第1章 PyQt5入门
Python是一种语法简洁、功能强大的编程语言，它的应用方向很广，而GUI图形用户界面开发是Python的一个非常重要的方向，PyQt5作为一个跨平台、简单易用、高效的GUI框架，是使用Python开发GUI程序时最常用的一种技术。本章将对Python与PyQt5进行介绍。
1.1 Python语言介绍
1.1.1 了解Python
Python，本义是“蟒蛇”。1989年，荷兰人Guido van Rossum发明了一种面向对象的解释型高级编程语言，将其命名为Python，标志如图1.1所示。Python的设计哲学为优雅、明确、简单，实际上，Python始终贯彻着这一理念，以至于现在网络上流传着“人生苦短，我用Python”的说法。由此可见，Python有着简单、开发速度快、节省时间和容易学习等特点。
图1.1 Python的标志
Python是一种扩充性强大的编程语言，它具有丰富和强大的库，能够把使用其他语言（尤其是C/C++）制作的各种模块很轻松地联结在一起，所以Python常被称为“胶水”语言。
1991年，Python的第一个公开发行版问世。从2004年开始，Python的使用率呈线性增长，逐渐受到编程者的欢迎和喜爱。最近几年，伴随着大数据和人工智能的发展，Python语言越来越火爆，也越来越受到开发者的青睐，如图1.2所示是截至2020年3月的最新一期TIBOE编程语言排行榜，Python排在第3位。
图1.2 2020年3月TIBOE编程语言排行榜
1.1.2 Python的版本
Python自发布以来，主要有3个版本：1994年发布的Python 1.x版本（已过时）、2000年发布的Python 2.x版本（2020年3月已经更新到Python 2.7.17）和2008年发布的3.x版本（2020年6月已经更新到Python 3.8.3）。
1.1.3 Python的应用领域
Python作为一种功能强大的编程语言，因其简单易学而受到很多开发者的青睐。那么Python的应用领域有哪些呢？概括起来主要有以下几个方面。
Web开发
大数据处理
人工智能
自动化运维开发
云计算
爬虫
游戏开发
例如，我们经常访问的集电影、读书、音乐于一体的创新型社区豆瓣网、国内著名网络问答社区知乎、国际上知名的游戏Sid Meier's Civilization（文明）等都是使用Python开发的。这些网站和应用的效果如图1.3～图1.5所示。
图1.3 豆瓣网首页
图1.4 知乎
很多的知名企业都将Python作为其项目开发的主要语言，比如世界上最大的搜索引擎Google公司、专注编程教育二十年的明日科技、世界最大的短视频网站YouTube和覆盖范围最广的社交网站Facebook等，如图1.6所示。
图1.5 Sid Meier's Civilization（文明）游戏
图1.6 应用Python的公司
说明
Python语言不仅可以应用到网络编程、游戏开发等领域，还在图形图像处理、智能机器人、爬取数据、自动化运维等多方面崭露头角，为开发者提供简约、优雅的编程体验。
1.2 GUI与PyQt5
Python是一门脚本语言，它本身并不具备GUI开发功能，但是由于它强大的可扩展性，现在已经有很多种GUI模块库可以在Python中使用，而这其中，PyQt5无疑是最强大、开发效率最高的一种，本节将对GUI及PyQt5进行介绍。
1.2.1 GUI简介
GUI，又称图形用户接口或者图形用户界面，它是Graphical User Interface的简称，表示采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
GUI是一种人与计算机通信的界面显示格式，允许用户使用鼠标等输入设备对计算机进行操作。比如Windows操作系统就是一种最常见的GUI程序，另外，我们平时使用的QQ、处理表格用的Excel、处理图片用的美图秀秀、观看视频时使用的优酷等，都是GUI程序，如图1.7～图1.10所示。
图1.7 QQ软件
图1.8 Office办公软件之Excel
图1.9 美图秀秀软件
图1.10 优酷视频播放软件
1.2.2 什么是PyQt5
PyQt是基于Digia公司强大的图形程序框架Qt的Python接口，由一组Python模块构成，它是一个创建GUI应用程序的工具包，由Phil Thompson开发。
自从1998年首次将Qt移植到Python上形成PyQt以来，已经发布了PyQt3、PyQt4和PyQt5等3个主要版本，目前的最新版本是PyQt 5.14。PyQt5的主要特点如下：
对Qt库进行完全封装。
使用信号／槽机制进行通信。
提供了一整套进行GUI程序开发的窗口控件。
本身拥有超过620个类和近6000个函数及方法。
可以跨平台运行在所有主要操作系统上，包括UNIX、Windows和Ma cOS等。
支持使用Qt的可视化设计器进行图形界面设计，并能够自动生成Python代码。
说明
（1）PyQt5不向下兼容PyQt4，而且官方默认只提供对Python 3.x的支持，如果在Python 2.x上使用PyQt5，需要自行编译，因此建议使用Python 3.x+PyQt5开发GUI程序。
（2）PyQt5采用双许可协议，即GPL和商业许可，自由开发者可以选择使用免费的GPL协议版本，而如果准备将PyQt5用于商业，则必须为此交付商业许可费用。
技巧
GPL协议是GNU General Public License的缩写，它是GNU通用公共授权非正式的中文翻译。使用GPL协议，表示软件版权属于开发者本人，软件产品受国际相关版权法的保护，允许其他用户对原作者的软件进行复制或发行，并且可以在更改之后发行自己的软件，但新软件在发布时也必须遵守GPL协议，不可以对其进行其他附加限制。这里需要说明的一点是，使用GPL协议的软件，不能申请软件产品专利，也就不存在“盗版”的说法。
