面向聰明小白的程式設計入門教程照貓畫貓(Part 3)

Python · 發表 2019-03-22 18:34:29

摘要：程式設計是一種自我挑戰。挑戰需要的是激情，激情需要的是能看到點滴的進步。大學四年，沒學會怎麼做一個能顯示“Hello World”的空窗體出來，日復一日地在命令列下研究演算法、資料結構、作業系統、編譯原理，到頭來還是一臉蒙逼。獨木舟還沒造出來，就去研究航母的核子發動機，連紙上談兵的趙括都笑了。...

程式設計是一種自我挑戰。挑戰需要的是激情，激情需要的是能看到點滴的進步。大學四年，沒學會怎麼做一個能顯示“Hello World”的空窗體出來，日復一日地在命令列下研究演算法、資料結構、作業系統、編譯原理，到頭來還是一臉蒙逼。獨木舟還沒造出來，就去研究航母的核子發動機，連紙上談兵的趙括都笑了。

我們的第一課，就是做一個有具體功能的，有一定實用性的Windows窗體應用程式出來，並且可以打包成.exe 可執行檔案給別人使用。有時候，囫圇吞棗，也不一定是貶義詞。

這個要做的軟體，我們稱之為“麥多文件轉換器”。具體的介紹、截圖和原始碼見Github專案主頁。Github是全球最大的開源軟體集散中心。

此軟體是我在業餘時間，花了七八個小時開發而成。之所以要花這麼長時間，是因為好多東西不熟或者忘了，我也是現學現賣。

1. 原始碼窺探

import os
import os.path
import platform
from subprocess import Popen, PIPE
from threading import Thread

from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtWidgets import *

label: QLabel
wnd: QMainWindow
currentFilename: str = None
dlg: QProgressDialog = None


def loadFile(filename):
if filename is None:
return
if platform.system() == "Windows":
filename = filename[1:]
global currentFilename
currentFilename = filename
label.setText("當前檔案: " + filename)
wnd.statusBar().showMessage("檔案載入成功: " + filename)


class Converter(QThread):
done = pyqtSignal(bool)

def __init__(self, fmt):
super().__init__()
self.fmt = fmt

def run(self):
fmt = self.fmt
fromFilename = currentFilename
toFilename = os.path.splitext(fromFilename)[0] + "." + fmt
args = ["pandoc", fromFilename]
if fmt == "pdf":
args.extend(["--pdf-engine", "wkhtmltopdf"])
args.extend(["-o", toFilename])
try:
from subprocess import STARTUPINFO, STARTF_USESHOWWINDOW
startupinfo = STARTUPINFO()
startupinfo.dwFlags |= STARTF_USESHOWWINDOW
except:
startupinfo = None
process = Popen(args=args, stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=PIPE, startupinfo=startupinfo)
err = process.communicate()[1].decode()
code = process.returncode
wnd.statusBar().showMessage(("轉換成功: " + toFilename) if code == 0 else "轉換失敗: " + err)
self.done.emit(True)


def convertFile(fmt):
if currentFilename is None:
return
global dlg
dlg = QProgressDialog(wnd)
dlg.setWindowTitle("轉換中...")
dlg.setMaximum(0)
dlg.setCancelButton(None)
dlg.setWindowFlags(Qt.Window | Qt.WindowTitleHint | Qt.CustomizeWindowHint)
dlg.setWindowModality(Qt.WindowModal)
dlg.show()
wnd.statusBar().showMessage("轉換中...")
global converter
converter = Converter(fmt)
converter.done.connect(dlg.close)
converter.start()


app = QApplication([])
wnd = QMainWindow()
wnd.resize(400, 400 * 0.618)
wnd.setAcceptDrops(True)
wnd.dragEnterEvent = lambda e: e.accept()
wnd.dropEvent = lambda e: print(e.mimeData().urls())
wnd.dropEvent = lambda e: loadFile(next(iter([x.path() for x in e.mimeData().urls()]), None))
wnd.statusBar().showMessage("就緒.")
payload = QWidget()
label = QLabel("請拖入檔案.轉換後會自動覆蓋同名檔案,請謹慎使用")

buttons = QGridLayout()
mapper = QSignalMapper()
for idx, (k, v) in enumerate(dict(docx="Word", pdf="PDF", pptx="PowerPoint", html="HTML", mobi="Mobi", epub="EPUB").items()):
button = QPushButton(v)
button.setSizePolicy(QSizePolicy.Expanding, QSizePolicy.Expanding)
mapper.setMapping(button, k)
button.clicked.connect(mapper.map)
buttons.addWidget(button, idx / 3 + 1, idx % 3 + 1)
mapper.mapped["QString"].connect(convertFile)

layout = QVBoxLayout()
layout.addWidget(label)
layout.addLayout(buttons)
payload.setLayout(layout)
wnd.setCentralWidget(payload)
wnd.setWindowTitle("麥多文件轉換器")
wnd.show()
font = app.font()
font.setPointSize(font.pointSize() / 0.618)
app.setFont(font)
app.exec()

