Python学习笔记--exe文件打包与UI界面设计
exe文件打包与UI界面设计
- 前言
- 一、基于tkinter实现的UI设计
- 1.1 库的选择及思路
- 1.2 定位方法的选用
- 1.3 Frame控件
- 1.4 变量设置
- 1.5 批量设置
- 1.6 Text文本框
- 1.7 总体界面设计
- 1.8 功能函数
- 1.9 使用效果
- 二、 使用pyinstaller打包exe文件
- 2.1 pyinstaller的参数设置
- 2.2 打包方式的选择
前言
又是半年时间过去了，终于有有时间摸鱼学一点python了。本次练习主要针对之前写过的自动打卡脚本，将其打包成exe文件，并加上UI界面。其实对于自动打卡这个功能来说，UI界面并不是必需品，加上了界面反而有些麻烦。
一、基于tkinter实现的UI设计
1.1 库的选择及思路
我比较熟悉的UI相关的库主要有easygui，tkinter，pyqt5这些。之前学习的时候尝试过easygui，pyqt感觉又过于复杂，所以本次打算以tkinter为基础来进行练习。
代码大体可以分为两部分，功能实现部分以及界面设置部分。实现功能的主要代码采用之前写过的自动打卡代码，因为加入了界面，因此要进行一定程度的改动，加入互交逻辑。而界面设计部分主要涉及到输入，按钮，位置布置等方面以及所需调用的功能函数。
1.2 定位方法的选用
先放一下第一版很丑的设计：
其中，label，entry，button及其相应的功能使用起来还是比较简单的，麻烦的点就在于定位。
tkinter提供了三种定位方式：pack(),grid(),place()，具体的区别与应用网上都有，就不再赘述了，主要讲讲我的体会。
上图这个很丑的布局就是用grid()方法进行布置的。该方法类似于在一个隐形的excel表格上安排各个控件，每个控件分别占据第几行第几列，最终组成界面。
| 登录信息 | 分隔符 |
|---|---|
| 账号 | 输入框 |
| 密码 | 输入框 |
比如上图中左上角的登录信息就位于0行0列，而下方的账号就是1行0列，登录信息右侧的分割线则是0行1列，依此类推。
简单了解之后，以我粗浅的理解发现了几点问题：
每个单元格的大小尺寸很难去进行自定义，布置好控件之后，尺寸基本上是自动设置，不能随心所欲的设定每个格子内控件的大小。
它的单元格之间都是紧凑排列的，什么意思呢，比如在1行1列布置了控件，想要在3行1列布置另一个控件，中间空置一行是做不到的。这种情况下等同于布置在2行1列，会自动忽略未布置控件的行或列。这就有一种往一起堆的趋势，有点类似
pack()的感觉。回过头来看，也许先布置多个frame再分别在各个frame上进行布局能够解决控件对齐等问题（之后所用的
pack()方法就是使用了多个frame进行布置）。
最终采用了最简单的pack()方法配合frame控件进行设计，网上说这种方式有点像堆积木，我觉得更像是华容道的棋盘，每一个控件的布局就像一颗棋子。值得一提的是，根据网上大佬分享的经验，不同布局方式之间不能混用，我并没有进行测试，所有位置布局都采用pack()的方法进行。
1.3 Frame控件
这是个很基础也很常用的控件，菜鸟上的介绍是作为一个容器，来盛放其他控件。根据我的理解，如果建立一个最简单的界面，并直接布置各个控件，就相当于该界面上存在一个frame，各个控件都是布置于其上的。
上图就是一个最简单的界面，而下图中则相当于将Label，Entry控件布置在了一个frame之上。对于非常简单的界面来说，可以不必使用frame控件。
关于Frame控件，一个比较典型的应用场景就是配合Notebook控件来生成不同标签页（需要import tkinter.ttk），具体效果如下：
为了使每一个标签页下都对应不同的内容，就需要每一标签页面都设置不同的Frame来承载不同的控件。如登录信息和打卡信息这两个标签页，需要分别设置frame进行绑定。
notebook = ttk.Notebook(window)frame_1, frame_2, frame_3, frame_4, frame_5 = [tk.Frame() for i in range(5)]notebook.add(frame_1, text='说明')notebook.add(frame_2, text='登录信息')notebook.add(frame_3, text='打卡信息')notebook.add(frame_4, text='手动设置')notebook.add(frame_5, text='打卡设置')notebook.pack(padx=10, pady=5, fill=tkinter.BOTH, expand=True)notebook.select(4) # 初始页面选择 #
以上代码可生成5个空白的标签页以及5个frame，接下来就是对每个页面进行布局。
由于pack()方法本身的特点（具体细节见：用tkinter.pack设计复杂界面布局，讲的非常好！），如果界面上存在较多的控件，最好使用frame先占位，再将控件布置在frame之上，可以达到较好的效果。
举个栗子，上图登录信息页面中，包括了以下三种控件：
Label ： 账号，密码
Entry ： 账号密码后对应输入框
Checkbutton ： 隐藏密码勾选框
假设该页面对应frame_2，在其上再设置3个frame，分别放置账号及其输入框，密码及其输入框以及隐藏密码勾选框:
