欢迎来到写代码那些事 ！本教程将带您逐步深入了解使用 PyQt5 创建丰富、交互性强的图形用户界面（GUI）应用程序。无论您是新手还是有经验的开发者，通过本教程，您将学会如何利用 PyQt5 来构建现代化的用户界面，实现用户友好的交互体验。全文9387字，请您耐心读完

PyQt5 和 Tkinter 都是 Python/ target=_blank class=infotextkey>Python 中常用的 GUI（图形用户界面）库，用于创建各种窗口应用程序。它们有一些区别，下面是一些主要的区别点：

选择使用哪个库取决于您的需求和项目的复杂程度。如果您希望创建复杂的、现代化的用户界面，PyQt5 可能更适合。如果您只需要创建简单的GUI界面，或者希望使用标准库中自带的模块，那么 Tkinter 可能更合适。

初识PyQt5

• PyQt5简介

PyQt5是一个Python绑定的Qt库，Qt是一个跨平台的GUI开发框架，用于创建图形用户界面。PyQt5提供了丰富的GUI控件、图形效果和工具，使开发者能够轻松地创建现代化的、功能丰富的应用程序。

• 安装PyQt5

要使用PyQt5，首先需要安装它。可以使用以下命令通过pip来安装PyQt5：

pip install PyQt5

• 创建第一个PyQt5应用

在这个示例中，我们将创建一个简单的PyQt5应用，显示一个窗口并在窗口中显示一个标签。

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

# 创建应用程序对象
app = QApplication(sys.argv)

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

# 创建一个标签控件
label = QLabel("Hello, PyQt5!", window)
label.setGeometry(100, 50, 200, 30)  # 设置标签位置和大小

# 显示窗口
window.show()

# 启动应用程序事件循环
sys.exit(app.exec_())

在这个示例中，我们使用了QApplication、QMainWindow和QLabel等控件。我们创建了一个应用程序对象，然后创建一个主窗口，设置了窗口的标题和位置大小。接着，我们创建了一个标签控件，设置了标签的文本、位置和大小。最后，通过调用show()方法显示窗口，并通过app.exec_()启动应用程序的事件循环。

• 熟悉PyQt5的基本结构

创建了一个简单的PyQt5应用后，让我们熟悉一下基本的结构：

• 导入必要的模块。
• 创建 QApplication 对象，代表整个应用程序。
• 创建一个或多个窗口对象（QWidget）作为界面的主要容器。
• 设置窗口的属性、样式和布局。
• 显示窗口，使其可见。
• 启动应用程序事件循环，等待用户交互。

控件和布局

• 常见控件介绍（标签、按钮、文本框等）

在PyQt5中，有许多常见的控件可供使用，以下是一些常见的控件以及它们的简要介绍：

1. 标签（QLabel）：用于显示文本或图像。
2. 按钮（QPushButton）：用户可以点击的按钮，用于触发事件。
3. 文本框（QLineEdit）：用于用户输入文本信息。
4. 复选框（QCheckBox）：用于选中或取消选中的复选框。
5. 单选按钮（QRadioButton）：从多个选项中选择一个的单选按钮。
6. 列表框（QListWidget）：显示列表形式的数据。
7. 下拉框（QComboBox）：用户可以从下拉菜单中选择选项。
8. 滑块（QSlider）：用于选择一个范围内的值。
9. 进度条（QProgressBar）：显示任务的进度。
10. 图像控件（QPixmap、QImage）：用于显示图像。

• 使用布局管理器进行界面布局

在PyQt5中，布局管理器用于管理和排列控件的位置和大小，以便实现界面的布局。常见的布局管理器包括：

1. 水平布局（QHBoxLayout）：将控件水平排列。
2. 垂直布局（QVBoxLayout）：将控件垂直排列。
3. 网格布局（QGridLayout）：将控件放置在一个网格中，可以实现表格状布局。
4. 表单布局（QFormLayout）：用于输入表单，将标签和输入框组合在一起。

