Qt 6 for Python：PySide6 GUI應用開發指南

王維波，博士，中國石油大學（華東）教師，從事嵌入式系統開發、儀器設計的教學和科研工作。近年來已出版多部著作，均取得良好的銷量和口碑，包括《Python Qt GUI與數據可視化編程》《STM32Cube高效開發教程》《Qt 6 C++開發指南》。

栗寶鵑，博士，中水北方勘測設計研究有限責任公司高級工程師，主要從事工程勘察與地球物理探測中的數據處理、解譯及成像研究工作。

石翔，博士，中國石油大學（華東）教師，主要研究方向為智能結構與振動控制，長期致力於拉索、橋梁及車輛懸架系統的減振技術研究，在結構主動與半主動控制方面具有紮實的理論基礎，並具備豐富的嵌入式系統開發與智能控制應用經驗。

周學武，碩士，中水北方勘測設計研究有限責任公司高級工程師，主要從事企業數字化轉型研究與開發管理、數字化業務平臺建設和數據治理工作。

第1章　開發環境準備　1

1.1　Python和Qt簡介　1

1.1.1　Python和GUI應用開發　1

1.1.2　Qt簡介　2

1.1.3　Qt的Python綁定　2

1.1.4　本書開發環境使用的軟件和包　3

1.2　Python環境配置　3

1.2.1　下載和安裝Python　3

1.2.2　Python自帶的IDE——IDLE　4

1.3　PySide6的安裝與卸載　5

1.3.1　安裝PySide6　5

1.3.2　PySide6安裝後得到的工具軟件　6

1.3.3　卸載PySide6　7

1.4　Visual Studio Code安裝與Qt for Python設置　7

1.4.1　安裝VS Code　7

1.4.2　VS Code的基本使用　7

1.4.3　安裝Qt for Python擴展　10

1.4.4　設置Python擴展　11

1.4.5　設置Qt for Python擴展　11

1.5　Qt安裝與Qt開發套件　14

1.5.1　安裝Qt　15

1.5.2　Qt Creator中的開發套件　17

第2章　GUI應用設計原理　19

2.1　GUI應用的基本原理　19

2.1.1　創建一個GUI應用　19

2.1.2　GUI應用的基本程序框架　21

2.1.3　在窗口中顯示文字　22

2.2　使用UI文件的GUI應用設計　24

2.2.1　創建一個帶窗口UI的GUI應用　24

2.2.2　Qt Designer的基本使用　24

2.2.3　項目文件組成與程序原理　26

2.2.4　訪問界面中的組件　31

2.3　信號與槽　32

2.3.1　窗口UI可視化設計　32

2.3.2　界面組件布局管理　34

2.3.3　可視化設計信號與槽的連接　37

2.3.4　為組件的信號設計和連接槽函數　38

2.3.5　為應用設置圖標　42

2.4　設計和使用自定義信號　42

2.4.1　在VS Code中運行前文中的示例　42

2.4.2　編寫一個使用自定義信號的類　43

2.4.3　設計窗口UI　44

2.4.4　創建窗口業務邏輯類　46

2.4.5　信號與槽的特點　48

2.5　Qt Creator和VS Code組合開發Python GUI應用的方法　48

2.5.1　為什麼要組合使用Qt Creator和VS Code　48

2.5.2　在Qt Creator中進行UI設計　49

2.5.3　在VS Code中編寫Python程序　50

2.5.4　兩個單窗口GUI項目模板　54

2.6　從Qt C++類庫到PySide6　57

2.6.1　幫助信息的查找　57

2.6.2　正確導入模塊中的類　59

2.6.3　數據類型對應關系　60

2.6.4　部分類的接口函數的差異　62

第3章　常用界面組件的使用　63

3.1　界面組件概述　63

3.1.1　常用的界面組件　63

3.1.2　QWidget類的主要屬性和接口函數　67

3.2　布局管理　71

3.2.1　布局管理相關的類　71

3.2.2　布局可視化設計及其代碼原理　72

3.3　QLineEdit類的使用　76

3.3.1　QLineEdit類接口概述　76

3.3.2　輸入掩碼　78

3.3.3　驗證器　79

3.3.4　示例　83

3.4　常用的按鈕組件　87

3.4.1　各按鈕類的接口詳解　88

3.4.2　示例　89

3.5　QSpinBox類和QDoubleSpinBox類的使用　93

3.5.1　QSpinBox類和QDoubleSpinBox類接口概述　93

3.5.2　示例　94

3.6 滑動型數值輸入和顯示組件　96

3.6.1　各組件類的主要接口　96

3.6.2　示例　98

3.7　日期時間數據　99

3.7.1　表示日期時間數據的類　100

3.7.2　編輯日期時間數據的界面組件　104

3.7.3　示例　105

