歡迎來到寫代碼那些事 ！本教程將帶您逐步深入了解使用 PyQt5 創建豐富、交互性強的圖形用戶界面（GUI）應用程序。無論您是新手還是有經驗的開發者，通過本教程，您將學會如何利用 PyQt5 來構建現代化的用戶界面，實現用戶友好的交互體驗。全文9387字，請您耐心讀完

PyQt5 和 Tkinter 都是 Python/ target=_blank class=infotextkey>Python 中常用的 GUI（圖形用戶界面）庫，用于創建各種窗口應用程序。它們有一些區別，下面是一些主要的區別點：

選擇使用哪個庫取決于您的需求和項目的復雜程度。如果您希望創建復雜的、現代化的用戶界面，PyQt5 可能更適合。如果您只需要創建簡單的GUI界面，或者希望使用標準庫中自帶的模塊，那么 Tkinter 可能更合適。

初識PyQt5

• PyQt5簡介

PyQt5是一個Python綁定的Qt庫，Qt是一個跨平臺的GUI開發框架，用于創建圖形用戶界面。PyQt5提供了豐富的GUI控件、圖形效果和工具，使開發者能夠輕松地創建現代化的、功能豐富的應用程序。

• 安裝PyQt5

要使用PyQt5，首先需要安裝它。可以使用以下命令通過pip來安裝PyQt5：

pip install PyQt5

• 創建第一個PyQt5應用

在這個示例中，我們將創建一個簡單的PyQt5應用，顯示一個窗口并在窗口中顯示一個標簽。

import sys
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMAInWindow, QLabel

# 創建應用程序對象
app = QApplication(sys.argv)

# 創建主窗口
window = QMainWindow()
window.setWindowTitle("My First PyQt5 App")
window.setGeometry(100, 100, 300, 200)  # 設置窗口位置和大小

# 創建一個標簽控件
label = QLabel("Hello, PyQt5!", window)
label.setGeometry(100, 50, 200, 30)  # 設置標簽位置和大小

# 顯示窗口
window.show()

# 啟動應用程序事件循環
sys.exit(app.exec_())

在這個示例中，我們使用了QApplication、QMainWindow和QLabel等控件。我們創建了一個應用程序對象，然后創建一個主窗口，設置了窗口的標題和位置大小。接著，我們創建了一個標簽控件，設置了標簽的文本、位置和大小。最后，通過調用show()方法顯示窗口，并通過app.exec_()啟動應用程序的事件循環。

• 熟悉PyQt5的基本結構

創建了一個簡單的PyQt5應用后，讓我們熟悉一下基本的結構：

• 導入必要的模塊。
• 創建 QApplication 對象，代表整個應用程序。
• 創建一個或多個窗口對象（QWidget）作為界面的主要容器。
• 設置窗口的屬性、樣式和布局。
• 顯示窗口，使其可見。
• 啟動應用程序事件循環，等待用戶交互。

控件和布局

• 常見控件介紹（標簽、按鈕、文本框等）

在PyQt5中，有許多常見的控件可供使用，以下是一些常見的控件以及它們的簡要介紹：

1. 標簽（QLabel）：用于顯示文本或圖像。
2. 按鈕（QPushButton）：用戶可以點擊的按鈕，用于觸發事件。
3. 文本框（QLineEdit）：用于用戶輸入文本信息。
4. 復選框（QCheckBox）：用于選中或取消選中的復選框。
5. 單選按鈕（QRadioButton）：從多個選項中選擇一個的單選按鈕。
6. 列表框（QListWidget）：顯示列表形式的數據。
7. 下拉框（QComboBox）：用戶可以從下拉菜單中選擇選項。
8. 滑塊（QSlider）：用于選擇一個范圍內的值。
9. 進度條（QProgressBar）：顯示任務的進度。
10. 圖像控件（QPixmap、QImage）：用于顯示圖像。

• 使用布局管理器進行界面布局

在PyQt5中，布局管理器用于管理和排列控件的位置和大小，以便實現界面的布局。常見的布局管理器包括：

1. 水平布局（QHBoxLayout）：將控件水平排列。
2. 垂直布局（QVBoxLayout）：將控件垂直排列。
3. 網格布局（QGridLayout）：將控件放置在一個網格中，可以實現表格狀布局。
4. 表單布局（QFormLayout）：用于輸入表單，將標簽和輸入框組合在一起。

