第1章 PyQt5入門

Python是一種語法簡潔、功能強大的編程語言，它的應用方向很廣，而GUI圖形用戶界面開發是Python的一個非常重要的方向，PyQt5作為一個跨平臺、簡單易用、高效的GUI框架，是使用Python開發GUI程序時最常用的一種技術。本章將對Python與PyQt5進行介紹。

1.1　Python語言介紹

1.1.1　了解Python

Python，本義是“蟒蛇”。1989年，荷蘭人Guido van Rossum發明了一種面向對象的解釋型高級編程語言，將其命名為Python，標志如圖1.1所示。Python的設計哲學為優雅、明確、簡單，實際上，Python始終貫徹著這一理念，以至于現在網絡上流傳著“人生苦短，我用Python”的說法。由此可見，Python有著簡單、開發速度快、節省時間和容易學習等特點。

Python是一種擴充性強大的編程語言，它具有豐富和強大的庫，能夠把使用其他語言（尤其是C/C++）制作的各種模塊很輕松地聯結在一起，所以Python常被稱為“膠水”語言。

1991年，Python的第一個公開發行版問世。從2004年開始，Python的使用率呈線性增長，逐漸受到編程者的歡迎和喜愛。最近幾年，伴隨著大數據和人工智能的發展，Python語言越來越火爆，也越來越受到開發者的青睞，如圖1.2所示是截至2020年3月的最新一期TIBOE編程語言排行榜，Python排在第3位。

1.1.2　Python的版本

Python自發布以來，主要有3個版本：1994年發布的Python 1.x版本（已過時）、2000年發布的Python 2.x版本（2020年3月已經更新到Python 2.7.17）和2008年發布的3.x版本（2020年6月已經更新到Python 3.8.3）。

1.1.3　Python的應用領域

Python作為一種功能強大的編程語言，因其簡單易學而受到很多開發者的青睞。那么Python的應用領域有哪些呢？概括起來主要有以下幾個方面。

　Web開發

　大數據處理

　人工智能

　自動化運維開發

　云計算

　爬蟲

　游戲開發

例如，我們經常訪問的集電影、讀書、音樂于一體的創新型社區豆瓣網、國內著名網絡問答社區知乎、國際上知名的游戲Sid Meier's Civilization（文明）等都是使用Python開發的。這些網站和應用的效果如圖1.3～圖1.5所示。

很多的知名企業都將Python作為其項目開發的主要語言，比如世界上最大的搜索引擎Google公司、專注編程教育二十年的明日科技、世界最大的短視頻網站YouTube和覆蓋范圍最廣的社交網站Facebook等，如圖1.6所示。

1.2　GUI與PyQt5

Python是一門腳本語言，它本身并不具備GUI開發功能，但是由于它強大的可擴展性，現在已經有很多種GUI模塊庫可以在Python中使用，而這其中，PyQt5無疑是最強大、開發效率最高的一種，本節將對GUI及PyQt5進行介紹。

1.2.1　GUI簡介

GUI，又稱圖形用戶接口或者圖形用戶界面，它是Graphical User Interface的簡稱，表示采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面。

GUI是一種人與計算機通信的界面顯示格式，允許用戶使用鼠標等輸入設備對計算機進行操作。比如Windows操作系統就是一種最常見的GUI程序，另外，我們平時使用的QQ、處理表格用的Excel、處理圖片用的美圖秀秀、觀看視頻時使用的優酷等，都是GUI程序，如圖1.7～圖1.10所示。

1.2.2　什么是PyQt5

PyQt是基于Digia公司強大的圖形程序框架Qt的Python接口，由一組Python模塊構成，它是一個創建GUI應用程序的工具包，由Phil Thompson開發。

自從1998年首次將Qt移植到Python上形成PyQt以來，已經發布了PyQt3、PyQt4和PyQt5等3個主要版本，目前的最新版本是PyQt 5.14。PyQt5的主要特點如下：

　對Qt庫進行完全封裝。

　使用信號／槽機制進行通信。

　提供了一整套進行GUI程序開發的窗口控件。

　本身擁有超過620個類和近6000個函數及方法。

　可以跨平臺運行在所有主要操作系統上，包括UNIX、Windows和Ma cOS等。

　支持使用Qt的可視化設計器進行圖形界面設計，并能夠自動生成Python代碼。

1.2.3　PyQt5與Qt的關系

Qt（中國區官網：https://www.qt.io/cn）是1991年由挪威的Trolltech公司（奇趣科技）開發的一個基于C++的跨平臺GUI庫，它包括跨平臺類庫、集成開發工具和跨平臺的IDE。