3.8　定時器和計時器　106

3.8.1　QTimer類　107

3.8.2　QElapsedTimer類　108

3.8.3　示例　108

3.9　QComboBox類的使用　111

3.9.1　QComboBox類接口概述　112

3.9.2　示例　114

3.10　基於QMainWindow類窗口的應用設計　116

3.10.1　QMainWindow類　117

3.10.2　UI可視化設計　119

3.10.3　QAction類　122

3.10.4　QToolBar類　124

3.10.5　QStatusBar類　124

3.10.6　混合式UI設計　125

3.10.7　QPlainTextEdit組件的使用　127

3.11　QToolButton類和QListWidget類的使用　130

3.11.1　UI可視化設計　130

3.11.2　QToolButton與界面補充創建　133

3.11.3　QList Widget類的接口及操作　135

3.11.4　創建快捷菜單　140

3.12　QTabWidget類的使用　141

3.12.1　QTabWidget類接口概述　142

3.12.2　UI可視化設計　144

3.12.3　示例功能實現　145

3.13　QDockWidget類的使用　148

3.13.1　QDockWidget類　149

3.13.2　QMainWindow中與停靠組件相關的接口　151

3.13.3　示例窗體UI可視化設計　153

3.13.4　示例功能實現　154

3.14　QTreeWidget類的使用　158

3.14.1　UI可視化設計　159

3.14.2　QTreeWidget類　161

3.14.3　QTreeWidgetItem類　164

3.14.4　示例中QTreeWidget組件的操作　166

3.14.5　用QLabel組件顯示圖片　172

3.14.6　示例中QDockWidget組件的操作　173

3.15　QTableWidget類的使用　174

3.15.1　QTableWidget類　174

3.15.2　QTableWidgetItem類　177

3.15.3　示例窗體UI可視化設計　178

3.15.4　示例功能實現　178

第4章　模型/視圖結構　187

4.1　模型/視圖結構概述　187

4.1.1　模型/視圖基本原理　187

4.1.2　模型　188

4.1.3　視圖　189

4.1.4　代理　189

4.1.5　模型/視圖結構的相關概念　189

4.1.6　QAbstractItemModel類　191

4.1.7　QAbstractItemView類　193

4.2　QStringListModel類和QListView類的使用　195

4.2.1　QStringListModel類　196

4.2.2　QListView類　196

4.2.3　示例功能實現　198

4.3　QStandardItemModel類和QTableView類的使用　201

4.3.1　QTableView類　201

4.3.2　QStandardItemModel類　203

4.3.3　QStandardItem類　205

4.3.4　QItemSelectionModel類　207

4.3.5　UI可視化設計　208

4.3.6　示例功能實現　209

4.4　自定義代理　215

4.4.1　自定義代理的功能　215

4.4.2　QStyledItemDelegate類　216

4.4.3　設計自定義代理類　217

4.4.4　使用自定義代理類　219

4.5　QFileSystemModel類和QTreeView類的使用　220

4.5.1　QFileSystemModel類　220

4.5.2　QTreeView類　222

4.5.3　示例功能實現　224

第5章　事件處理　227

5.1　Qt的事件系統　227

5.1.1　事件的產生和派發　227

5.1.2　事件類和事件類型　229

5.1.3　事件的處理　231

5.1.4　典型事件處理示例　232

5.2　事件與信號　236

5.2.1　QWidget.event()函數的作用　236

5.2.2　事件與信號編程示例　236

5.3　事件過濾器　238

5.3.1　事件過濾器的工作原理　239

5.3.2　事件過濾器編程示例　239

5.4　拖放事件與拖放操作　240

5.4.1　拖放操作相關事件　241

5.4.2　外部文件拖放操作示例　241

5.5　具有拖放操作功能的組件　244

5.5.1　示例功能概述　245

5.5.2　窗口初始化　245

5.5.3　拖放操作屬性的顯示　246

5.5.4　拖放操作屬性的設置　248

5.5.5　通過事件過濾器實現項的刪除　249