使用布局管理器可以避免手動設置每個控件的位置和大小，使界面布局更加靈活和自動化。例如，使用垂直布局可以將多個控件依次垂直排列，而使用網格布局可以將控件放置在二維網格中。

• 設置控件的屬性和樣式

在PyQt5中，可以通過設置控件的屬性和樣式來自定義控件的外觀和行為。一些常見的控件屬性和方法包括：

• setText()：設置控件的文本內容。
• setGeometry()：設置控件的位置和大小。
• setToolTip()：設置控件的提示信息。
• setEnabled()：設置控件是否可用。
• setStyleSheet()：設置控件的樣式表，可以修改背景色、字體顏色等。

例如，要設置按鈕的文本和樣式：

button = QPushButton("Click Me")
button.setGeometry(100, 100, 100, 30)
button.setStyleSheet("background-color: blue; color: white;")

事件與信號

• 了解事件和信號的概念

事件

事件是用戶與應用程序交互時發生的動作，例如鼠標點擊、鍵盤按鍵、窗口關閉等。每個控件都能夠接收和處理各種事件。當事件發生時，PyQt5會自動觸發相應的事件處理函數，也稱為事件處理器。

信號與槽

信號是控件發出的消息，它表示某個事件已經發生。槽是一個函數，用于響應信號。通過將信號與槽進行連接，可以實現控件之間的通信和交互。當信號觸發時，與之連接的槽函數會被調用。

• 綁定控件事件與回調函數

要實現用戶交互與響應，首先需要將控件的信號與回調函數（也就是槽函數）進行綁定。通過這種方式，當信號觸發時，相應的回調函數將會被調用。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton

app = QApplication([])

window = QMainWindow()
window.setWindowTitle("Event Handling Example")
window.setGeometry(100, 100, 300, 200)

button = QPushButton("Click Me", window)
button.setGeometry(100, 50, 100, 30)

# 定義一個回調函數
def on_button_click():
    print("Button clicked!")

# 將按鈕的clicked信號與回調函數綁定
button.clicked.connect(on_button_click)

window.show()
app.exec_()

在上面的示例中，我們創建了一個按鈕控件，并定義了一個名為on_button_click的回調函數。然后，通過button.clicked.connect(on_button_click)將按鈕的clicked信號與該回調函數進行綁定。當按鈕被點擊時，回調函數將會被調用，輸出"Button clicked!"。

• 實現用戶交互與響應

通過綁定控件的信號與回調函數，可以實現豐富的用戶交互與響應功能。例如，按鈕點擊、文本框輸入、滑塊拖動等操作都可以通過信號與槽的機制來實現。這使得應用程序能夠根據用戶的操作做出相應的反應，提升了用戶體驗。

通過深入理解事件、信號和槽的概念，您可以構建交互性強、用戶友好的GUI應用程序。在后續的教程中，我們將探討更多不同類型的控件和事件，以及如何靈活地使用信號與槽來實現各種交互功能

窗口和對話框

• 創建主窗口和子窗口

在PyQt5中，可以使用QMainWindow來創建主窗口，使用QDialog來創建子窗口。以下是創建主窗口和子窗口的示例：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QDialog, QPushButton

app = QApplication([])

# 創建主窗口
main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Main Window")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

main_window.show()
app.exec_()


# 創建子窗口
main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Main Window")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

mdi_area = QMdiArea(main_window)
main_window.setCentralWidget(mdi_area)

sub_window = QMdiSubWindow()
sub_window.setWidget(QPushButton("Sub Window Content"))
mdi_area.addSubWindow(sub_window)

main_window.show()
app.exec_()

• 彈出對話框獲取用戶輸入

PyQt5提供了各種對話框，用于與用戶進行交互并獲取輸入。其中，QInputDialog可以用于彈出輸入對話框：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton, QInputDialog

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Input Dialog Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 400, 300)

def show_input_dialog():
    text, ok = QInputDialog.getText(main_window, "Input Dialog", "Enter your name:")
    if ok:
        print("User's name:", text)

button = QPushButton("Show Input Dialog", main_window)
button.setGeometry(100, 100, 200, 30)
button.clicked.connect(show_input_dialog)

main_window.show()
app.exec_()

