Пишем десктоп-приложение на Python с помощью Tkinter

Десктопные приложения пишут на разных языках программирования: C++, C#, C, Python и других. Начинающим разработчикам проще всего использовать Python и его библиотеки для работы над графическими интерфейсами.

Одна из таких библиотек — Tkinter. Она входит в стандартный пакет Python и позволяет создавать приложения для Windows, mac OS и Linux. Давайте разберёмся, как устроена эта библиотека, и напишем десктопный калькулятор, помогающий рассчитать вес человека.

Что такое GUI и как с ним работать в Python

GUI (Graphical User Interface) — это графический интерфейс пользователя, оболочка программы, с которой мы взаимодействуем с помощью клавиатуры и мыши. На современных операционных системах почти все программы работают с графическим интерфейсом, и мы каждый день сталкиваемся с GUI: читаем статьи в браузере, набираем текст в редакторе или играем в игры.

Противоположность графическому интерфейсу — командная строка, позволяющая управлять приложением с помощью текстовых команд. Такой интерфейс реализован в терминале macOS и командной строке Windows.

Для работы с GUI в Python есть четыре библиотеки:

• Tkinter;
• Kivy;
• Python QT;
• wxPython.

Мы выбрали Tkinter, потому что она не требует дополнительной установки и позволяет быстро создавать приложения с простым графическим интерфейсом.

Знакомимся с Tkinter

Tkinter — это удобный интерфейс для работы со средствами Tk. Приложения, созданные на основе этой библиотеки, кросс-платформенные, то есть могут запускаться на разных операционных системах.

Схематично работу с Tkinter можно представить в виде четырёх шагов:

Что здесь происходит:

• Мы подключаем библиотеку Tkinter с помощью директивы import.
• Создаём главное окно приложения, в котором будут размещаться все графические элементы.
• Добавляем виджеты — визуальные элементы, выполняющие определённые действия.
• Создаём главный цикл событий — он включает в себя все события, происходящие при взаимодействии пользователя с интерфейсом.

Ключевые объекты в работе с Tkinter — виджеты. Это аналоги тегов из HTML, которые позволяют создавать интерактивные и неинтерактивные элементы, например надписи или кнопки. Всего их 18, но чаще всего используют следующие:

• Button — кнопки;
• Canvas — «холст», на котором рисуют графические фигуры;
• Entry — виджет для создания полей ввода;
• Label — контейнер для размещения текста или изображения;
• Menu — виджет для создания пунктов меню.

Понять работу с виджетами легче всего на практике. Но прежде чем к ней приступить, обсудим идею нашего первого десктопного приложения.

Создаём калькулятор для расчёта индекса массы тела

Мы напишем калькулятор индекса массы тела. ИМТ — это важный медицинский показатель, который позволяет оценить, есть ли у человека избыточный вес или ожирение. Он рассчитывается по следующей формуле: ​​

Результаты расчётов оценивают с помощью специальной таблицы. У врачей она имеет много градаций, мы же воспользуемся упрощённой версией:

Шаг 1

Запускаем Python и импортируем Tkinter

Писать код на Python лучше всего в специальной IDE, например в PyCharm или Visual Studio Code. Они подсвечивают синтаксис и предлагают продолжение кода — это сильно упрощает работу программиста. Весь код из этой статьи мы писали в Visual Studio Code.

Библиотека Tkinter предустановлена в Python. Поэтому её нужно только импортировать:

import tkinter as tk

Теперь мы можем использовать любые модули из этой библиотеки.

Читайте также:

Горячие клавиши в VS Code

Шаг 2

Делаем эскиз интерфейса и продумываем логику приложения

Прежде чем писать код, необходимо ответить на несколько вопросов:

• Какие данные мы хотим получить от пользователя и в каком виде?
• Какое событие будет запускать расчёт ИМТ: нажатие кнопки, получение приложением всех необходимых данных или что-то другое?
• Как будем показывать результат?

В нашем случае необходимо получить от пользователя вес и рост в виде целых чисел. При этом вес должен быть введён в килограммах, а рост — в сантиметрах. ИМТ будет рассчитываться по нажатии кнопки, а результат — выводиться во всплывающем окне в виде значения ИМТ и категории, к которой он относится.

Схематично графический интерфейс нашего калькулятора будет выглядеть так:

Теперь попробуем реализовать интерфейс и работу калькулятора с помощью Python и Tkinter.

