使用Python的Tkinter库创建GUI（附实例：回归）

我们前面介绍了树回归中的回归树和模型树 两种回归方式。
本节我们首先将树回归和标准回归进行比较，然后创建出一个GUI，通过交互的形式更好去观察模型树和回归树之间的奥秘。

1. 树回归与标准回归的比较
我们之前介绍过几种回归模型，为了比较哪种模型更好？一个比较客观的方法就是计算相关系数（ R2 $R^{2}$值）。该相关系数可以直接去调用Numpy库中的corrcoef(yHat, y, rowvar=0)来直接求解，其中yhat是预测值，y是实际值。
这里先通过一些函数实现给定输入进行预测，之后利用这些函数计算三种回归模型的回归误差，最后调用corrcoef来比较相关系数。

# 用树回归进行预测
def regTreeEval(model, inDat):
    """
    回归树，为了和模型数函数参数一致，我们输入两个参数，但是只使用一个.
    model为输入叶节点
    """
    return float(model)
def modeltreeEval(model, inDat):
    '模型树'
    n = np.shape(indat)[1] # 输入测试数据的列数
    X = np.mat(np.ones((1, n+1)))
    X[:, 1:n+1] = inDat
    return float(X * model)
def treeForeCast(tree, inData, modelEval=regTreeEval):
    """
    在给定树结构下，对于输入的单个数据点或者行向量，返回预测值。
    最后一个参数是指明对叶节点数据进行预测函数的引用（回归数或模型数）
    """
    if not isTree(tree):
        modelEval(tree, inData) # 如果不是树结构，就进行预测。
    if inData[tree['spInd']] > tree['spVal']:
        # 二元切分，阈值两边，一个走左子树，一个走右子树
        if isTree(tree['left']):
            return treeForeCast(tree['left'], inData, modelEval)
        else:
            return modelEval(tree['left'], inData)
    else:
        if isTree(tree['right']):
            return treeForeCast(tree['right'], inData, modelEval)
        else:
            return modelEval(tree['right'], inData)

def createForeCast(tree, testData, modelEval=regTreeEval):
    """
    实现整个预测集上的运算
    """
    m = len(testData)
    yHat = np.mat(np.zeros((m, 1)))
    for i in range(m):
        yHat[i, 0] = treeForeCast(tree, np.mat(testData[i]), modelEval)
    return yHat

结果为：：

我们知道相关系数越接近1越好，显然，模型树这一模型相比其他两个模型更好。
回归树，模型树的代码：
链接：http://pan.baidu.com/s/1slKsKXJ 密码：2ez4

2. 图形用户界面编程-Thinter的介绍
在回归树模型中，不同的参数ops，会有不同的树结构。但是每次在代码中手动调节ops，使得结果的分析显得困难。因此我们可以通过GUI来同时呈现数据和支持用户交互来更便捷的分析结果，也就是图形用户界面编程（GUI）。
Python默认的GUI工具集是Tk，我们可以通过Python接口Tkinter来使用Tk。Tkinter是Python默认的GUI库，它基于Tk工具集，后者最初是为工具命令语言（Tcl）设计的。
安装 Tkinter模块: 请参考 http://blog.csdn.net/xyqzki/article/details/38414433

2.1 Tkinter与Python编程

要创建并运行你的GUI程序，下面有5个基本步骤：
1 导入Tkinter模块
2 创建一个顶层窗口对象，来容纳你的整个GUI程序
3 在你的顶层窗口对象上（或者其中）创建所有的GUI模块（以及功能）
4 把这些GUI模块与底层代码相连接
5 进入主事件循环

在开始逐步介绍前，我们先从宏观上介绍下GUI程序开发。
在GUI程序中，会有一个顶层根窗口对象，它包含所有小窗口对象。它们共同构成了一个完整的GUI程序，（这些小窗口对象可以是文字标签、按钮、列表框等），这些独立的GUI构件称为：组件
所以在创建GUI程序时，首先要创建一个顶层窗口，这实际上是指需要一个放置所有组件的地方：
注 Python3.3版本 改成tkinter

import tkinter
top = tkinter.Tk()

其中，tkinter.Tk()返回的对象通常被称为根窗口。顶层窗口是指那些在程序中独立显示的部分，可以创建多个底层窗口，但是只有一个是根窗口。
组件： 可以是独立的也可以作为容器存在。如果一个组件包含其他组件，它就可以认为是这些组件的父组件。通常组件会有一些相应的行为，如按下按钮，文本款写入等。这种形式的用户行为被称为行为事件，而GUI程序对时间所采取的响应动作被称为回调。
用户操作从系统角度看都可以被看作是事件，GUI程序则是由这些伴随其始末的整套事件·体系所驱动，这个过程被称为事件驱动处理。
Tk有两个坐标管理器用来协助吧组件放在正确的位置上：（1）‘包’：packer （2）网格：grid
一旦决定好所有组件的尺寸和尺寸方式，它将为你在屏幕上放置他们。当这些组件（包括顶层窗口）最终显示在屏幕上时，GUI程序会进入一个“服务器式”的无限循环。这个无限循环包括等待GUI事件、处理事件、然后返回等待模式。等待下一个事件。对Tkinter而言：

tkinter.mainloop()

