在PyQt5设计的GUI界面中显示matplotlib绘制的图形

阅读原文时间：2021年04月23日阅读：1

一、matplotlib如何嵌入PyQt5中？

通过matplotlib.backends.backend_qt5agg类连接PyQt5。在实际代码中，我们需要在引用部分加入内容：

import matplotlib
matplotlib.use("Qt5Agg")  # 声明使用QT5
from matplotlib.backends.backend_qt5agg import FigureCanvasQTAgg as FigureCanvas
from matplotlib.figure import Figure
import matplotlib.pyplot as plt

二、如何使用FigureCanvas和Figure类

在使用FigureCanvas和Figure类创建plot绘制窗口时设计的相关内容可参考：
【matplotlib.figure类】https://matplotlib.org/api/figure_api.html
【backend类】https://matplotlib.org/api/index_backend_api.html
其中构造函数Figure()用来创建一个类似Matlab的figure()或matplotlib.pyplot的figure()。

class matplotlib.figure.Figure(figsize=None, dpi=None,
 facecolor=None, edgecolor=None, linewidth=0.0,
tight_layout=None, constrained_layout=None)
例如：
width=5, height=4, dpi=100
self.fig = Figure(figsize=(width, height), dpi=dpi)
其中：width，height,为窗口尺寸，5英寸*4英寸，分辨率为dpi=100

另外一个函数是：add_subplot(221)
它是用来创建子图，如图matlab的subplot(2,2,1),表示共有4个子图，当前为第一个子图。具体应用如下：

sefl.axes = self.fig.add_subplot(221）

然后在self.axes中绘制图形如下：

t = np.arange(0.0, 3.0, 0.01)
s = np.sin(2 * np.pi * t)
self.axes.plot(t, s)

=============================================
上述介绍的是使用Figure和subplot如何绘制图形，图形是可以绘制了，但是怎么将其在Gui界面控件中显示呢？

三、如何将图形显示在Gui控件上？

图形：正弦曲线，使用Figure实现的self.axes.plot(t, s)
GUi：Widget、Dialog和MainWindow三种窗口类型
控件（部件）：
1）QTabWidget()部件的页面上
2）QGraphicsView图形视图
3）QgroupBox组框控件
4）还有其他可以作为Ui容器的控件都可以
【因为创建的Figure本身是一个部件，它也是PyQt中的Widget，所以我们只需要将创建的图形添加到GUI界面中的容器控件中即可显示图形。】

# -*- coding: utf-8 -*-
# Form implementation generated from reading ui file 'testplot2pyqt5.ui'
# Created by: PyQt5 UI code generator 5.10
# WARNING! All changes made in this file will be lost!

from PyQt5 import QtCore, QtGui, QtWidgets

class Ui_Dialog(object):
    def setupUi(self, Dialog):
        Dialog.setObjectName("Dialog")
        Dialog.resize(718, 515)
        self.buttonBox = QtWidgets.QDialogButtonBox(Dialog)
        self.buttonBox.setGeometry(QtCore.QRect(370, 470, 341, 32))
        self.buttonBox.setOrientation(QtCore.Qt.Horizontal)
        self.buttonBox.setStandardButtons(QtWidgets.QDialogButtonBox.Cancel|QtWidgets.QDialogButtonBox.Ok)
        self.buttonBox.setObjectName("buttonBox")
        self.widget = QtWidgets.QWidget(Dialog)
        self.widget.setGeometry(QtCore.QRect(10, 10, 691, 451))
        self.widget.setObjectName("widget")
        self.groupBox = QtWidgets.QGroupBox(self.widget)
        self.groupBox.setGeometry(QtCore.QRect(0, 0, 691, 451))
        self.groupBox.setObjectName("groupBox")

        self.retranslateUi(Dialog)
        self.buttonBox.accepted.connect(Dialog.accept)
        self.buttonBox.rejected.connect(Dialog.reject)
        QtCore.QMetaObject.connectSlotsByName(Dialog)

    def retranslateUi(self, Dialog):
        _translate = QtCore.QCoreApplication.translate
        Dialog.setWindowTitle(_translate("Dialog", "Dialog"))
        self.groupBox.setTitle(_translate("Dialog", "GroupBox_Matplotlib的图形显示："))

下面另新建一个python文件用于写主函数部分，具体代码如下：

#-*-coding:utf-8-*-
from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtGui import *
from PyQt5.QtWidgets import *
import sys
import numpy as np
from testplot2pyqt5 import Ui_Dialog

import matplotlib
matplotlib.use("Qt5Agg")  # 声明使用QT5
from matplotlib.backends.backend_qt5agg import FigureCanvasQTAgg as FigureCanvas
from matplotlib.figure import Figure
import matplotlib.pyplot as plt