在上面的示例中，點擊"Show Input Dialog"按鈕會彈出一個輸入對話框，用戶可以在對話框中輸入內容。當用戶點擊確定后，輸入的內容將會被打印出來。

• 自定義對話框和消息框

除了內置的對話框外，您還可以自定義對話框和消息框，以滿足特定的需求。自定義對話框通常是通過創建繼承自QDialog的類來實現，然后在該類中添加自定義的控件和邏輯。

自定義消息框可以通過QMessageBox來創建，您可以設置消息框的圖標、按鈕和內容。以下是一個簡單的示例：

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton, QMessageBox

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Message Box Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 400, 300)

def show_message_box():
    msg_box = QMessageBox()
    msg_box.setIcon(QMessageBox.Information)
    msg_box.setText("This is a message box.")
    msg_box.setWindowTitle("Message Box")
    msg_box.setStandardButtons(QMessageBox.Ok | QMessageBox.Cancel)
    msg_box.setDefaultButton(QMessageBox.Ok)
    result = msg_box.exec_()
    if result == QMessageBox.Ok:
        print("User clicked Ok")
    else:
        print("User clicked Cancel")

button = QPushButton("Show Message Box", main_window)
button.setGeometry(100, 100, 200, 30)
button.clicked.connect(show_message_box)

main_window.show()
app.exec_()

在上述示例中，點擊"Show Message Box"按鈕會彈出一個自定義消息框，用戶可以點擊"Ok"或"Cancel"按鈕進行選擇。根據用戶的選擇，相應的消息會被打印出來。

通過創建自定義對話框和消息框，您可以根據需要實現更靈活和個性化的用戶交互界面

繪圖和圖形界面

• 使用Canvas繪制基本圖形

在PyQt5中，可以使用QGraphicsView和QGraphicsscene來創建畫布并繪制基本圖形。

創建Canvas

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QGraphicsView, QGraphicsScene
from PyQt5.QtCore import Qt
from PyQt5.QtGui import QPen, QColor

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Canvas Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

scene = QGraphicsScene()
view = QGraphicsView(scene, main_window)
view.setAlignment(Qt.AlignLeft | Qt.AlignTop)
view.setGeometry(0, 0, 800, 600)

main_window.show()
app.exec_()

繪制基本圖形

# 在Canvas上繪制線段
pen = QPen(QColor(255, 0, 0))
scene.addLine(100, 100, 300, 300, pen)

# 在Canvas上繪制矩形
pen = QPen(QColor(0, 0, 255))
scene.addRect(400, 100, 200, 150, pen)

# 在Canvas上繪制橢圓
pen = QPen(QColor(0, 255, 0))
scene.addEllipse(100, 400, 150, 100, pen)

• 制作簡單的圖表和圖像展示

要在Canvas上制作簡單的圖表和圖像展示，可以使用QGraphicsView和QGraphicsScene來實現。您可以通過繪制基本圖形和添加文本等方式來展示圖表和圖像。

# 繪制柱狀圖
rect_item = scene.addRect(100, 100, 50, 200, pen)
rect_item.setBrush(QColor(0, 0, 255))

# 添加文本標簽
text_item = scene.addText("Sales Data", QFont("Arial", 12))
text_item.setPos(100, 50)

• 實現自定義繪圖與圖形效果

要實現自定義繪圖與圖形效果，您可以通過繼承QGraphicsItem來創建自定義的圖形項。您可以在圖形項的paint()方法中實現繪制自定義圖形和效果。

以下是一個簡單的自定義圖形項示例：

from PyQt5.QtWidgets import QGraphicsItem

class CustomGraphicsItem(QGraphicsItem):
    def __init__(self):
        super().__init__()

    def boundingRect(self):
        return QRectF(0, 0, 100, 100)

    def paint(self, painter, option, widget):
        painter.setBrush(QColor(255, 0, 0))
        painter.drawRect(0, 0, 100, 100)

然后，將自定義圖形項添加到場景中：

pythonCopy codecustom_item = CustomGraphicsItem()
scene.addItem(custom_item)

通過自定義圖形項，您可以實現各種自定義的繪圖和圖形效果，從而使Canvas展示更多個性化內容。在后續的教程中，您還可以了解如何通過繪制路徑、添加圖片和渲染特效來實現更多的圖形效果。