frame_21, frame_22, frame_23 = [tk.Frame(frame_2) for i in range(3)]frame_21.pack()frame_22.pack()frame_23.pack()
准备并布置好frame后即可进行各个控件的布置：
str_v21, str_v22 = tk.StringVar(), tk.StringVar()f21_label0 = tk.Label(frame_21)f21_label0.pack(padx=10, pady=5, side='top')f21_label1 = tk.Label(frame_21, text='账号')f21_label1.pack(padx=10, pady=5, side='left', anchor='nw')f21_entry1 = tk.Entry(frame_21, textvariable=str_v21)f21_entry1.pack(padx=10, pady=5, side='top', anchor='n')f22_label0 = tk.Label(frame_22)f22_label0.pack(padx=10, pady=5, side='top')f22_label2 = tk.Label(frame_22, text='密码')f22_label2.pack(padx=10, pady=5, side='left', anchor='nw')f22_entry2 = tk.Entry(frame_22, textvariable=str_v22, show='*')f22_entry2.pack(padx=10, pady=5, side='top', anchor='n')f22_label3 = tk.Label(frame_22)f22_label3.pack(padx=10, pady=5, side='top')var1 = tk.IntVar() # 复选框用变量 #var1.set(1) # 初始化 #f23_cb1 = tk.Checkbutton(frame_23, text='隐藏密码', variable=var1, command=pwd_state)f23_cb1.pack(padx=10, pady=5)
其中label0是拿来占空白位用的，使用pady=进行填充也可以。（有空可以精简一下这部分代码）
1.4 变量设置
主要涉及两部分内容：
打卡过程中的数据交换 ： 包括历史信息的获取，本地信息的提交，如何将这一部分数据填入或从输入框中提取出来。
界面本身的设置 ： 一些功能选择状态的记忆等。
1.3中登录信息页的设计中包含了三个变量：str_v21, str_v22, var1，和两种类型：tk.StringVar(), tk.IntVar()，其中：
tk.StringVar()用来实时接收和传递字符串类型的数据，即输入框中的内容，类似于一个中转站，能够实现所见（输入框中显示内容）即所得（变量赋值）。
tk.IntVar()用来作为功能状态判别的开关，通过改变变量的值来控制功能的启停。以复选框为例：变量为1则设置为已勾选状态，为0则设置为未勾选状态。
1.5 批量设置
在该页面上，共有11个Label和Entry，分别布置在11个Frame之上。重复度较高，可以考虑批量生成并布置。
f3_info = [' 目前所在地', '位置是否变化', ' 身体状况','接触人员状况', ' 隔离情况', ' 今日体温','个人手机号码', '家人联系方式', ' 行程时间', ' 隔离地点', ' 打卡位置']f3_list, f3_strv_list, f3_label1_list, f3_entry0_list, control_list1, control_list2 = [[] for i in range(6)]# 批量生成label,entry变量名for i in range(1, 12):exec('f3_{} = "frame_3{}"'.format(i, i))exec('f3_list.append(f3_{})'.format(i))exec('f3_label1{} = "f3{}_label1"'.format(i, i))exec('f3_label1_list.append(f3_label1{})'.format(i))exec('f3_entry0{} = "f3{}_entry0"'.format(i, i))exec('f3_entry0_list.append(f3_entry0{})'.format(i))exec('f3_strv{} = "strv_3{}"'.format(i, i))exec('f3_strv_list.append(f3_strv{})'.format(i))# 批量布置位置for x, y, z, j, k in zip(f3_label1_list, f3_entry0_list, f3_strv_list, f3_list, f3_info):j = tk.Frame(frame_3)j.pack(expand=True)z = tk.StringVar()control_list1.append(z) # 控制状态用 #x = tk.Label(j, text=k)x.pack(padx=10, pady=5, side='left', anchor='nw')y = tk.Entry(j, textvariable=z)y.pack(padx=10, pady=5, side='top', anchor='n')control_list2.append(y) # 控制状态用 #