一共區區104行程式碼，就完成了整個軟體需要的全部功能。可見，程式設計並沒有想象中的那麼複雜，至少，不需要想象中那樣多的程式碼。

2. 下載原始碼

原始碼的下載連結。由於原始碼是個文字檔案，瀏覽器應該不會彈出下載提示框，需要我們按下Ctrl+S ，將此檔案儲存到本地。儲存位置放到桌面。儲存型別選擇所有檔案(*.*) 。

下載完成後，桌面上會出現一個Python（一種程式語言）原始碼檔案app.py ，請確保它的名字不是app.py.txt 。

滑鼠右鍵點選這個app.py ，選擇“用記事本開啟”，即可檢視原始碼。如果沒有此右鍵選單，開啟記事本，將檔案拖拽進記事本視窗即可。

3. 選擇文字編輯器

程式程式碼可以用記事本編寫，但是記事本不顯示程式碼行號，也沒有程式碼高亮，更沒有程式碼智慧提示等高階功能。所以，一般情況很少用記事本做開發（軟體開發，即程式設計）。

除了記事本，很多文字編輯器都支援程式碼高亮，比如來自灣灣的Notepad++ 和來自微軟的Visual Studio Code 。Notepad++ 主打小巧快捷方便，Visual Studio Code 主打功能豐富，外掛眾多，開箱即用，迷你IDE。建議兩者都安裝上，進行比較選擇。

這兩個編輯器的安裝方法：

choco install notepadplusplus
choco install vscode

安裝完成後，可以將程式碼檔案app.py 分別拖進Notepad++ 和Visual Studio Code ，看哪個更順眼就選用哪個。注意，以後的編碼並不會用這兩個軟體，而是要用真·宇宙第一的IDE：PyCharm。當然，這是後話了。

4. 安裝Python

麥多文件轉換器是用Python 程式語言編寫的。Python是一個比較流行的高階程式語言，作者來自荷蘭。

Python有2和3兩個版本，而且他們之間的相容性非常差。現在，新版的Python3已經普及了，一般情況下是沒有必要再學Python2了。但是，在網上搜索相關資料的時候，要注意這個版本。

在命令列下安裝Python:choco install python 。這個過程可能會特別慢，此時可以穿牆重新執行命令，或者直接官網下載安裝包執行。

Python安裝完成後，在命令列下執行python ，驗證是否安裝成功。如果Chocolatey 提示Python已安裝成功，但是執行python 命令可能會報錯：”‘python’ 不是內部或外部命令，也不是可執行的程式或批處理檔案。”。注意，此時報錯才正常。因為當前的PATH 環境變數裡，沒有Python可執行檔案所在的目錄。雖然Chocolatey 已經將Python需要的PATH 環境變數改好了，但我們的虛擬終端cmd 還沒有意識到，它開始執行時載入的環境變數並不會自動更新。此時，在同一個終端（不同終端的環境相互獨立，修改一個終端的環境變數，不會影響到其他已經開啟的終端）下執行命令refreshenv ，即可重新整理當前環境，讓虛擬終端更新儲存的環境變數。

5. Python互動式環境

如果一切正常，此時執行命令，應該可以看到如下的Python互動(輸入一句執行一句)環境。

C:\Users\Administrator>python
Python 3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC v.1916 64 bit
(AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

輸入2 ** 10 ，回車，應該能看到輸出為1024 。此處，** 是求冪運算子。可見，Python可以直接當一個命令列下的計算器使用。

>>> 2 ** 10
1024
>>>

再輸入exit() ，回車，即可退出Python控制檯。注意，括號要輸入英文半形，因為Python是一門國際化的程式語言，不可能遷就這邊14億的玻璃心。

C:\Users\Administrator>python
Python 3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC v.1916 64 bit
(AMD64)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> 2 ** 10
1024
>>> exit()

C:\Users\Administrator>

6. 執行我們的Python程式

如果我們的Python程式安裝得完全正常的話，應該可以雙擊執行。但是，如果程式有異常，很可能會只有一個黑屏一閃而過，不知道發生了什麼。所以，我們需要換種執行方法。

在桌面上按住Shift 鍵右擊滑鼠，選擇在此處開啟命令視窗 ，會開啟一個控制檯視窗，並且這個控制檯下的當前目錄（專業術語叫當前工作目錄）就是桌面（桌面也是Windows系統的一個資料夾）。確保當前命令提示符為C:\Users\Administrator\Desktop> ，這樣Python 才能找到我們要執行的檔案。

在這個命令列下鍵入python app.py ，回車，應該會報出如下異常(錯誤資訊):

C:\Users\Administrator\Desktop>python app.py
Traceback (most recent call last):
File "app.py", line 7, in <module>
from PyQt5.QtCore import *
ModuleNotFoundError: No module named 'PyQt5'