菜單與工具欄

• 添加菜單欄和上下文菜單

在PyQt5中，可以使用QMenuBar和QMenu來添加菜單欄和上下文菜單。

添加菜單欄

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QMenuBar, QMenu

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Menu Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

menu_bar = QMenuBar(main_window)
main_window.setMenuBar(menu_bar)

file_menu = QMenu("File", menu_bar)
menu_bar.addMenu(file_menu)

edit_menu = QMenu("Edit", menu_bar)
menu_bar.addMenu(edit_menu)

main_window.show()
app.exec_()

添加上下文菜單

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QMenu

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Context Menu Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

def show_context_menu(pos):
    context_menu = QMenu(main_window)
    context_menu.addAction("Copy")
    context_menu.addAction("Cut")
    context_menu.addAction("Paste")
    context_menu.exec_(main_window.mapToGlobal(pos))

main_window.setContextMenuPolicy(Qt.CustomContextMenu)
main_window.customContextMenuRequested.connect(show_context_menu)

main_window.show()
app.exec_()

• 創建工具欄和工具按鈕

可以使用QToolBar和QToolButton來創建工具欄和工具按鈕。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QToolBar, QAction, QToolButton

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Tool Bar Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

tool_bar = QToolBar("Tool Bar", main_window)
main_window.addToolBar(tool_bar)

action1 = QAction("Action 1", main_window)
tool_bar.addAction(action1)

action2 = QAction("Action 2", main_window)
tool_bar.addAction(action2)

tool_button = QToolButton()
tool_button.setText("Tool Button")
tool_bar.addWidget(tool_button)

main_window.show()
app.exec_()

• 實現多層級的菜單結構

可以通過嵌套QMenu來實現多層級的菜單結構。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QMenuBar, QMenu

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Multi-level Menu Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

menu_bar = QMenuBar(main_window)
main_window.setMenuBar(menu_bar)

file_menu = QMenu("File", menu_bar)
menu_bar.addMenu(file_menu)

new_menu = QMenu("New", file_menu)
file_menu.addMenu(new_menu)
new_menu.addAction("File")
new_menu.addAction("Folder")

edit_menu = QMenu("Edit", menu_bar)
menu_bar.addMenu(edit_menu)

main_window.show()
app.exec_()

數據綁定與模型視圖

• 將數據與界面控件進行綁定

在PyQt5中，可以使用QLineEdit、QLabel等界面控件來顯示數據，并使用setText()等方法進行數據綁定。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QLabel

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Data Binding Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

label = QLabel("Hello, World!", main_window)
label.setGeometry(100, 100, 200, 30)

# 將數據綁定到控件
data = "Data from Python"
label.setText(data)

main_window.show()
app.exec_()

• 使用表格和列表控件顯示數據

您可以使用QTableWidget和QListWidget等控件來顯示數據。

pythonCopy codefrom PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QTableWidget, QTableWidgetItem

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Table and List Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

table = QTableWidget(main_window)
table.setGeometry(100, 100, 300, 200)
table.setColumnCount(3)
table.setHorizontalHeaderLabels(["Name", "Age", "Gender"])

# 添加數據行
data = [("Alice", 25, "Female"), ("Bob", 30, "Male")]
for row, (name, age, gender) in enumerate(data):
    table.insertRow(row)
    table.setItem(row, 0, QTableWidgetItem(name))
    table.setItem(row, 1, QTableWidgetItem(str(age)))
    table.setItem(row, 2, QTableWidgetItem(gender))

main_window.show()
app.exec_()

• 自定義數據模型和視圖

如果需要更復雜的數據展示，您可以自定義數據模型和視圖。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QListView, QStandardItemModel, QStandardItem

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Custom Model and View Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

list_view = QListView(main_window)
list_view.setGeometry(100, 100, 200, 300)

# 創建自定義數據模型
model = QStandardItemModel()
list_view.setModel(model)

# 添加數據項
data = ["Item 1", "Item 2", "Item 3"]
for item_text in data:
    item = QStandardItem(item_text)
    model.appendRow(item)

main_window.show()
app.exec_()

多線程與異步操作

• 使用QThread實現多線程操作

在PyQt5中，可以使用QThread來實現多線程操作，以避免在主線程中執行耗時的任務導致界面凍結和卡頓。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton
from PyQt5.QtCore import QThread, pyqtSignal, Qt
import time

class WorkerThread(QThread):
    finished = pyqtSignal()

    def run(self):
        for i in range(1, 6):
            print(f"Processing task {i}")
            time.sleep(1)
        self.finished.emit()

