我寫的第二本書《Python Qt GUI與數(shù)據(jù)可視化編程》終于上架銷售了。

去年為第一本書《Qt 5.9 C++開發(fā)指南》寫的介紹文章稱其為傾心傾力之作。本書與第一本書是有些關(guān)聯(lián)的，一些內(nèi)容框架和示例來(lái)自于第一本書，但是本書不是簡(jiǎn)單地將C++的示例改寫為Python的示例，在寫這本書時(shí)發(fā)現(xiàn)第一本書中的一些不足，做了很多的改進(jìn)。我們?cè)趯懻撐幕蛑笇?dǎo)學(xué)生寫論文時(shí)都知道一個(gè)基本的道理：好的論文總是一遍一遍改出來(lái)的。這是我寫的第二本書，有了更多的寫書經(jīng)驗(yàn)，在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上更加完善，力求完美，所以稱其為盡善盡美之作。

怎樣才能算得上是盡善盡美之作呢？本人在大學(xué)里從事教學(xué)工作，看多了學(xué)生的報(bào)告和畢業(yè)論文，翻一遍基本上就能看出來(lái)哪篇是好的論文，哪篇是差的論文。好的論文結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容充實(shí)而條理清楚，該具體的地方能詳細(xì)介紹，該粗略的地方絕不多占篇幅，格式美觀，圖文并茂，讓人看了就能看明白，看著就舒服。而差的論文則相反，論文結(jié)構(gòu)不清，邏輯混亂，缺少真材實(shí)料，內(nèi)容注水嚴(yán)重，格式也差。

本書就是按照我心目中好論文的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)寫的，在章節(jié)內(nèi)容選取、內(nèi)容順序安排、示例設(shè)計(jì)、原理和程序講解各方面力求完美。總結(jié)一下，本書有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1. 主題明確，內(nèi)容選擇緊扣主題

本書的主題是使用PyQt5進(jìn)行GUI應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，以及嵌入到GUI界面的數(shù)據(jù)可視化編程。這個(gè)主題是非常實(shí)用的，因?yàn)槲覀兘?jīng)常需要將自己編寫的Python程序封裝成一個(gè)GUI程序，以便進(jìn)行展示和交互式的操作。而Python自帶的tkinter雖然可以做GUI界面，但是功能比較差，Matplotlib是常用的數(shù)據(jù)可視化工具，但是一般介紹Matplotlib的書只介紹其腳本化的編程方法，將其當(dāng)做類似于MATLAB中的plot繪圖工具在使用。

PyQt5是Qt5 C++類庫(kù)的Python綁定，使用PyQt5可以在Python中開發(fā)專業(yè)級(jí)的GUI程序。我們已經(jīng)出版了一本《Qt 5.9 C++開發(fā)指南》，對(duì)Qt C++類庫(kù)的使用比較熟悉，所以寫這個(gè)主題也是合適的。本書圍繞這個(gè)主題設(shè)置章節(jié)內(nèi)容，首先在內(nèi)容選擇上追求完美。

（1）本書沒有用一章專門介紹Python編程基礎(chǔ)。研究GUI和數(shù)據(jù)可視化編程的讀者應(yīng)該已有一定的Python編程基礎(chǔ)，所以本書沒有必要再介紹Python編程基礎(chǔ)。

（2）有些功能模塊是PyQt5和Python都有的，就只選擇在Python中設(shè)計(jì)GUI應(yīng)用程序用得上的PyQt5模塊。例如，Python雖然有自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、文件讀寫功能模塊，但是功能不如PyQt5的相應(yīng)模塊，或不易與PyQt5的GUI程序的窗口界面結(jié)合使用，本書就介紹PyQt5的數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體、文件讀寫功能模塊。而Python自帶的多線程編程功能已經(jīng)比較全，且不涉及用戶界面，本書就不介紹PyQt5的多線程編程功能。Python有很多功能強(qiáng)大的第三方網(wǎng)絡(luò)功能模塊，也就沒有必要介紹PyQt5的網(wǎng)絡(luò)編程功能了。

（3）在數(shù)據(jù)可視化部分，本書介紹了PyQtChart和PyQtDataVisualization的使用，這兩個(gè)包實(shí)際上是Qt C++類庫(kù)的一部分，熟悉Qt C++類庫(kù)的讀者可以很快上手使用。同時(shí)又考慮到Matplotlib使用的廣泛性，增加了Matplotlib嵌入到GUI界面上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化編程的內(nèi)容。

