〇、引言
QwQ
我們即將用 Python 寫一個GUI圖形界面數獨！（第一部分）
設計效果：
關鍵詞匯：tkinter庫、python方法判重、GUI界面簡單設計
本文為課后總結，除個人解釋和思路外，內容均為上課老師講解提供，請勿轉載！！
一、tkinter庫及數獨界面設計
1.GUI界面創建
tkinter，一個神奇的東西。Python自帶的控件，只需要調用：
import tkinter as tk
我們首先要創建一個圖形界面的根界面。我們可以：
root = tk.Tk()
root.title("數獨游戲")
此時root是一個GUI界面的類，root.title()就是給圖形界面加標題。
效果：無！
當你創建這個界面的時候，你會發現這個揭=界面很快就會被關掉（電腦好一點的話根本看不到它出現），這個時候你需要讓這個界面保持工作，也就是我們讓他進入服務器式的循環中不關閉。我們可以將這行代碼加在后面：
tk.mainloop()
此時效果：
非常朴素的開始
2.初識控件
你看到的一些奇怪的文字框，按鈕啥的，都是用控件組成。我們所看到上文的演示的控件主要是按鈕控件（Button）。我們也相應的介紹一下其他常用的控件：
(1) label
只是一個文字框
label = tk.Label(root, fg='red', bg='blue',\
width=10, height=2, text='標簽示例', font=('Tempus Sans ITC', 12))
label.pack()
fg: 字體顏色
bg: 背景顏色
width: 寬度
height: 高度
text: 文字內容
font: 字體（字體，字號）
label屬於tk.Label類，需要用label.pack()打包然后在界面中顯示。顯示情況如下：
(2) entry
可輸入文字框
pwd = tk.StringVar()
entry = tk.Entry(root, textvariable=pwd, relief=tk.RAISED)
pwd.set("輸入框示例")
entry.pack()
textvariable: 框中初始所填的文字
relief: 形態/狀態
在使用界面編程的時候，有些時候是需要跟蹤變量的值的變化，以保證值的變更隨時可以顯示在界面上。由於python無法做到這一點，所以使用了tcl的相應的對象，也就是StringVar、BooleanVar、DoubleVar、IntVar所需要起到的作用[1]。我們這里用的是StringVar()。
relief表示形態或者狀態，其實就是圖形框的樣式。常見的有"FLAT", "RAISED", "SUNKEN", "SOLID", "RIDGE", "GROOVE"，但注意修改時這些變量都是tkinter內部的。其樣式效果如下（下面是用的按鈕展示的）：
Entry控件的演示：
(3) Botton
按鈕，可用於執行命令
def buttonclicked():
return True
btn = tk.Button(root, text="按鈕示例", relief=tk.SOLID, bd=2, command=buttonclicked).pack()
text: 顯示的文字
relief: 形態/樣式
bd: 按鈕的邊緣寬度(borderwidth)
command: 回調函數，當你按下這個按鈕后會執行的函數
font: 文字的字體和字號
width: 寬度
height: 高度
bg: 背景顏色
fg: 字體顏色
效果:
代碼：
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("數獨游戲")
#Label
label = tk.Label(root, fg='red', bg='blue', width=10, height=2, text='標簽示例', font=('Tempus Sans ITC', 12))
label.pack()
#Entry
pwd = tk.StringVar()
entry = tk.Entry(root, textvariable=pwd, relief=tk.RAISED)
pwd.set("輸入框示例")
entry.pack()
#Button
def buttonclicked():
return True
btn = tk.Button(root, text="按鈕示例", relief=tk.SOLID, bd=2, command=buttonclicked).pack()
tk.mainloop()
(4) 更多
更多控件：
Button 按鈕控件；在程序中顯示按鈕。
Label 標簽控件；可以顯示文本和位圖
Entry 輸入控件；用於顯示簡單的文本內容
Text 文本控件；用於顯示多行文本
Radiobutton 單選按鈕控件；顯示一個單選的按鈕狀態
Checkbutton 多選框控件；用於在程序中提供多項選擇框
Listbox 列表框控件；在Listbox窗口小部件是用來顯示一個字符串列表給用戶
Frame 框架控件；在屏幕上顯示一個矩形區域，多用來作為容器
Canvas 畫布控件；顯示圖形元素如線條或文本
Menubutton 菜單按鈕控件，由於顯示菜單項
Menu 菜單控件；顯示菜單欄,下拉菜單和彈出菜單
Message 消息控件；用來顯示多行文本，與label比較類似
Scale 范圍控件；顯示一個數值刻度，為輸出限定范圍的數字區間
Scrollbar 滾動條控件，當內容超過可視化區域時使用，如列表框
Toplevel 容器控件；用來提供一個單獨的對話框，和Frame比較類似
Spinbox 輸入控件；與Entry類似，但是可以指定輸入范圍值
PanedWindow PanedWindow是一個窗口布局管理的插件，可以包含一個或者多個子控件
LabelFrame labelframe 是一個簡單的容器控件。常用於復雜的窗口布局
tkMessageBox 用於顯示你應用程序的消息框
更多標准屬性：
屬性 描述
Dimension 控件大小
Color 控件顏色
Font 控件字體
Anchor 錨點
Relief 控件樣式
Bitmap 位圖
Cursor 光標
更多集合管理：
幾何方法 描述
pack() 包裝
grid() 網格
place() 位置
3.數獨界面設計
我們發現，我們目標效果的界面可以大體分為三個界面：
對於大的分區我們可以用Frame控件來調整和分區。