Шаг 3

Создаём основное окно и указываем название приложения

После импорта библиотеки в Python загрузим её методы:

from tkinter import *
from tkinter import messagebox

Первая строка позволяет нам загрузить все методы Tkinter и использовать их в коде без ссылки на их наименование. Второй строкой мы явно импортируем метод messagebox, который будем использовать для вывода всплывающего окна с результатом. Это удобно, так как метод потребуется нам несколько раз.

Теперь создадим окно нашего приложения. Для этого воспользуемся модулем Tk. Приложение назовём «Калькулятор индекса массы тела (ИМТ)»:

window = Tk() #Создаём окно приложения.
window.title("Калькулятор индекса массы тела (ИМТ)") #Добавляем название приложения.

После запуска кода ничего не произойдёт. Это не ошибка. На самом деле код выполнился и окно закрылось. Необходимо явно указать, что окно приложения не должно закрываться до тех пор, пока пользователь сам не сделает этого. Для этого к коду добавим функцию window.mainloop (), указывающую на запуск цикла событий:

window.mainloop()

Запустив код, увидим экран приложения:

Мы не указали размер окна, поэтому название приложения не помещается в него полностью. Исправим это с помощью метода geometry:

window.geometry('400x300')

Теперь название приложения видно полностью:

Шаг 4

Создаём виджет Frame для контроля за расположением элементов

В окне приложения необходимо разместить несколько элементов с нашего эскиза: два поля ввода информации с подписями и одну кнопку. Важно, чтобы поля не накладывались друг на друга и не уходили за пределы окна. В Tkinter для этого есть несколько методов:

• pack — используется, когда мы работаем с контейнерами для элементов. Позволяет позиционировать кнопки, надписи или другие элементы внутри контейнеров.
• place — позволяет позиционировать элементы, указывая точные координаты.
• grid — размещает элементы по ячейкам условной сетки, разделяющей окно приложения.

Мы воспользуемся комбинацией методов pack и grid. Для начала создадим виджет Frame для размещения надписей, полей ввода и кнопок. Подробное описание работы виджета есть в документации. Мы же используем только два свойства: padx и pady.

Обозначим отступы по вертикали и горизонтали в 10 пикселей для элементов, которые будут расположены внутри Frame:

frame = Frame(
   window, #Обязательный параметр, который указывает окно для размещения Frame.
   padx = 10, #Задаём отступ по горизонтали.
   pady = 10 #Задаём отступ по вертикали.
)
frame.pack(expand=True) #Не забываем позиционировать виджет в окне. Здесь используется метод pack. С помощью свойства expand=True указываем, что Frame заполняет весь контейнер, созданный для него.

Шаг 5

Добавляем поля ввода информации и кнопку запуска расчёта индекса массы тела

В окне приложения нам необходимо добавить три вида виджетов: поле для ввода информации (Entry), текстовые надписи (Label) и кнопку (Button).

Начнём с надписей. Воспользуемся виджетом Label:

height_lb = Label(
   frame,
   text="Введите свой рост (в см)  "
)
height_lb.grid(row=3, column=1)

Мы передаём виджету Label два параметра:

• frame — используем заготовку виджета Frame, в которой уже настроены отступы по вертикали и горизонтали.
• text — текст, который должен быть выведен на экран.

Для позиционирования виджета используем метод grid. Укажем, что текст должен располагаться в ячейке с координатами «3-я строка, 1-й столбец». Если запустим код, то увидим там единственный элемент:

Сейчас элемент расположен в центре окна, но он займёт правильное положение, когда мы напишем другие элементы.

Добавим вторую надпись о весе аналогичным образом, но при позиционировании в grid укажем следующую, четвёртую строку:

weight_lb = Label(
   frame,
   text="Введите свой вес (в кг)  ",
)
weight_lb.grid(row=4, column=1)

Запускаем код и смотрим на результат:

Теперь добавим поля для ввода пользовательской информации, используя виджет Entry:

height_tf = Entry(
   frame, #Используем нашу заготовку с настроенными отступами.
)
height_tf.grid(row=3, column=2)

Для позиционирования мы также воспользовались методом grid. Обратите внимание, что наш элемент должен быть расположен напротив надписи «Введите свой рост (в см)». Поэтому мы используем ячейку в той же строке, но уже во втором столбце. Запустим код и посмотрим на результат:

Всё получилось. Остаётся по аналогии добавить поле ввода веса:

weight_tf = Entry(
   frame,
)
weight_tf.grid(row=4, column=2, pady=5)

Посмотрим на результат:

Теперь добавим кнопку, которая будет запускать расчёт ИМТ. Сделаем это с помощью виджета Button:

cal_btn = Button(
   frame, #Заготовка с настроенными отступами.
   text='Рассчитать ИМТ', #Надпись на кнопке.
)
cal_btn.grid(row=5, column=2) #Размещаем кнопку в ячейке, расположенной ниже, чем наши надписи, но во втором столбце, то есть под ячейками для ввода информации.