这通常是程序执行的最后一段代码。

2.2 Tk组件
我们前面提到所有的主要组件都建立在顶层窗口对象内。这个对象是由Tk类创建的。Tk目前有15种组件。

实例1

#! -*- coding: utf-8 -*-
"""
创建一个标签显示“hello world!”
"""
import tkinter as tk

top =tk.Tk()  # 创建一个顶层窗口
label = tk.Label(top, text='hello world!') # 创建标签
label.pack() # 指明用packer来管理和显示组件
tk.mainloop() #调用mainloop运行GUI程序

实例2

#! /usr/bin/env python
# -*- coding : utf-8 -*-
import tkinter as tk
top = tk.Tk() 
quit = tk.Button(top, text='hello world!', command=top.quit)
 #创建按钮组件，有一个额外的参数： tk.quit()方法，这将给按钮装一个回调函数。按钮按下（并释放后）整个程序退出
quit.pack()
tk.mainloop()

实例3

#! -*- coding: utf-8 -*-
"""
组合实例1和2
"""
import tkinter as tk

top =tk.Tk()  # 创建一个顶层窗口
label = tk.Label(top, text='hello world!') # 创建标签
label.pack() # 指明用packer来管理和显示组件

quit1 = tk.Button(top, text='QUIT1', command=top.quit, bg='red', fg='white') # 参数添加了背景和前景颜色
quit1.pack() # fill参数告诉packer让QUIT按钮填充水平方向的剩余空间 expand填充了水平方向的所有可视空间，并拉伸按钮到窗口的左右边界

quit2 = tk.Button(top, text='QUIT2', command=top.quit, bg='red', fg='white')
quit2.pack(fill="x")

quit3 = tk.Button(top, text='QUIT3', command=top.quit, bg='red', fg='white')
quit3.pack(fill="x", expand=0)

quit3_1 = tk.Button(top, text='QUIT3_1', command=top.quit, bg='red', fg='white')
quit3_1.pack(fill="x", expand=1)

quit4 = tk.Button(top, text='QUIT4', command=top.quit, bg='red', fg='white')
quit4.pack(fill="y", expand=1)

quit5 = tk.Button(top, text='QUIT5', command=top.quit, bg='red', fg='white')
quit5.pack(fill="both", expand=0)

quit6 = tk.Button(top, text='QUIT6', command=top.quit, bg='red', fg='white')
quit6.pack(fill="both", expand=1)

tk.mainloop() #调用mainloop运行GUI程序

分析：（pack 不同参数的效果）
当 expand全为0时：

当 expand全为1时：

对比全0和全1的结果，可知：
（1）expand默认值为0，（不使用额外的空间即其余的空白）
（2） 为0： 不用额外空间，都是最小的区域，只是在不同方向填充，从上到下排列
（3）为1（除 QUIT1）： 使用额外的空间，随着我们拉动窗口，始终填满窗口

再看代码中的结果：
QUIT1 ： pack() 全部默认参数，大小为容纳这个组件的最小区域。
QUIT2 : 在x方向填充，不使用额外空间
QUIT3 : 在x方向填充，不使用额外空间
QUIT3-1 : 在x方向填充，使用额外空间
QUIT4 : 在y方向填充，使用额外空间
QUIT5 : 在x,y方向都填充，不使用额外空间
QUIT6 : 在x,y方向都填充，使用额外空间

实例4

# 拖动滚动条，字体大小变化
import tkinter as tk

def resize(ev=None):  # 自己创建 回调函数
    label.config(font='Helvetica -%d bold' % scale.get()) # 设置Label文字的字体，字体大小为 scale滚动条的数字
top = tk.Tk()
top.geometry('960x540')  # 设置顶层窗口大小

label = tk.Label(top, text='Hello World!', font='Helvetica -18 bold')
label.pack(fill="y", expand=1)

scale = tk.Scale(top, from_=10, to=50, orient="horizontal", command=resize)
     #设置开始和结束值  注意from_的使用方式，在其后添加了"_"，避免与关键字from的冲突'
     #orient可能值为： horizontal or vertical
     #回调函数
scale.set(10)
scale.pack(fill="x")
tk.mainloop()

3. 实例（回归）来体验GUI
在下一篇介绍