Python Tkinter 框架（Frame）控件在屏幕上顯示一個矩形區域，多用來作為容器[2]。我們可以用Frame框架來分區。這時，我們根據剛剛的分區效果來看，我們可以這樣寫：
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("數獨游戲")
frametop = tk.Frame(root)
# 上部框架建設
frametop.pack(side=tk.TOP, pady = 10)
# side指該框架要放在哪里，我們可以選擇TOP, BOTTOM, LEFT, RIGHT
# pady是指與垂直邊距，相似的，padx是指水平邊距
framemiddle = tk.Frame(root)
framemiddle.pack(side=tk.TOP, pady=15)
framebottom = tk.Frame(root)
framebottom.pack(side=tk.TOP, pady=5)
tk.mainloop()
效果：空界面
因為此時我們並沒有在各個框架上添加內容。我們可以通過加控件來豐富我們的框架。對於我們數獨游戲界面來說，我們可以這樣寫：(部分代碼解釋見備注，控件表示請見上文表格)
import tkinter as tk
root = tk.Tk()
root.title("數獨游戲")
N = 9
frametop = tk.Frame(root)
# 上部的框架建設
gridvar = [[tk.StringVar() for column in range(N)] for row in range(N)]
# 對於大九宮格的所有的顯示都是大多動態的，我們分別定義一個StringVar()來存儲
frame = [tk.Frame(frametop) for row in range(N)]
# 這里涉及框架的嵌套，請見下文詳解(1)
grid = [[tk.Button(frame[row], width = 3, textvariable = gridvar[row][column],\
relief = tk.GROOVE, command = lambda row = row,\
column = column:gridclick(row, column),\
font = ('Helvetica', '12')) for column in range(N)] for row in range(N)]
# grid這里為控件列表，代表每個小格對應的Button控件，lambda的解釋請看下文詳解(2)
for row in range(N):
for column in range(N):
grid[row][column].pack(side = tk.LEFT)
# 分別對每個控件進行打包顯示
frame[row].pack(side = tk.TOP)
# 對嵌套的框架進行打包顯示
frametop.pack(side=tk.TOP, pady = 10)
# 大框架進行打包顯示
framemiddle = tk.Frame(root)
# 中部的框架建設
selections = [tk.Button(framemiddle, width = 3, text = '%d' % number, relief = tk.RAISED,\
command = lambda number=number:numberclick(selections[number - 1]),\
font = ('Helvetica', '12')) for number in range(1, 10)]
# 設立九個“選項”按鈕
for each in selections:
each.pack(side = tk.LEFT)
framemiddle.pack(side=tk.TOP, pady = 15)
# 層層打包顯示
framebottom = tk.Frame(root)
# 底部的框架建設
erase = tk.Button(framebottom, text = '刪除', relief = tk.RAISED,\
font = ('HeiTi', '14', 'bold'), width = 7, height = 1, bg = 'darkgreen', fg = 'white')
# 刪除鍵
erase.pack(side = tk.LEFT, padx = 15)
check = tk.Button(framebottom, text = '核查', relief = tk.RAISED,\
font = ('HeiTi', '14', 'bold'), width = 7, height = 1, bg = 'darkblue', fg = 'white')
# 核查鍵
check.pack(side = tk.LEFT, padx = 15)
ok = tk.Button(framebottom, text = '退出', relief = tk.RAISED, command = exit,\
font = ('HeiTi', '14', 'bold'), width = 7, height = 1, bg = 'darkred', fg = 'white')
# 退出鍵
ok.pack(side = tk.LEFT, padx = 15)
framebottom.pack(side = tk.TOP, pady = 5)
# 依次打包
tk.mainloop()
詳解：
(1)
frametop = tk.Frame(root)
frame = [tk.Frame(frametop) for row in range(N)]
這兩行代碼第一行是在root中添加一個框架，而第二行是在root下的一個框架中添加一個子框架，我們可以將其視作嵌套框架。這樣方便我們對button們進行排版。框架建構也可以進行批量操作。
(2)
grid = [[tk.Button(frame[row], width = 3, textvariable = gridvar[row][column],\
relief = tk.GROOVE, command = lambda row = row,\
column = column:gridclick(row, column),\
font = ('Helvetica', '12')) for column in range(N)] for row in range(N)]