Посмотрим на результат:

Теперь в приложении есть все графические элементы. Остаётся лишь написать код, который будет получать информацию из виджетов Entry и рассчитывать индекс массы тела.

Шаг 6

Получаем информацию из виджетов Entry и рассчитываем индекс массы тела

Напишем простую функцию и разберём её построчно:

def calculate_bmi(): #Объявляем функцию.
   kg = int(weight_tf.get()) #С помощью метода .get получаем из поля ввода с именем weight_tf значение веса, которое ввёл пользователь и конвертируем в целое число с помощью int().
   m = int(height_tf.get())/100 #С помощью метода .get получаем из поля ввода с именем height_tf значение роста и конвертируем в целое число с помощью int(). Обязательно делим его на 100, так как пользователь вводит рост в сантиметрах, а в формуле для расчёта ИМТ используются метры.
   bmi = kg/(m*m)#Рассчитываем значение индекса массы тела.
   bmi = round(bmi, 1) #Округляем результат до одного знака после запятой.

Функция готова. Но теперь нам необходимо оценить полученный результат расчёта и вывести сообщение для пользователя.

Шаг 7

Оцениваем результат и показываем пользователю

Дополним нашу функцию calculate_bmi. Воспользуемся условным оператором if, чтобы учесть полученные значения ИМТ, и методом Tkinter messagebox для отображения сообщения во всплывающем окне:

if bmi < 18.5:
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует недостаточному весу')
   elif (bmi > 18.5) and (bmi < 24.9):
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует нормальному весу')
   elif (bmi > 24.9) and (bmi < 29.9):
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует избыточному весу')
   else:
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует ожирению')

Остаётся последний шаг — наша функция должна запускаться при нажатии на кнопку «Рассчитать ИМТ». Для этого добавим свойство command в виджет Button:

cal_btn = Button(
   frame,
   text='Рассчитать ИМТ',
   command=calculate_bmi #Позволяет запустить событие с функцией при нажатии на кнопку.
)
cal_btn.grid(row=5, column=2)

Запустим код и посмотрим на результат:

Всё работает. Функция получает данные из полей ввода и рассчитывает индекс массы тела, показывая результат на экране.

Приведём код полностью без комментариев

from tkinter import *
from tkinter import messagebox
 
def calculate_bmi():
   kg = int(weight_tf.get())
   m = int(height_tf.get())/100
   bmi = kg/(m*m)
   bmi = round(bmi, 1)
 
   if bmi < 18.5:
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует недостаточному весу')
   elif (bmi > 18.5) and (bmi < 24.9):
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует нормальному весу')
   elif (bmi > 24.9) and (bmi < 29.9):
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует избыточному весу')
   else:
       messagebox.showinfo('bmi-pythonguides', f'ИМТ = {bmi} соответствует ожирению')  
 
window = Tk()
window.title('Калькулятор индекса массы тела (ИМТ)')
window.geometry('400x300')
 
 
frame = Frame(
   window,
   padx=10,
   pady=10
)
frame.pack(expand=True)
 
 
height_lb = Label(
   frame,
   text="Введите свой рост (в см)  "
)
height_lb.grid(row=3, column=1)
 
weight_lb = Label(
   frame,
   text="Введите свой вес (в кг)  ",
)
weight_lb.grid(row=4, column=1)
 
height_tf = Entry(
   frame,
)
height_tf.grid(row=3, column=2, pady=5)
 
weight_tf = Entry(
   frame,
)
weight_tf.grid(row=4, column=2, pady=5)
 
cal_btn = Button(
   frame,
   text='Рассчитать ИМТ',
   command=calculate_bmi
)
cal_btn.grid(row=5, column=2)
 
window.mainloop()

Что дальше?

Узнать о возможностях Tkinter и особенностях работы с виджетами можно в официальной документации. А если хотите найти больше реальных примеров для практики, советуем две книги:

• Python GUI Programming with Tkinter. Develop responsive and powerful GUI applications with Tkinter, Алан Мур.
• Tkinter GUI Programming by Example, Дэвид Лав.