2. 章節(jié)內(nèi)容安排邏輯清晰

本書的內(nèi)容分為三大部分，各部分和章節(jié)分布如圖。

第一部分是PyQt5開發(fā)基礎(chǔ)，包括第1章和第2章。

第1章介紹Python、Qt、PyQt5的特點(diǎn)和安裝方法，在Windows 中建立開發(fā)環(huán)境。

第2章介紹使用PyQt5開發(fā)GUI應(yīng)用程序的基本框架原理，包括GUI應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)，可視化設(shè)計(jì)UI窗體時(shí)開發(fā)GUI程序的流程和框架，信號(hào)與槽的使用方法，資源文件的使用等。掌握了第2章的內(nèi)容就掌握了PyQt5開發(fā)GUI應(yīng)用程序的框架性原理，再根據(jù)自己的編程需要選擇性地學(xué)習(xí)第二和第三部分的章節(jié)。

第二部分是GUI應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，從第3章至第11章。

這一部分介紹GUI應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中常用到的一些功能模塊的編程使用方法，包括常用界面組件的使用，Model/View結(jié)構(gòu)，事件處理，對(duì)話框和多窗口設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)，繪圖，文件讀寫和操作，多媒體，多語(yǔ)言界面和Qt樣式表定制界面等。

第三部分介紹數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)方法，從第12章至第14章。

PyQtChart和PyQtDataVisualization是Qt C++類庫(kù)相應(yīng)模塊的Python綁定，分別用于二維圖表和三維數(shù)據(jù)可視化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容的介紹比較全面。另外由于Matplotlib在Python數(shù)據(jù)可視化中應(yīng)用廣泛，第14章專門介紹將Matplotlib嵌入到GUI界面中實(shí)現(xiàn)交互式數(shù)據(jù)可視化的設(shè)計(jì)方法，包括主要的技術(shù)點(diǎn)和一些常用二維圖和三維圖的編程使用方法。

PyQtChart、PyQtDataVisualization與Matplotlib的某些功能是重合的，但兩者各有千秋，讀者可根據(jù)自己的需要和熟悉的內(nèi)容選擇學(xué)習(xí)和使用。如果讀者熟悉Qt C++類庫(kù)中的二維圖表和三維數(shù)據(jù)可視化模塊的使用，就看第12章和第13章；如果讀者熟悉Matplotlib的使用，就看第14章。

3. 內(nèi)容講解言簡(jiǎn)意賅，詳略得當(dāng)

技術(shù)書籍必須言簡(jiǎn)意賅，避免廢話連篇，同時(shí)要結(jié)合程序或圖表進(jìn)行必要的講解。在內(nèi)容的講解上要詳略得當(dāng)，該簡(jiǎn)略的就簡(jiǎn)略，該深入的就深入，例如：

（1）本書在第2章介紹過(guò)窗體UI的可視化設(shè)計(jì)原理、代碼構(gòu)建界面的原理后，在后續(xù)章節(jié)中就基本不再介紹窗體的可視化設(shè)計(jì)過(guò)程，更不會(huì)拿構(gòu)建界面的代碼來(lái)充頁(yè)數(shù)。界面設(shè)計(jì)盡量采用可視化方法，GUI程序設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)該放在類的各種接口屬性和函數(shù)的使用上，放在業(yè)務(wù)邏輯功能的實(shí)現(xiàn)上。

（2）對(duì)于簡(jiǎn)單的界面組件的使用，本書不會(huì)花太多篇幅來(lái)逐一介紹，因?yàn)橛行┙M件的常用功能很簡(jiǎn)單，甚至是顯而易見的，例如QLabel，QPushButton等。本書第3章介紹界面組件的使用時(shí)，通常是將幾個(gè)組件放在一個(gè)示例里一起介紹，除了簡(jiǎn)單介紹其常用方法外，還介紹一些高級(jí)方法的使用，例如QTreeWidget的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的使用方法。