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Multi-threading Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

button = QPushButton("Start Task", main_window)
button.setGeometry(100, 100, 100, 30)

def start_task():
    button.setEnabled(False)
    worker_thread = WorkerThread()
    worker_thread.finished.connect(task_finished)
    worker_thread.start()

def task_finished():
    button.setEnabled(True)
    print("Task finished")

button.clicked.connect(start_task)

main_window.show()
app.exec_()

• 利用異步機制提升應用性能

PyQt5提供了QThreadPool用于管理線程池，可以并行執行多個任務以提升應用性能。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton
from PyQt5.QtCore import QThreadPool, QRunnable, Qt
import time

class WorkerRunnable(QRunnable):
    def run(self):
        for i in range(1, 6):
            print(f"Processing task {i}")
            time.sleep(1)

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Thread Pool Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

button = QPushButton("Start Task", main_window)
button.setGeometry(100, 100, 100, 30)

def start_task():
    button.setEnabled(False)
    worker_runnable = WorkerRunnable()
    thread_pool.start(worker_runnable)

def task_finished():
    button.setEnabled(True)
    print("Task finished")

thread_pool = QThreadPool()
thread_pool.setMaxThreadCount(2)  # 設置最大線程數為2

button.clicked.connect(start_task)

main_window.show()
app.exec_()

通過使用QThread實現多線程操作和利用異步機制提升應用性能，您可以在應用中執行耗時任務而不影響主界面的響應。

自定義控件和樣式

• 創建自定義控件和組件

在PyQt5中，您可以通過繼承現有的控件類來創建自定義控件和組件。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QWidget, QLabel

class CustomLabel(QLabel):
    def __init__(self, text):
        super().__init__(text)
        self.setStyleSheet("color: blue; font-size: 20px;")

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Custom Widget Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

custom_label = CustomLabel("Custom Label", main_window)
custom_label.setGeometry(100, 100, 200, 30)

main_window.show()
app.exec_()

• 定制控件的外觀和樣式

通過使用setStyleSheet()方法，您可以定制控件的外觀和樣式。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QPushButton

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Custom Style Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

button = QPushButton("Styled Button", main_window)
button.setGeometry(100, 100, 150, 50)
button.setStyleSheet("background-color: green; color: white; font-size: 16px;")

main_window.show()
app.exec_()

• 實現復雜界面效果

您可以通過布局管理器、控件的層疊、動畫效果等方法來實現復雜的界面效果。

from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMainWindow, QWidget, QVBoxLayout, QLabel, QPushButton, QStackedWidget
from PyQt5.QtCore import Qt

app = QApplication([])

main_window = QMainWindow()
main_window.setWindowTitle("Complex UI Example")
main_window.setGeometry(100, 100, 800, 600)

central_widget = QWidget(main_window)
main_window.setCentralWidget(central_widget)

layout = QVBoxLayout()
central_widget.setLayout(layout)

label = QLabel("Welcome to PyQt5!", central_widget)
layout.addWidget(label, alignment=Qt.AlignCenter)

stacked_widget = QStackedWidget(central_widget)
layout.addWidget(stacked_widget)

page1 = QWidget()
page2 = QWidget()

stacked_widget.addWidget(page1)
stacked_widget.addWidget(page2)

button1 = QPushButton("Page 1", page1)
button2 = QPushButton("Page 2", page2)

stacked_widget.setCurrentIndex(0)

button1.clicked.connect(lambda: stacked_widget.setCurrentIndex(0))
button2.clicked.connect(lambda: stacked_widget.setCurrentIndex(1))

main_window.show()
app.exec_()

通過創建自定義控件和組件、定制控件的外觀和樣式，以及實現復雜界面效果，您可以定制出獨特且富有創意的GUI應用程序。

總結

本教程幫助您入門使用PyQt5創建各種類型的GUI應用程序。通過了解PyQt5的基礎知識，您可以開始構建自己的GUI項目，并為用戶提供出色的用戶體驗。無論您是初學者還是有經驗的開發者，都能從本教程中獲得有用的知識和技能，讓您能夠在Python中輕松構建功能豐富的圖形界面應用程序。