第6章　對話框與多窗口應用設計　250

6.1　標準對話框　250

6.1.1　QFileDialog對話框　251

6.1.2　QColorDialog對話框　253

6.1.3　QFontDialog對話框　254

6.1.4　QProgressDialog對話框　255

6.1.5　QInputDialog對話框　256

6.1.6　QMessageBox對話框　258

6.2　設計和使用自定義對話框　260

6.2.1　QDialog類　260

6.2.2　自定義對話框設計示例概述　261

6.2.3　主窗口的UI設計與初始化　263

6.2.4　TDialogSize對話框的設計和使用　265

6.2.5　TDialogHeaders對話框的設計和使用　267

6.2.6　TDialogLocate對話框的設計和使用　269

6.3　多窗口應用程序設計　271

6.3.1　窗口類重要特性的設置　272

6.3.2　多窗口應用示例概述　274

6.3.3　主窗口的UI設計和初始化　275

6.3.4　TFormDoc類窗口的設計和使用　276

6.3.5　TFormTable類窗口的設計和使用　279

6.4　MDI應用程序設計　281

6.4.1　QMdiArea類　282

6.4.2　QMdiSubWindow類　284

6.4.3　MDI應用設計示例　285

6.5　Splash窗口與登錄窗口　290

6.5.1　示例功能概述　290

6.5.2　TDialogLogin對話框的設計　290

6.5.3　TDialogLogin對話框的使用　294

第7章　文件操作和文件讀寫　296

7.1　文件操作相關類概述　296

7.1.1　輸入輸出設備類　296

7.1.2　文件讀寫操作類　297

7.1.3　特定格式文件的讀寫　297

7.2　目錄和文件操作　298

7.2.1　示例設計概述　299

7.2.2　QFile類　301

7.2.3　QFileInfo類　303

7.2.4　QDir類　304

7.2.5　QTemporaryDir類　307

7.2.6　QTemporaryFile類　308

7.2.7　QFileSystemWatcher類　309

7.3　讀寫文本文件　311

7.3.1　示例設計概述　312

7.3.2　用QFile類讀寫文本文件　312

7.3.3　用QSaveFile類保存文件　316

7.3.4　將QFile類和QTextStream類結合起來讀寫文本文件　317

7.4　讀寫二進制文件　320

7.4.1　基礎知識和工具軟件　320

7.4.2　QDataStream類　322

7.4.3　Qt預定義編碼方式讀寫文件　324

7.4.4　原始數據方式讀寫文件　333

7.4.5　比較與說明　342

第8章　數據庫　343

8.1　Qt數據庫編程概述　343

8.1.1　Qt SQL模塊　343

8.1.2　SQLite數據庫簡介　345

8.1.3　本章示例數據庫　346

8.2　QSqlTableModel類的使用　347

8.2.1　主要的類　348

8.2.2　示例UI設計和窗口初始化　353

8.2.3　打開數據庫和數據表　353

8.2.4　其他功能的實現　360

8.3　QSqlQueryModel類的使用　364

8.3.1　QSqlQueryModel類　364

8.3.2　使用QSqlQueryModel實現數據查詢　365

8.4　QSqlQuery類的使用　369

8.4.1　QSqlQuery類　369

8.4.2　示例　372

8.5　QSqlRelationalTableModel類的使用　380

8.5.1　數據表之間的關系　380

8.5.2　QSqlRelationalTableModel類的作用　381

8.5.3　QSqlRelationalTableModel類主要接口函數　382

8.5.4　示例設計　383

第9章　繪圖　387

9.1　QPainter繪圖　387

9.1.1　QPainter繪圖系統　387

9.1.2　創建示例　389

9.1.3　QPen類的主要功能　390

9.1.4　QBrush類的主要功能　391

9.1.5　漸變填充　393

9.1.6　QPainter繪制基本圖形　396

9.2　坐標系和坐標變換　400

9.2.1　坐標變換　400

9.2.2　坐標變換繪圖示例　401

9.2.3　視口和窗口　404

9.2.4　繪圖疊加的效果　406

9.3　設計和使用自定義界面組件　407

9.3.1　示例功能概述　407

9.3.2　設計自定義界面組件類TBattery　408

9.3.3　使用自定義界面組件　410

9.4　圖形/視圖架構　411