lambda：lambda是定義了匿名函數。一般我們用lambda來定義單行函數比如
>>> lambda x : x + 1 (1)
2
這里第一個x代表函數的變量，冒號后面表示函數表達式或者單行函數所要調用的東西，也就是說這里的用法相當於定義了：
def g(x):
return x + 1
我們源代碼上如此用法實際上是為了方便調用函數，可以用方括號內所定義的變量來作為形參調用函數。
不過在上述代碼中，我們numberclick，gridclick函數還未編寫，按鈕的功能函數還未完善。革命尚未完成，同志還需努力
二、內部構造架構
1.numberclick -- 選項架構
我們的期望效果是點擊選項架構后，再點擊大九宮格中的某個格子時，將選項中的數字填入其大九宮格格子中。那我們可以讓程序記住我們選項中選的數字，然后再填入。我們numberclick就是用來記錄選中的數字的
def numberclick(selectionbutton):
# selectionbutton是我們點中的Button類
for i in range(N):
selections[i]["relief"] = tk.RAISED
# 先將所有數字按鈕和控制按鈕恢復狀態
erase["relief"] = tk.RAISED
# 恢復刪除按鈕顯示狀態
selectionbutton["relief"] = tk.SOLID
# 將點擊的數字按鈕設置成SOLID
這時，我們就將我們選中的格子用SOLID的方式記錄下來，方便我們填數
2.gridclick -- 大九宮格架構
選擇所需填的數以后，我們在點擊大九宮格的格子時，就可以將標記過的選項數字填入其中。
def gridclick(row, column):
number = ''
# 一般首次點擊選項之前都沒有可選的number，那么初始化為''
for i in range(N):
if selections[i]["relief"] == tk.SOLID:
number = '%d' % (i + 1)
break
# 這一for循環尋找選項中的標記項，然后將其下標+1（下標為0-8，我們數字實為1-9）作為待填項，注意我們之前用的時StringVar()，所有我們此時要修改也是str類型的，所以轉換成str
gridvar[row][column].set(number)
# 將大九宮格對應行列的StringVar()類改為number
if number == '':
layout[row][column] = 0
# 當然，如果沒有數的話強制轉換是肯定不行的
else :
layout[row][column] = int(number)
# 這里layout表示現在的情況，這是我們定義的全局變量，以int記錄，方便計算和判重
我們把上面兩個函數放入代碼中，運行效果如下：
3.eraseclick -- 刪除鍵功能架構
def eraseclick(event):
for i in range(N):
selections[i]["relief"] = tk.RAISED
# 點擊刪除后會將所有標記去掉，這樣在填數的時候number變量為空
erase.bind("<Button-1>", eraseclick)
erase 是我們上文的所講的Button控件，bind是將其他函數和控件綁定在一起的函數。其參數中 "<Button-1>" 表示左鍵點擊， "<Button-2>" 指右鍵點擊。也就是說，當我左鍵點擊刪除鍵時，程序運行eraseclick函數。
4.checkclick -- 核查功能架構
def checkclick(event):
correct = verify()
if correct:
showinfo('核查結果', '答案正確')
print("答案正確")
else:
showinfo('核查結果', '答案不正確')
print("答案不正確")
check.bind("<Button-1>", checkclick)
注意：這里的最后一句是函數外的。這句話相當於初始化，一定不要將此句錯縮進進函數中
verify()是一個返回Bool值的自定義函數，表示我們的填入是否是正確的。
這里涉及showinfo()函數，這是跳出一個提示窗口，其中形參第一個是窗口名稱，第二個是提示內容，效果如下：
4.readlayout -- 讀入架構
我們做數獨肯定不是一張空空的表格來讓我們填的，而是有初始定下的幾個數字。我們可以將題目提前存在文件中（這里我們將文件命名為"sodoku.txt"，儲存方式如下：
8
36
7 9 2
5 7
457
1 3
1 68
85 1
9 4
首先我們打開文件，這里我們直接將文件名儲存在filename變量中作為參數。並將其以行讀入成列表：
layoutfile = open(filename, 'r')
lines = layoutfile.readlines()
隨后我們逐行操作，先把每行的'\n'去掉，然后對行內每個字符進行統計和存儲。注：可能存在一行中沒有數字的可能，所以要看本行是否有數字，最后返回其數組。完整代碼：
def readlayout(filename):
layoutfile = open(filename, 'r')
lines = layoutfile.readlines()
for row in range(N):
line = lines[row].strip('\n')
if line != '': # 除去空行情況
for i in range(len(line)):
if line[i] != '' and line[i] != ' ':
layout[row][i] = int(line[i])
return layout
我們顯示數字時，要把預先給出的數字做處理，使得其不能被改動。我們對每行每列的layout進行判定，若其中有數字，則將其性質該為不可變性（tk.DISABLED），其代碼如下：
def showlayout(layout, gridvar):
for row in range(N):
for column in range(N):
gridvar[row][column].set(str(layout[row][column]) if (layout[row][column] != 0) else '') # 將已經有的預填入表中
if layout[row][column] != 0:
grid[row][column]["state"] = tk.DISABLED
三、核查答案正確性：判重
我們現在可以填數字了，現在我們需要對答案進行正確性核查。我們要保證在同行，同列和同九宮中不重復數字為1~9。首先我們要分別取到各行，各列，各九宮的數字。我們分別用3個函數來判定行，列與和九宮中數的正確性，其返回值為一個Bool變量。
我們每行用切片的方式切出，然后將9個數sort一下，排序后應該一定是1，2，3，4，5，6，7，8，9。
def verifyrow(): # 按行取
correct = True
for row in range(N):
line = layout[row].copy()
line.sort()
if line != [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
correct = False
return correct
def verifycolumn(): # 按列取
correct = True
for column in range(N):
line = list((np.array(layout))[:, column])
line.sort()
if line != [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
correct = False
return correct
def verifyblock(): # 按九宮取
correct = True
for blockindex in range(N):
block = getblock(blockindex)
line = list((np.array(layout))[block[0] : block[1] + 1, block[2] : block[3] + 1].reshape(N))
# 這里是切片，切出對應行和列。然后將其重塑成一個一維數組，再轉成list方便sort
line.sort()
if line != [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
correct = False
return correct
def getblock(index): # 這個函數是用來獲得區塊所在的行的開始和結束，列的開始和結束
rowstart = index // 3 * 3
rowend = rowstart + 2
columnstart = index % 3 * 3
columnend = columnstart + 2
return rowstart, rowend, columnstart, columnend
最終我們將行，列，九宮所得的正確性綜合一下，確定最終核查結果，即：
def verify():
return verifyrow() & verifycolumn() & verifyblock()
這樣，我們就大體將主要的效果搞出來了。所有代碼綜合起來如下：
'''
writer : yizimi - yuanxin
Instructor : Mr. Mao, Palace of Tang Dynasty and CITers
'''
import tkinter as tk
import numpy as np
from tkinter.messagebox import showinfo
N = 9
layout = [[0 for j in range(N)] for k in range(N)]
root = tk.Tk()
root.title("數獨游戲")
frametop = tk.Frame(root)
gridvar = [[tk.StringVar() for column in range(N)] for row in range(N)]
frame = [tk.Frame(frametop) for row in range(N)]
grid = [[tk.Button(frame[row], width = 3, textvariable = gridvar[row][column],\
relief = tk.GROOVE, command = lambda row = row,\
column = column:gridclick(row, column),\
font = ('Helvetica', '12')) for column in range(N)] for row in range(N)]
for row in range(N):
for column in range(N):
grid[row][column].pack(side = tk.LEFT)
frame[row].pack(side = tk.TOP)
frametop.pack(side=tk.TOP, pady = 10)
framemiddle = tk.Frame(root)
selections = [tk.Button(framemiddle, width = 3, text = '%d' % number, relief = tk.RAISED,\
command = lambda number=number:numberclick(selections[number - 1]),\
font = ('Helvetica', '12')) for number in range(1, 10)]
for each in selections:
each.pack(side = tk.LEFT)
framemiddle.pack(side=tk.TOP, pady = 15)
framebottom = tk.Frame(root)
erase = tk.Button(framebottom, text = '刪除', relief = tk.RAISED,\
font = ('HeiTi', '14', 'bold'), width = 7, height = 1, bg = 'darkgreen', fg = 'white')
erase.pack(side = tk.LEFT, padx = 15)
check = tk.Button(framebottom, text = '核查', relief = tk.RAISED,\