注意，異常不一定是壞事，異常有時候正是程式設計師所期望的。比如，以上的異常完全正常，因為我們的程式的執行環境還缺少一些必要的東西。

7. 關於模組

一個好的程式設計師，肯定擅長在合適的場景選擇使用合適的工具。我們要寫的程式是一個圖形介面程式，然而，Windows只對（也只能對）C語言和組合語言開放了圖形介面的相關介面。因此，一個Python程式是不能直接呼叫系統介面的。Python提供了Windows介面呼叫的相關模組，但是這些模組只能用於Windows作業系統。為了照顧蘋果使用者，我們需要讓我們的應用程式可以跨作業系統（跨平臺）執行。

理論上，我們可以分別呼叫Windows和macOS的底層API，寫一個通用的程式出來。但是，這個工作量太大，不是一般人更不是小白能Hold住的。因此，我們選用第三方開發的圖形介面模組來進行我們的介面開發。在這裡，我們選擇的是來自前諾基亞公司的PyQt5 模組。

除了圖形介面模組，Python中還有用於處理檔案、網路等功能的各種模組。除了官方的模組，還有第三方開發的模組（任何人都可以開發併發布Python模組）。使用模組，可以遮蔽掉那些我們不關心的底層實現細節，快速開發我們需要的功能。

在Windows上，我們可以用Chocolatey 管理軟體包。在Python中，我們需要用PIP 來管理Python模組。PIP 不僅能安裝我們需要的模組，也能自動處理模組間的依賴關係。

在命令列下執行pip install PyQt5 ，即可自動安裝我們需要的圖形模組PyQt5。同理於Chocolatey ，我們也可以使用命令pip search pyqt 搜尋相關的模組。

PyQt5 安裝好後，繼續執行命令python app.py 。此時，應該可以看到應用窗體。這個窗體已經做好了自適應佈局，可以隨意拉伸縮放。拖入一個Word文件，點選PDF ，將這個Word文件轉為PDF格式。此時，程式應該會奔潰，介面應該會消失。

這次的程式奔潰非常正常，因為我們的應用的執行環境還缺少一些必要的依賴。我們做的應用是一個文件轉格式應用。文件轉格式，是一個很有技術含量，同時又十分枯燥的任務。所以，我們選擇使用第三方的工具在後臺幫我們轉。

我選擇使用pandoc 來轉換文件格式。pandoc 轉HTML格式沒問題，但是轉PDF 的話，它本身並不會，需要依賴其他的轉PDF工具。我配置的是一個比較小巧的wkhtmltopdf 。pandoc 和wkhtmltopdf 都可以通過Chocolatey 安裝：

choco install pandoc
choco install wkhtmltopdf

安裝完成後，再執行文件轉換，應該會提示轉換成功，並在當前目錄下生成轉換好的檔案。

8. 自用開發好的軟體

我們開發好的軟體，不可能每次使用的時候都到命令列下打命令吧。好在正常安裝了Python之後，.py 檔案就是可執行檔案了，會自動呼叫Python來執行我們的程式。但是，直接執行.py 檔案，會帶出一個控制檯視窗，用以顯示程式日誌。這個控制檯視窗非常扎眼，將.py 檔案重新命名為.pyw (w表示Window)後，雙擊.pyw 檔案，就不會再拖出這個命令列視窗了。

9. 打包開發好的軟體

獨樂樂不如眾樂樂。做好的程式能在我們電腦上執行，但是到別人電腦上是不能直接跑的。我們不能要求別人去安裝Python、安裝PyQt5、安裝pandoc、安裝wkhtmltopdf，尤其是這個別人是客戶的時候。所以，我們需要把程式程式碼和全部的依賴打包到一個可執行檔案裡面。這樣，只需要把這個.exe 傳送給別人，別人就可以直接雙擊運行了。

Python是一門指令碼語言，用它寫的程式不能直接執行，需要Python直譯器來一行程式碼一行程式碼地順序解釋執行。打包應用，至少要把Python直譯器打包到.exe 裡面。

Python官方不提供打包工具，因此，我們需要用到第三方的模組PyInstaller 。打命令pip install pyinstaller 安裝。這是一個可執行模組，可以直接執行。

PyInstaller安裝完成後，執行命令pyinstaller --onefile app.py ，即可將app.py 打包到dist\app.exe 。

此時，雙擊這個.exe ，程式正常執行，功能也沒問題。但是，這個軟體在別的電腦上還是沒法正常工作的。因為pandoc 和wkhtmltopdf 還沒有打包進去。不過，我也不清楚怎麼打包外部的.exe ，姑且先把pandoc.exe 和wkhtmltopdf.exe 放到app.exe 目錄下，將整個目錄打包成一個壓縮包吧。至少使用者解包後，執行app.exe ，還是能找到這兩個依賴的。

pandoc 和wkhtmltopdf 的安裝位置：

C:\Users\Administrator\AppData\Local\Pandoc\pandoc.exe
C:\Program Files\wkhtmltopdf\bin\wkhtmltopdf.exe

文章首發:https://baijifeilong.github.io

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