批量生成变量名可以利用exec()函数，control_list用于控制输入框输入状态及输入信息提取，通过设置textvariable与对应的变量（tk.StringVar()类型）即可实现数据的传递。
1.6 Text文本框
Text控件可以用来进行信息说明或进度提示。
‘
图上所展示的Text控件处于只读（state='disabled'）状态，只作为信息展示之用。Text控件边框样式选择也可以通过relief=属性实现。
如果需要带有滚动条的文本框，可以使用scrolledtext（需要from tkinter import scrolledtext），具体使用方法与Text差不多：scrolledtext.ScrolledText()，Text的一些属性与方法也可以使用。效果如下：
1.7 总体界面设计
每个页面布局如下：
说明页：主要对使用方法和使用过程中的注意事项进行说明。
登录信息页：账号密码的输入以及是否以 *****的形式隐藏密码。若勾选则不显示明文密码，默认勾选隐藏密码。
打卡信息页：打卡所需信息的传递。
手动设置页：如果需要核对或修改打卡信息时可能使用到的功能。
打卡设置页：
保存信息 ： 打卡信息，功能状态的保存（存在配置文件中）。
重置信息 ： 清空所有输入框内信息（没啥用。。）。
一键打卡 ： 点一下，就打卡（人被杀，就会死 ）。
自动打卡 ： 勾选后，打开软件自动进行打卡。
进度栏 ： 显示运行状态，操作时间及结果，错误提示等。
1.8 功能函数
界面设计的结束，只完成了一半的任务。现在的软件还只是一个空壳，无法实现任何功能。真正的核心任务：完成打卡及配套功能还需要构造相应的函数。
涉及到打卡登录部分的功能代码基本来自于我上篇文章（Python学习笔记–每日健康打卡及离校报备）所写，有一定程度改动。
- Text中输出提示信息 ：方便查看任务进度，状态以及操作时间。方便其他功能函数运行后调用，并自定义输出内容。
def notice(text):now = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime()) # 保存操作时间 #f53_text.configure(state='normal')f53_text.insert('insert', '[' + now + ']' + ' ' + text + '\n') # 带上操作时间 #f53_text.configure(state='disabled')
- 保存输入信息以及软件设置。如果不加入此功能，每次打开软件都是空白一片，需要重新填写一遍，软件也就失去了意义。将所需信息写入到配置文件（info.ini）中，每次打开软件进行读取即可实现历史信息的保存。
def save_info():global save_valuesave_value = []save_value.append(str_v21.get()) # 获取输入信息 #save_value.append(str_v22.get())for vs in control_list1:save_value.append(vs.get())save_value.append(str(var3.get()))with open("info.ini", "w") as f: # 信息写入配置文件 #for vb in save_value:f.write(vb)f.write('\n')notice('保存成功！')
- 软件的初始化 ： 每次打开软件进入界面前所运行的函数，包括配置文件的读取，状态设定等。如第一次运行，则会创建空白配置文件；如果目录下已有配置文件则读取其中数据。
def start():notice('初始化中，检测配置文件...')tf = os.path.exists('info.ini') # 检测配置文件，不存在则创建 #if tf:notice('正在读取配置文件...')s_list = []count = 2with open("info.ini", "r") as ft:data = ft.readlines()for line in data:line = line.strip('\n')s_list.append(line)# 读取保存的配置str_v21.set(s_list[0])str_v22.set(s_list[1])for e in control_list1:e.set(s_list[count])count += 1var3.set(s_list[-1])bt_state()notice('初始化成功！')if var3.get() == 1: # 是否自动打卡 #onekey_checkin()else:notice('未检测到配置文件，将自动创建...')with open("info.ini", "w") as ff: # 新建空白配置文件 #ff.write('\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n')notice('配置文件创建成功！')
- 控制是否显示密码 ： 改变密码明文\加密（*****）状态。
def pwd_state():if var1.get() == 1:f22_entry2.configure(show='*')if var1.get() == 0:f22_entry2.configure(show='')
