Button(root, text='我是一个按钮', font=('微软雅黑', 15), bg='purple', fg='white', command=button_callback)
button.pack(side='bottom', padx=20, pady=30) # 设置按钮的位置
'''开启循环'''
root.mainloop() # 进入循环，开启界面
以上代码是一个展示窗口和一个按钮的GUI界面。其中，展示窗口是一个标签，通过Tkinter库的Label对象生成。按钮是一个按钮，通过Tkinter库的Button对象生成，设置了回调函数button_callback()。
三.一个实际应用 - 图像处理
下面我们来看一个复杂点的例子。考虑一个图像处理的应用，该应用会将用户选择的图像进行灰度化，并对图像进行一个简单的平滑处理(均值滤波)。该实例主要运用了Python的函数编程的一些思想，让代码具有较好的可重用性。
# -*- coding: utf-8 -*-
import tkinter as tk
from tkinter import filedialog
from tkinter import messagebox
import cv2
import numpy as np
'''生成一个图像处理的类，该类将图像处理的方法封装起来'''
class ImageProcessor:
'''对图像进行灰度化的方法'''
def to_grayscale(self, image):
gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
return gray
'''对图像进行平滑处理的方法'''
def smooth(self, image, size=3):
kernel = np.ones((size, size), np.float32) / (size * size)
dst = cv2.filter2D(image, -1, kernel)
return dst
'''生成一个GUI界面'''
root = tk.Tk() # 生成一个窗口框体
root.geometry('500x300') # 设置窗口的大小
'''界面的组件设计'''
label1 = tk.Label(root, text='图像选择', font=('微软雅黑', 15), bg='lightgreen', fg='blue')
label1.place(x=20, y=20)
# 选择图像的文件名
filename = ''
def open_file():
global filename
filename = filedialog.askopenfilename()
print('打开文件:%s' % filename)
messagebox.showinfo('消息提示', '你选择了一个图像文件')
button1 = tk.Button(root, text='打开文件', font=('微软雅黑', 15), bg='purple', fg='white', command=open_file)
button1.place(x=30, y=70)
# 显示选择的图像
canvas = tk.Canvas(root, width=300, height=300, bg='white', bd=1, relief='solid')
canvas.place(x=170, y=20)
def display_image():
if len(filename) <= 0:
messagebox.showerror('错误提示', '尚未选择图像文件')
else:
image = cv2.imread(filename)
ih, iw = image.shape[:2]
if ih > 300 or iw > 300:
image = cv2.resize(image, (300, 300))
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
canvas.bind('<Button-1>', lambda e : to_grayscale(image))
canvas.bind('<Button-2>', lambda e: to_smooth(image))
h, w = image.shape[:2]
bitmap = tk.BitmapImage(master=canvas, data=image, foreground='white')
canvas.create_image(0, 0, image=bitmap, anchor=tk.NW)
def to_grayscale(image):
# 实例化一个图像处理对象
processor = ImageProcessor()
# 调用图像处理方法
gray = processor.to_grayscale(image)
gray = cv2.cvtColor(gray, cv2.COLOR_GRAY2RGB)
# 将图像显示到画布中
bitmap = tk.BitmapImage(master=canvas, data=gray, foreground='white')
canvas.create_image(0, 0, image=bitmap, anchor=tk.NW)
def to_smooth(image):
# 实例化一个图像处理对象
processor = ImageProcessor()
# 调用图像处理方法
smoothed = processor.smooth(image, size=5)
smoothed = cv2.cvtColor(smoothed, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# 将图像显示到画布中
bitmap = tk.BitmapImage(master=canvas, data=smoothed, foreground='white')
canvas.create_image(0, 0, image=bitmap, anchor=tk.NW)
button2 = tk.Button(root, text='显示图像', font=('微软雅黑', 15), bg='blue', fg='white', command=display_image)
button2.place(x=30, y = 130)
'''进入循环'''
root.mainloop() # 进入循环，开启界面
在这个例子中，我们通过生成一个图像处理的类(ImageProcessor)来封装对图像进行灰度化和平滑的方法，这样做的好处是可以实现代码的重用性，增强了程序的可读性和可维护性。在GUI界面方面，通过使用Tkinter对象的Canvas，我们能够快速地把图像显示到画布上。
四.总结
在这篇文章中，我们简单介绍了Python函数编程以及Python图形化GUI编程。我们通过两个例子来说明如何用Python编写一个GUI程序，并对它加入一些函数编程的特点，从而增强程序的可读性和可维护性。尽管Python的GUI编程有一定的限制，例如它的事件驱动机制没有如Java那样强大，但是Python仍然是很好的一个编程语言，可以处理各种类型的任务，包括我们常用的图像处理任务。