1.2.3 PyQt5与Qt的关系
Qt（中国区官网：https://www.qt.io/cn）是1991年由挪威的Trolltech公司（奇趣科技）开发的一个基于C++的跨平台GUI库，它包括跨平台类库、集成开发工具和跨平台的IDE。
2008年6月，奇趣科技公司被诺基亚公司收购，Qt成为诺基亚旗下的编程语言工具，从2009年5月发布的Qt 4.5版本开始，诺基亚公司内部Qt源代码库开源。
2011年，芬兰的一家IT业务供应商Digia从诺基亚公司手中收购了Qt的商业版权，而到2012年8月，Digia又从诺基亚公司手中全面收购了Qt的软件业务，并于2013年7月3日正式发布Qt 5.1版本，截至2020年3月，Qt的最新版本为5.14。
Qt的发展历程如图1.11所示。
而PyQt（官网：https://www.riverbankcomputing.com/）则是将Python与Qt融为一体，也就是说，PyQt允许使用Python语言调用Qt库中的API，这样做的最大好处就是在保留了Qt高运行效率的同时，大大提高了开发效率。因为，相对于C++语言来说，Python语言的代码量、开发效率都要更高，而且其语法简单、易学。PyQt对Qt做了完整的封装，几乎可以用PyQt做Qt能做的任何事情。
由于目前最新的PyQt版本是5.14，所以习惯上称PyQt为PyQt5。
图1.11 Qt发展历程
综上所述，PyQt就是使用Python对Qt进行了封装，而PyQt5则是PyQt的一个版本，它们的关系如图1.12所示。
图1.12 PyQt5与Qt的关系
1.2.4 PyQt5的主要模块
PyQt5中有超过620个类，它们被分布到多个模块，每个模块侧重不同的功能。如图1.13所示为PyQt5模块中的主要类及其作用，在使用PyQt5开发GUI程序时，经常会用到这些类。
图1.13 PyQt5模块中的主要类及其作用
图1.14展示了PyQt5中的主要模块及其作用。
说明
图1.14中标
的表示常用的PyQt5模块。
技巧
（1）图1.14中提到QtSvg模块主要提供了可用于显示SVG矢量图形文件的类，那么什么是SVG文件呢？SVG是一种可缩放的矢量图形，它的英文全称为Scalable Vector Graphics，是一种用于描述二维图形和图形应用程序的XML语言。SVG图像非常适合于设计高分辨率的Web图形页面，用户可以直接用代码来描绘图像，也可以用任何文字处理工具打开SVG图像，而且可以通过改变部分代码来使图像具有交互功能，并能够随时插入HTML中通过浏览器来观看。
（2）PyQt5的官方帮助地址为：https://www.riverbankcomputing.com/static/Docs/PyQt5/，这是官方提供的在线英语帮助，如果读者有需要，可以查看。
图1.14 PyQt5的主要模块及作用
1.2.5 其他常用GUI开发库
除了PyQt5之外，Python还支持很多可以开发GUI图形界面程序的库，如Tkinter、Flexx、wxPython、Kivy、PySide、PyGTK等，下面对它们进行简单介绍。
1．Tkinter
Tkinter又称“Tk接口”，是一个轻量级的跨平台图形用户界面（GUI）开发工具，是Tk图形用户界面工具包标准的Python接口，可以运行在大多数Unix、Windows和Ma cOS系统中，而且Tkinter是安装Python解释器时自动安装的组件，Python的默认IDLE就是使用Tkinter开发的。
2．Flexx
Flexx是用于创建图形用户界面（GUI）的纯Python工具箱，该工具箱使用Web技术进行渲染。作为跨平台的Python工具，用户可以使用Flexx创建桌面应用程序和Web应用程序，同时可以将程序导出到独立的HTML文档中。
作为GitHub推荐的纯Python图形界面开发工具，它的诞生基于网络，已经成为向用户提供应用程序及交互式科学内容越来越流行的方法。
3．wxPython
wxPython是Python语言的一套优秀的GUI图形库，可以帮助开发人员轻松创建功能强大的图形用户界面的程序。同时wxPython作为优秀的跨平台GUI库wxWidgets的Python封装，具有非常优秀的跨平台能力，可以在不修改程序的情况下在多种平台上运行，支持Windows、Mac OS及大多数的Unix系统。
4．Kivy
Kivy是一款用于跨平台快速应用开发的开源框架，只需编写一套代码便可轻松运行于各大移动平台和桌面上，如Android、iOS、Linux、Ma cOS和Windows等。Kivy采用Python和Cython编写。
5．PySide
PySide是跨平台的应用程序框架Qt的Python绑定版本，可以使用Python语言和Qt进行界面开发。2009年8月，PySide首次发布，提供和PyQt类似的功能，并兼容API。但与PyQt不同的是，它使用LGPL授权，允许进行免费的开源软件和私有的商业软件的开发；另外，相对于PyQt，它支持的Qt版本比较老，最高支持到Qt 4.8版本，而且官方已经停止维护该库。
6．PyGTK
PyGTK是Python对GTK+GUI库的一系列封装，最经常用于GNOME平台上，虽然也支持Windows系统，但表现不太好，所以，如果在Windows系统上开发Python的GUI程序，不建议使用该库。
1.3 小结
本章主要对Python语言及PyQt5进行了介绍，要使用PyQt5开发程序，首先应该了解它，因此，本章首先对PyQt5程序开发的一些基本概念进行了介绍，包括GUI、Qt、PyQt5、PyQt5中的模块等；另外，还对Python中一些常用的其他GUI框架进行了介绍。对于本章知识，读者了解即可。