2008年6月，奇趣科技公司被諾基亞公司收購，Qt成為諾基亞旗下的編程語言工具，從2009年5月發布的Qt 4.5版本開始，諾基亞公司內部Qt源代碼庫開源。

2011年，芬蘭的一家IT業務供應商Digia從諾基亞公司手中收購了Qt的商業版權，而到2012年8月，Digia又從諾基亞公司手中全面收購了Qt的軟件業務，并于2013年7月3日正式發布Qt 5.1版本，截至2020年3月，Qt的最新版本為5.14。

Qt的發展歷程如圖1.11所示。

而PyQt（官網：https://www.riverbankcomputing.com/）則是將Python與Qt融為一體，也就是說，PyQt允許使用Python語言調用Qt庫中的API，這樣做的最大好處就是在保留了Qt高運行效率的同時，大大提高了開發效率。因為，相對于C++語言來說，Python語言的代碼量、開發效率都要更高，而且其語法簡單、易學。PyQt對Qt做了完整的封裝，幾乎可以用PyQt做Qt能做的任何事情。

由于目前最新的PyQt版本是5.14，所以習慣上稱PyQt為PyQt5。

綜上所述，PyQt就是使用Python對Qt進行了封裝，而PyQt5則是PyQt的一個版本，它們的關系如圖1.12所示。

1.2.4　PyQt5的主要模塊

PyQt5中有超過620個類，它們被分布到多個模塊，每個模塊側重不同的功能。如圖1.13所示為PyQt5模塊中的主要類及其作用，在使用PyQt5開發GUI程序時，經常會用到這些類。

圖1.14展示了PyQt5中的主要模塊及其作用。

1.2.5　其他常用GUI開發庫

除了PyQt5之外，Python還支持很多可以開發GUI圖形界面程序的庫，如Tkinter、Flexx、wxPython、Kivy、PySide、PyGTK等，下面對它們進行簡單介紹。

1．Tkinter

Tkinter又稱“Tk接口”，是一個輕量級的跨平臺圖形用戶界面（GUI）開發工具，是Tk圖形用戶界面工具包標準的Python接口，可以運行在大多數Unix、Windows和Ma cOS系統中，而且Tkinter是安裝Python解釋器時自動安裝的組件，Python的默認IDLE就是使用Tkinter開發的。

2．Flexx

Flexx是用于創建圖形用戶界面（GUI）的純Python工具箱，該工具箱使用Web技術進行渲染。作為跨平臺的Python工具，用戶可以使用Flexx創建桌面應用程序和Web應用程序，同時可以將程序導出到獨立的HTML文檔中。

作為GitHub推薦的純Python圖形界面開發工具，它的誕生基于網絡，已經成為向用戶提供應用程序及交互式科學內容越來越流行的方法。

3．wxPython

wxPython是Python語言的一套優秀的GUI圖形庫，可以幫助開發人員輕松創建功能強大的圖形用戶界面的程序。同時wxPython作為優秀的跨平臺GUI庫wxWidgets的Python封裝，具有非常優秀的跨平臺能力，可以在不修改程序的情況下在多種平臺上運行，支持Windows、Mac OS及大多數的Unix系統。

4．Kivy

Kivy是一款用于跨平臺快速應用開發的開源框架，只需編寫一套代碼便可輕松運行于各大移動平臺和桌面上，如Android、iOS、Linux、Ma cOS和Windows等。Kivy采用Python和Cython編寫。

5．PySide

PySide是跨平臺的應用程序框架Qt的Python綁定版本，可以使用Python語言和Qt進行界面開發。2009年8月，PySide首次發布，提供和PyQt類似的功能，并兼容API。但與PyQt不同的是，它使用LGPL授權，允許進行免費的開源軟件和私有的商業軟件的開發；另外，相對于PyQt，它支持的Qt版本比較老，最高支持到Qt 4.8版本，而且官方已經停止維護該庫。

6．PyGTK

PyGTK是Python對GTK+GUI庫的一系列封裝，最經常用于GNOME平臺上，雖然也支持Windows系統，但表現不太好，所以，如果在Windows系統上開發Python的GUI程序，不建議使用該庫。

1.3　小結

本章主要對Python語言及PyQt5進行了介紹，要使用PyQt5開發程序，首先應該了解它，因此，本章首先對PyQt5程序開發的一些基本概念進行了介紹，包括GUI、Qt、PyQt5、PyQt5中的模塊等；另外，還對Python中一些常用的其他GUI框架進行了介紹。對于本章知識，讀者了解即可。