#创建一个matplotlib图形绘制类
class MyFigure(FigureCanvas):
    def __init__(self,width=5, height=4, dpi=100):
        #第一步：创建一个创建Figure
        self.fig = Figure(figsize=(width, height), dpi=dpi)
        #第二步：在父类中激活Figure窗口
        super(MyFigure,self).__init__(self.fig) #此句必不可少，否则不能显示图形
        #第三步：创建一个子图，用于绘制图形用，111表示子图编号，如matlab的subplot(1,1,1)
        self.axes = self.fig.add_subplot(111)
    #第四步：就是画图，【可以在此类中画，也可以在其它类中画】
    def plotsin(self):
        self.axes0 = self.fig.add_subplot(111)
        t = np.arange(0.0, 3.0, 0.01)
        s = np.sin(2 * np.pi * t)
        self.axes0.plot(t, s)
    def plotcos(self):
        t = np.arange(0.0, 3.0, 0.01)
        s = np.sin(2 * np.pi * t)
        self.axes.plot(t, s)


class MainDialogImgBW(QDialog,Ui_Dialog):
    def __init__(self):
        super(MainDialogImgBW,self).__init__()
        self.setupUi(self)
        self.setWindowTitle("显示matplotlib绘制图形")
        self.setMinimumSize(0,0)

        #第五步：定义MyFigure类的一个实例
        self.F = MyFigure(width=3, height=2, dpi=100)
        #self.F.plotsin()
        self.plotcos()
        #第六步：在GUI的groupBox中创建一个布局，用于添加MyFigure类的实例（即图形）后其他部件。
        self.gridlayout = QGridLayout(self.groupBox)  # 继承容器groupBox
        self.gridlayout.addWidget(self.F,0,1)

        #补充：另创建一个实例绘图并显示
        self.plotother()

    def plotcos(self):
        t = np.arange(0.0, 5.0, 0.01)
        s = np.cos(2 * np.pi * t)
        self.F.axes.plot(t, s)
        self.F.fig.suptitle("cos")
    def plotother(self):
        F1 = MyFigure(width=5, height=4, dpi=100)
        F1.fig.suptitle("Figuer_4")
        F1.axes1 = F1.fig.add_subplot(221)
        x = np.arange(0, 50)
        y = np.random.rand(50)
        F1.axes1.hist(y, bins=50)
        F1.axes1.plot(x, y)
        F1.axes1.bar(x, y)
        F1.axes1.set_title("hist")
        F1.axes2 = F1.fig.add_subplot(222)

        ## 调用figure下面的add_subplot方法，类似于matplotlib.pyplot下面的subplot方法
        x = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
        y = [23, 21, 32, 13, 3, 132, 13, 3, 1]
        F1.axes2.plot(x, y)
        F1.axes2.set_title("line")
        # 散点图
        F1.axes3 = F1.fig.add_subplot(223)
        F1.axes3.scatter(np.random.rand(20), np.random.rand(20))
        F1.axes3.set_title("scatter")
        # 折线图
        F1.axes4 = F1.fig.add_subplot(224)
        x = np.arange(0, 5, 0.1)
        F1.axes4.plot(x, np.sin(x), x, np.cos(x))
        F1.axes4.set_title("sincos")
        self.gridlayout.addWidget(F1, 0, 2)

if __name__ == "__main__":
    app = QApplication(sys.argv)
    main = MainDialogImgBW()
    main.show()
    #app.installEventFilter(main)
    sys.exit(app.exec_())

结果如下图：

例2，在上例基础上，添加一个TabWidget控件，将绘制的图形显示在Tabwidget控件中。【主要修改第六步即可】

#第五步：定义MyFigure类的一个实例
        self.F = MyFigure(width=3, height=2, dpi=100)
        #self.F.plotsin()
        self.plotcos()
        #**修改第六步**：在GUI的groupBox中创建一个布局，用于添加MyFigure类的实例（即图形）后其他部件。
        # self.gridlayout = QGridLayout(self.groupBox)  # 继承容器groupBox
        # self.gridlayout.addWidget(self.F,0,1)


        vlayout = QVBoxLayout(self.widget)   #在中心部件上创建一个布局添加TabWidget控件
        self.tabwidget = QTabWidget()  # 添加一个Tab控件用于存放显示图像的部件
        #下面这些属性设置可不要
        self.tabwidget.setTabsClosable(True)
        self.tabwidget.setUsesScrollButtons(True)
        self.tabwidget.setTabPosition(0)
        self.tabwidget.setElideMode(2)
        self.tabwidget.setMovable(True)
        self.tabwidget.resize(300, 500)

        vlayout.addWidget(self.tabwidget)

        self.gridlayout1 = QGridLayout(self.tabwidget)
        self.gridlayout1.addWidget(self.F,0,0)

结果：

例3 同样在例1基础上修改第六步，在GroupBox框中添加QGraphicsView视图窗口显示图形，具体修改如下：

"""修改第六步：在groupBox框中使用QGraphicsView控件来显示"""
        self.gridlayout = QGridLayout(self.groupBox)  # 继承容器groupBox
        self.graphicsview = QGraphicsView(self.groupBox)
        self.gridlayout.addWidget(self.graphicsview, 1, 0)

        self.scene = QGraphicsScene()  #创建一个场景
        self.scene.addWidget(self.F)   #将图形元素添加到场景中
        self.graphicsview.setScene(self.scene) #将创建添加到图形视图显示窗口
        self.graphicsview.show()       #显示

结果：