（3）對(duì)于某些內(nèi)容本書又會(huì)深入地詳細(xì)介紹。例如第14章介紹Matplotlib嵌入到GUI界面中的編程方法，本書就介紹的非常詳細(xì)，而不是像某本書上只是拿一個(gè)官方示例跑一下而已。第14章介紹了Matplotlib嵌入到GUI界面中編程的基本原理，還詳細(xì)介紹了Matplotlib繪圖的主要元素的面向?qū)ο蟛僮鞣椒ā⒔换ナ讲僮鞣椒ǎ€設(shè)計(jì)了一個(gè)自定義繪圖組件類QmyFigureCanvas，可直接在界面可視化設(shè)計(jì)時(shí)使用，可直接應(yīng)用于用戶自己的程序設(shè)計(jì)。

圖14-4 示例Demo14_2運(yùn)行時(shí)界面。將Matplotlib的繪圖功能嵌入到GUI程序中，并且對(duì)圖的各個(gè)組成元素的面向?qū)ο缶幊滩僮鬟M(jìn)行了詳細(xì)的介紹

4. 以完整示例講解編程方法，提供兩套示例程序

本書延續(xù)《Qt 5.9 C++開發(fā)指南》一書的風(fēng)格，以大量完整示例程序?yàn)榛A(chǔ)講解編程原理，這些示例分散在各個(gè)章節(jié)中。本人一貫認(rèn)為，沒有完整示例的編程書籍就是忽悠人的。只有自己做過(guò)一遍示例程序，才可以深入地理解和掌握編程中的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，講解也就更加有針對(duì)性。學(xué)習(xí)編程也是一樣，只是拿示例程序跑一遍、看一遍是難以完全掌握的，必須自己動(dòng)手做一遍才能真正學(xué)會(huì)。

本書提供兩套示例程序。一套是具有全部源碼的程序，包括Qt項(xiàng)目、UI窗體、Python程序等，其中的Python程序可以直接運(yùn)行，顯示示例運(yùn)行結(jié)果。

另外一套是只有UI窗體的不完整程序，包括Qt項(xiàng)目、UI窗體、Python程序框架，其中的Python程序文件只有基本框架，沒有功能實(shí)現(xiàn)代碼。這套程序是為了便于讀者使用已經(jīng)設(shè)計(jì)好的UI窗體，根據(jù)書中介紹的過(guò)程和內(nèi)容，在Python程序框架里自己編寫程序，逐步實(shí)現(xiàn)功能。這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程就具有可操作性。

以下是本書中一些示例的運(yùn)行界面。

圖3-10 示例Demo3_7運(yùn)行時(shí)界面。使用QAction設(shè)計(jì)主窗口的菜單欄、工具欄，可視化與代碼結(jié)合的界面設(shè)計(jì)方法，QPlainTextEditor文字編輯功能等

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圖13-11 示例Demo13_3繪制的三維曲面圖。使用PyQtDataVisualization中的類繪制三維曲面圖

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圖14-9? 示例Demo14_3運(yùn)行時(shí)界面。Matplotlib繪圖工具欄的改造與交互式操作

后記

我們寫這本書只是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)市面上沒有這個(gè)主題的好書，覺得有必要寫一本。寫這本書沒有什么項(xiàng)目支持，沒有deadline要求，因而能精耕細(xì)作，仔細(xì)打磨，希望寫出一本比較完美的書。現(xiàn)在書已正式出版，算不算得上一本好書，就留給讀者和市場(chǎng)，還有時(shí)間來(lái)檢驗(yàn)了。

附：三位作者簡(jiǎn)介

• 王維波（博主），博士，中國(guó)石油大學(xué)（華東）教師，從事測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)相關(guān)的教學(xué)工作，主要研究地球物理探測(cè)儀器開發(fā)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法和軟件開發(fā)。精通軟硬件開發(fā)，已出版《Qt 5.9 C++開發(fā)指南》一書。
• 栗寶鵑，博士，某大型單位科研人員，主要從事地球物理、水下探測(cè)、遙感等專業(yè)方向的數(shù)據(jù)處理和圖像識(shí)別方面的研究工作，在日常工作中使用Qt和Python解決實(shí)際問(wèn)題。
• 張曉東，博士，中國(guó)石油大學(xué)（華東）教師，從事自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)的教學(xué)工作，研究方向主要是優(yōu)化算法、最優(yōu)控制和智能控制。具有豐富的算法編程經(jīng)驗(yàn)，善于通過(guò)Qt C++和Python結(jié)合提高算法效率。