9.4.1　場景、視圖與圖形項　411

9.4.2　圖形/視圖架構的坐標系　413

9.4.3　圖形/視圖架構相關的類　414

9.4.4　示例　417

9.5　圖像處理和打印　422

9.5.1　圖像表示和圖像處理概述　422

9.5.2　QImage類　424

9.5.3　示例　429

9.5.4　打印功能的實現　434

第10章　二維圖表　439

10.1　Qt Charts模塊概述　439

10.1.1　一個簡單的繪圖程序　439

10.1.2　圖表的主要組成部分　441

10.2　圖表各部分的屬性設置　443

10.2.1　主窗口UI設計　444

10.2.2　QPen對象的屬性設置對話框設計　445

10.2.3　窗口類TMainWindow的初始化　446

10.2.4　圖表各組成部分的屬性設置　449

10.3　圖表交互操作　461

10.3.1　圖表交互操作概述　461

10.3.2　自定義圖表視圖類TChartView　463

10.3.3　主窗口UI設計和初始化　466

10.3.4　交互操作功能的實現　469

10.4　對數坐標軸和多坐標軸　473

10.4.1　示例功能概述　473

10.4.2　主窗口UI設計和初始化　474

10.4.3　載入數據文件並繪制曲線　475

10.5　各種柱狀圖和餅圖　477

10.5.1　主窗口設計和數據準備　478

10.5.2　柱狀圖　480

10.5.3　堆疊柱狀圖　485

10.5.4　百分比柱狀圖　487

10.5.5　餅圖　489

10.6　蠟燭圖和日期時間坐標軸　491

10.6.1　示例功能概述　491

10.6.2　繪制蠟燭圖用到的類　492

10.6.3　窗口UI設計和初始化　493

10.6.4　繪圖功能的實現　495

10.7　面積圖　498

10.7.1　面積圖簡介　499

10.7.2　窗口UI設計與初始化　500

10.7.3　繪圖功能的實現　501

10.8　極坐標圖　504

10.8.1　極坐標圖簡介　504

10.8.2　極坐標圖繪圖示例　505

第11章　三維數據可視化　510

11.1　三維數據可視化簡介　510

11.1.1　Qt Data Visualization模塊簡介　510

11.1.2　Qt Graphs模塊簡介　511

11.1.3　兩個模塊的比較　512

11.2　三維柱狀圖　512

11.2.1　示例功能概述　513

11.2.2　繪制三維柱狀圖　514

11.2.3　其他功能的實現　517

11.3　三維散點圖　524

11.3.1　繪制三維散點圖　524

11.3.2　散點數據管理　527

11.4　三維曲面圖　529

11.4.1　繪制一般的三維曲面圖　529

11.4.2　繪制三維地形圖　534

11.5　三維散點圖——基於Qt Graphs模塊　536

11.5.1　繪制三維散點圖　536

11.5.2　其他功能的實現　538

第12章　多媒體　541

12.1　多媒體模塊功能概述　541

12.2　播放音頻　543

12.2.1　QMediaPlayer類功能概述　543

12.2.2　基於QMediaPlayer類的音樂播放器　544

12.2.3　使用QSoundEffect播放音效文件　550

12.3　錄制音頻　550

12.3.1　QMediaRecorder類功能概述　550

12.3.2　錄制音頻示例　551

12.4　采集和播放原始音頻數據　556

12.4.1　QAudioSource類和QAudioSink類功能概述　556

12.4.2　示例功能概述　559

12.4.3　采集原始音頻數據　559

12.4.4　播放原始音頻數據　565

12.5　播放視頻　566

12.5.1　QMediaPlayer類播放視頻的功能概述　566

12.5.2　在QVideoWidget組件中播放視頻　567

12.5.3　在QGraphicsVideoItem組件中播放視頻　570

12.6　攝像頭的使用　571

12.6.1 攝像頭控制概述　572

12.6.2　示例功能和窗口UI設計　574

12.6.3　主窗口初始化和基本功能實現　575

12.6.4　拍照　579

12.6.5　錄像　580

第13章　其他工具軟件和技術　583

13.1　多語言界面　583

13.1.1　多語言界面設計概述　583

13.1.2　多語言界面設計示例　585

13.2　QSS定制界面　591

13.2.1　QSS的作用　591

13.2.2　QSS句法和規則　593

13.2.3　使用QSS　598

13.3　PySide6應用程序的發布　600

13.3.1　pyside6-deploy.exe功能簡介　600

13.3.2　應用程序發布示例　601