使用布局管理器可以避免手动设置每个控件的位置和大小，使界面布局更加灵活和自动化。例如，使用垂直布局可以将多个控件依次垂直排列，而使用网格布局可以将控件放置在二维网格中。

• 设置控件的属性和样式

在PyQt5中，可以通过设置控件的属性和样式来自定义控件的外观和行为。一些常见的控件属性和方法包括：

• setText()：设置控件的文本内容。
• setGeometry()：设置控件的位置和大小。
• setToolTip()：设置控件的提示信息。
• setEnabled()：设置控件是否可用。
• setStyleSheet()：设置控件的样式表，可以修改背景色、字体颜色等。

例如，要设置按钮的文本和样式：

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

事件与信号

• 了解事件和信号的概念

事件

事件是用户与应用程序交互时发生的动作，例如鼠标点击、键盘按键、窗口关闭等。每个控件都能够接收和处理各种事件。当事件发生时，PyQt5会自动触发相应的事件处理函数，也称为事件处理器。

信号与槽

信号是控件发出的消息，它表示某个事件已经发生。槽是一个函数，用于响应信号。通过将信号与槽进行连接，可以实现控件之间的通信和交互。当信号触发时，与之连接的槽函数会被调用。

• 绑定控件事件与回调函数

要实现用户交互与响应，首先需要将控件的信号与回调函数（也就是槽函数）进行绑定。通过这种方式，当信号触发时，相应的回调函数将会被调用。

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)

# 定义一个回调函数
def on_button_click():
    print("Button clicked!")

# 将按钮的clicked信号与回调函数绑定
button.clicked.connect(on_button_click)

window.show()
app.exec_()

在上面的示例中，我们创建了一个按钮控件，并定义了一个名为on_button_click的回调函数。然后，通过button.clicked.connect(on_button_click)将按钮的clicked信号与该回调函数进行绑定。当按钮被点击时，回调函数将会被调用，输出"Button clicked!"。

• 实现用户交互与响应

通过绑定控件的信号与回调函数，可以实现丰富的用户交互与响应功能。例如，按钮点击、文本框输入、滑块拖动等操作都可以通过信号与槽的机制来实现。这使得应用程序能够根据用户的操作做出相应的反应，提升了用户体验。

通过深入理解事件、信号和槽的概念，您可以构建交互性强、用户友好的GUI应用程序。在后续的教程中，我们将探讨更多不同类型的控件和事件，以及如何灵活地使用信号与槽来实现各种交互功能

窗口和对话框

• 创建主窗口和子窗口

在PyQt5中，可以使用QMainWindow来创建主窗口，使用QDialog来创建子窗口。以下是创建主窗口和子窗口的示例：

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

app = QApplication([])

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

main_window.show()
app.exec_()


# 创建子窗口
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_()

• 弹出对话框获取用户输入

PyQt5提供了各种对话框，用于与用户进行交互并获取输入。其中，QInputDialog可以用于弹出输入对话框：

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，点击"Show Input Dialog"按钮会弹出一个输入对话框，用户可以在对话框中输入内容。当用户点击确定后，输入的内容将会被打印出来。

• 自定义对话框和消息框

除了内置的对话框外，您还可以自定义对话框和消息框，以满足特定的需求。自定义对话框通常是通过创建继承自QDialog的类来实现，然后在该类中添加自定义的控件和逻辑。

自定义消息框可以通过QMessageBox来创建，您可以设置消息框的图标、按钮和内容。以下是一个简单的示例：

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，点击"Show Message Box"按钮会弹出一个自定义消息框，用户可以点击"Ok"或"Cancel"按钮进行选择。根据用户的选择，相应的消息会被打印出来。

通过创建自定义对话框和消息框，您可以根据需要实现更灵活和个性化的用户交互界面

绘图和图形界面

• 使用Canvas绘制基本图形

在PyQt5中，可以使用QGraphicsView和QGraphicsscene来创建画布并绘制基本图形。

创建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_()