font = ('HeiTi', '14', 'bold'), width = 7, height = 1, bg = 'darkblue', fg = 'white')
check.pack(side = tk.LEFT, padx = 15)
ok = tk.Button(framebottom, text = '退出', relief = tk.RAISED, command = exit,\
font = ('HeiTi', '14', 'bold'), width = 7, height = 1, bg = 'darkred', fg = 'white')
ok.pack(side = tk.LEFT, padx = 15)
framebottom.pack(side = tk.TOP, pady = 5)
def gridclick(row, column):
number = ''
for i in range(N):
if selections[i]["relief"] == tk.SOLID:
number = '%d' % (i + 1)
break
gridvar[row][column].set(number)
if number == '':
layout[row][column] = 0
else :
layout[row][column] = int(number)
def numberclick(selectionbutton):
for i in range(N):
selections[i]['relief'] = tk.RAISED
erase["relief"] = tk.RAISED
selectionbutton["relief"] = tk.SOLID
def eraseclick(event):
for i in range(N):
selections[i]['relief'] = tk.RAISED
def checkclick(event):
correct = verify()
if correct:
showinfo("核查結果", "答案正確")
print("correct")
else:
showinfo("核查結果", "答案不正確")
print("wrong")
check.bind("<Button-1>", checkclick)
def readlayout(filename):
layoutfile = open(filename, 'r')
lines = layoutfile.readlines()
for row in range(N):
line = lines[row].strip('\n')
if line != '':
for i in range(len(line)):
if line[i] != '' and line[i] != ' ':
layout[row][i] = int(line[i])
return layout
def showlayout(layout, gridvar):
for row in range(N):
for column in range(N):
gridvar[row][column].set(str(layout[row][column]) if (layout[row][column] != 0) else '')
if layout[row][column] != 0:
grid[row][column]["state"] = tk.DISABLED
def verifyrow():
correct = True
for row in range(N):
line = layout[row].copy()
line.sort()
if line != [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
correct = False
return correct
def verifycolumn():
correct = True
for column in range(N):
line = list((np.array(layout))[:, column])
line.sort()
if line != [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
correct = False
return correct
def verifyblock():
correct = True
for blockindex in range(N):
block = getblock(blockindex)
line = list((np.array(layout))[block[0] : block[1] + 1, block[2] : block[3] + 1].reshape(N))
line.sort()
if line != [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]:
correct = False
return correct
def getblock(index):
rowstart = index // 3 * 3
rowend = rowstart + 2
columnstart = index % 3 * 3
columnend = columnstart + 2
return rowstart, rowend, columnstart, columnend
def verify():
return verifyrow() & verifycolumn() & verifyblock()
erase.bind("<Button-1>", eraseclick)
layout = readlayout('sudoku.txt')
showlayout(layout, gridvar)
tk.mainloop()
# 但是還沒有結束哦，我們下一期講解如何自動填寫正確答案QwQ
upd.12.15: 圖形化界面數獨（GUI）（二）出現啦！想看下一期的同學可以繼續繼續學習辣！
參考文獻及網站：
[0].老師精彩的課上講解和資料（不方便透露其相關信息）
[1].https://blog.csdn.net/Eider1998/article/details/104725180/
[2].https://www.runoob.com/python/python-tk-frame.html