- 输入框状态设定 ： 在可输入\只读状态之间切换。由手动设置页中进行选择，默认自动设置。（其实应该合在一起，但这几个函数都是之前版本删改之后的结果，懒得动就直接用了。。）
def bt_state():if var2.get() == 1:active_entry()f44_button1.configure(state='normal')f44_button2.configure(state='normal')if var2.get() == 2:disable_entry()f44_button1.configure(state='disabled')f44_button2.configure(state='disabled')# 禁止修改信息 def disable_entry():for each in control_list2:each.configure(state='readonly')# 允许修改信息def active_entry():for each in control_list2:each.configure(state='normal')
- 清空输入框内信息 ： 不知道为啥要写这个功能，意义不明。。。（了解了一下delete方法）
def reset_entry(): # 写这个功能有啥用？？ #notice('已清空信息！')active_entry()f21_entry1.delete(0, 'end')f22_entry2.delete(0, 'end')for each in control_list2:each.delete(0, 'end')
- 关闭软件自动保存数据 ： 懒人福音。核心在于
protocol()，本质上是捕获软件退出时发出的命令，将destory()方法替换为可以自动保存的closewin()方法。
window.protocol('WM_DELETE_WINDOW', closewin)def closewin():save_info()window.destroy()
- 登录打卡系统 ： （这位更是重量级 ） 不登录你打个屁卡？利用
StringVar().get()方法获取输入的帐号以及密码并提交。需要注意的是：StringVar()实例化后并不能直接调用，直接使用无法获取变量的赋值，需要用到get()。登陆成功后会返回用户信息（学院，班级，姓名，打卡日期），失败则会返回错误原因。
def login():urllib3.disable_warnings() # SSL验证错误，忽略 #data_login['user_account'] = str_v21.get()data_login['user_password'] = str_v22.get()login_res = requests.post(login_url, headers=headers, verify=False, data=json.dumps(data_login)) # 提交登录请求 #global cookie # 后面要用到，设为全局变量，其他全局变量相同 #cookies = login_res.cookiescookie = requests.utils.dict_from_cookiejar(cookies)login_res_json = login_res.json()if login_res_json['code'] == 200:notice('登录成功！')else:notice('登录失败！')notice('错误原因：%s' % (login_res_json['msg']))date_res = requests.post(date_url, headers=headers, verify=False, cookies=cookie)date_res_json = date_res.json()# 获取登陆用户信息user_class = date_res_json['datas']['user_info']['bj']user_institute = date_res_json['datas']['user_info']['bm']user_name = date_res_json['datas']['user_info']['user_name']global today, yesterday, statstoday = date_res_json['datas']['hunch_list'][0]['date1']yesterday = date_res_json['datas']['hunch_list'][1]['date1']stats = 0if date_res_json['datas']['hunch_list'][0]['state'] == 1:stats += 1notice('来自 %s,%s 的%s,今日(%s)已经打卡！' % (user_institute, user_class, user_name, today))else:notice('来自 %s,%s 的%s,今日(%s)尚未打卡！' % (user_institute, user_class, user_name, today))
获取历史打卡信息 ： 重中之重，点一下直接获取所有需要的打卡信息。（因为学校所使用的打卡系统的特点，打卡信息基本不会变化，因此获取之前填报的打卡信息是最方便的办法。唯一需要修改的地方就在打卡位置以及是否变动这些，可以通过手动获取并修改保存的方法，最大程度上节约时间成本。）