绘制基本图形

# 在Canvas上绘制线段
pen = QPen(QColor(255, 0, 0))
scene.addLine(100, 100, 300, 300, pen)

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

# 在Canvas上绘制椭圆
pen = QPen(QColor(0, 255, 0))
scene.addEllipse(100, 400, 150, 100, pen)

• 制作简单的图表和图像展示

要在Canvas上制作简单的图表和图像展示，可以使用QGraphicsView和QGraphicsScene来实现。您可以通过绘制基本图形和添加文本等方式来展示图表和图像。

# 绘制柱状图
rect_item = scene.addRect(100, 100, 50, 200, pen)
rect_item.setBrush(QColor(0, 0, 255))

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

• 实现自定义绘图与图形效果

要实现自定义绘图与图形效果，您可以通过继承QGraphicsItem来创建自定义的图形项。您可以在图形项的paint()方法中实现绘制自定义图形和效果。

以下是一个简单的自定义图形项示例：

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，将自定义图形项添加到场景中：

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

通过自定义图形项，您可以实现各种自定义的绘图和图形效果，从而使Canvas展示更多个性化内容。在后续的教程中，您还可以了解如何通过绘制路径、添加图片和渲染特效来实现更多的图形效果。

菜单与工具栏

• 添加菜单栏和上下文菜单

在PyQt5中，可以使用QMenuBar和QMenu来添加菜单栏和上下文菜单。

添加菜单栏

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_()

添加上下文菜单

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_()

• 创建工具栏和工具按钮

可以使用QToolBar和QToolButton来创建工具栏和工具按钮。

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_()

• 实现多层级的菜单结构

可以通过嵌套QMenu来实现多层级的菜单结构。

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_()

数据绑定与模型视图

• 将数据与界面控件进行绑定

在PyQt5中，可以使用QLineEdit、QLabel等界面控件来显示数据，并使用setText()等方法进行数据绑定。

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)

# 将数据绑定到控件
data = "Data from Python"
label.setText(data)

main_window.show()
app.exec_()

• 使用表格和列表控件显示数据

您可以使用QTableWidget和QListWidget等控件来显示数据。

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"])

# 添加数据行
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_()

• 自定义数据模型和视图

如果需要更复杂的数据展示，您可以自定义数据模型和视图。

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)

# 创建自定义数据模型
model = QStandardItemModel()
list_view.setModel(model)

# 添加数据项
data = ["Item 1", "Item 2", "Item 3"]
for item_text in data:
    item = QStandardItem(item_text)
    model.appendRow(item)

main_window.show()
app.exec_()

多线程与异步操作

• 使用QThread实现多线程操作

在PyQt5中，可以使用QThread来实现多线程操作，以避免在主线程中执行耗时的任务导致界面冻结和卡顿。

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_()

• 利用异步机制提升应用性能

PyQt5提供了QThreadPool用于管理线程池，可以并行执行多个任务以提升应用性能。

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)  # 设置最大线程数为2

button.clicked.connect(start_task)

main_window.show()
app.exec_()

通过使用QThread实现多线程操作和利用异步机制提升应用性能，您可以在应用中执行耗时任务而不影响主界面的响应。

自定义控件和样式

• 创建自定义控件和组件

在PyQt5中，您可以通过继承现有的控件类来创建自定义控件和组件。

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_()

• 定制控件的外观和样式

通过使用setStyleSheet()方法，您可以定制控件的外观和样式。

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_()

• 实现复杂界面效果

您可以通过布局管理器、控件的层叠、动画效果等方法来实现复杂的界面效果。

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_()

通过创建自定义控件和组件、定制控件的外观和样式，以及实现复杂界面效果，您可以定制出独特且富有创意的GUI应用程序。

总结

本教程帮助您入门使用PyQt5创建各种类型的GUI应用程序。通过了解PyQt5的基础知识，您可以开始构建自己的GUI项目，并为用户提供出色的用户体验。无论您是初学者还是有经验的开发者，都能从本教程中获得有用的知识和技能，让您能够在Python中轻松构建功能丰富的图形界面应用程序。