需要注意的是：上篇文章提到的打卡过程中涉及到的3次post请求，实际上是4次。分别是登录（login），获取日期（getHomeDate），获取历史打卡信息（getPunchForm）以及提交今日打卡信息（punchForm）。除了获取日期外，均需要在post过程中传入数据（
data=json.dumps()）才能得到正确的结果。
def get_history():active_entry()history_list = []key_list = []login()date = {"date": yesterday}res_history = requests.post(history_url, headers=headers, verify=False, cookies=cookie, data=json.dumps(date))res_history_json = res_history.json()for i in range(11):history_list.append(res_history_json['datas']['fields'][i]['user_set_value'])key_list.append(res_history_json['datas']['fields'][i]['field_code'])for j, k in zip(control_list1, history_list):j.set(k) # 获取数据填入表格 ## 组合生成提交数据所需dictpunch_dict = dict(zip(key_list, history_list))punch_form_dict = {'punch_form': str(punch_dict)}date_dict = {'date': today}global data_punchdata_punch = dict(punch_form_dict, **date_dict)
- 一键打卡 ： 套娃+提交数据。
def onekey_checkin():get_history()if stats == 0:res_submit = requests.post(submit_url, headers=headers, verify=False, data=json.dumps(data_punch),cookies=cookie)res_submit_json = res_submit.json()if res_submit_json['code'] == 200:notice('打卡成功！')else:notice('打卡失败！')notice('错误来源：%s' % (res_submit_json['msg']))else:notice('今日已经打卡，请勿重复打卡！')
- 手动打卡 ： 没什么好说的，套娃就完事了。
def checkin():login()list_key = ['mqszd', 'sfybh', 'mqstzk', 'jcryqk', 'glqk', 'jrcltw', 'sjhm', 'jrlxfs', 'xcsj', 'gldd', 'zddw']list_value = []for i in control_list1:list_value.append(i.get())punch_dict = dict(zip(list_key, list_value))punch_form_dict = {'punch_form': str(punch_dict)}date_dict = {'date': today}data_punch = dict(punch_form_dict, **date_dict)if stats == 0:res_submit = requests.post(submit_url, headers=headers, verify=False, data=json.dumps(data_punch),cookies=cookie)res_submit_json = res_submit.json()if res_submit_json['code'] == 200:notice('打卡成功！')else:notice('打卡失败！')notice('错误来源：%s' % (res_submit_json['msg']))else:notice('今日已经打卡，请勿重复打卡！')
1.9 使用效果
打开软件首先输入账号密码。
点击一键打卡。
查看获取的历史信息。
二、 使用pyinstaller打包exe文件
2.1 pyinstaller的参数设置
默认情况下，使用pyinstaller打包为exe文件后，运行时都会带有一个cmd窗口。如果没有设计图形界面，则需要用该窗口进行互交，但带有界面的软件运行时就不需要这个窗口了。
解决办法（Pycharm下） ： 点击File–Settings–Tools–External Tools，双击pyinstaller。在出现的窗口中找到Arguments，加入 -w即可。
2.2 打包方式的选择
同样可以通过设置Arguments参数进行打包方式的选择。
-D：生成一个文件夹，里面是多文件模式，启动快，但体积过大（只导入了不到10个包，居然达到了20多M）。
-F： 仅生成一个文件，不暴露其他信息，启动较慢（大小接近10M，启动较多文件方式慢上几秒）。
单文件模式方便使用，启动速度可以忽略，最终选择生成单文件。
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