用Python編寫實時秒錶時鐘

一、介紹

秒錶是一種計時器，用於測量一段時間的長度，通常用於運動員的計時，比如賽跑、游泳和田徑比賽等。本文將介紹如何使用Python編寫一個實時的秒錶，可以隨時開始、暫停和重置。該秒錶使用Python的GUI工具包Tkinter編寫，並包括了一個計時器控制類和一個運行計時器的主函數。

二、Tkinter GUI編程

Tkinter是Python自帶的圖形用戶界面(GUI)工具包，可以用於創建窗口、標籤、按鈕等GUI組件，以及響應用戶的交互輸入。下面是一個使用Tkinter創建一個簡單窗口的示例：

from tkinter import *

window = Tk()

window.title("My Window")

window.geometry('350x200')

lbl = Label(window, text="Hello World")

lbl.grid(column=0, row=0)

window.mainloop()

上面的代碼使用Tkinter創建了一個窗口，標題為”My Window”，大小為350×200像素，並在窗口中添加了一個標籤，文本為”Hello World”。最後使用mainloop()函數來構建主窗口的事件循環。

三、計時器控制類的設計

計時器控制類是實現秒錶計時器的核心部分，包括開始、暫停和重置計時器等方法，以及處理計時器時間的內部函數。下面是計時器控制類的代碼：

import time

class Timer:
    def __init__(self):
        self._start_time = None
        self._paused_time = None
        self._paused = False
        
    def start(self):
        if self._start_time is None:
            self._start_time = time.time()
        elif self._paused:
            paused_time = time.time() - self._paused_time
            self._start_time += paused_time
            
        self._paused = False
            
    def pause(self):
        if not self._paused:
            self._paused_time = time.time()
            self._paused = True
            
    def reset(self):
        self._start_time = None
        self._paused_time = None
        self._paused = False
            
    def get_time(self):
        if self._start_time is None:
            return 0
        elif self._paused:
            return self._paused_time - self._start_time
        else:
            return time.time() - self._start_time

該類的初始化方法定義了三個變量，分別存儲了計時器的起始時間、暫停時間和暫停狀態。start()方法用於開始計時器，如果計時器未啟動，將起始時間設置為當前時間；如果計時器已經暫停，將暫停的時間加到起始時間上。pause()方法用於暫停計時器，如果計時器未暫停，則記錄暫停時間，並將暫停狀態設置為True。reset()方法用於重置計時器，將所有的時間變量重置為None，並將暫停狀態設置為False。get_time()方法返回當前計時器的時間，如果計時器未啟動，則返回0，如果計時器處於暫停狀態，則返回暫停時間與啟動時間之間的差異，否則返回當前時間與啟動時間之間的差異。

四、秒錶時鐘窗口的設計

這個秒錶時鐘窗口使用Tkinter創建，包括標籤、按鈕和計時器控件。下面是秒錶時鐘窗口的代碼：

from tkinter import *
import math

class Clock:
    def __init__(self, window, timer):
        self._window = window
        self._timer = timer
        
        self._window.title("Stopwatch")
        self._window.geometry('350x200')
        self._window.configure(background="black")
        
        self._lbl = Label(window, text="0:00.0", font=("Arial Bold", 50))
        self._lbl.configure(foreground="white", background="black")
        self._lbl.pack(pady=20)
        
        self._btn_frame = Frame(window)
        self._btn_frame.pack(side=TOP, pady=10)
        
        self._start_btn = Button(self._btn_frame, text="Start", font=("Arial", 20), command=self.start_timer)
        self._start_btn.pack(side=LEFT, padx=10)
        
        self._pause_btn = Button(self._btn_frame, text="Pause", font=("Arial", 20), command=self.pause_timer)
        self._pause_btn.pack(side=LEFT, padx=10)
        self._pause_btn.config(state=DISABLED)
        
        self._reset_btn = Button(self._btn_frame, text="Reset", font=("Arial", 20), command=self.reset_timer)
        self._reset_btn.pack(side=LEFT, padx=10)
        self._reset_btn.config(state=DISABLED)
        
        self._canvas = Canvas(window, width=200, height=200, background="white")
        self._canvas.pack(side=BOTTOM, pady=20)
        
        self._canvas.create_oval(50, 50, 150, 150, width=2, fill="white")
        self._canvas.create_text(100, 100, text="Start", font=("Arial", 15))
        
        self._tick_id = None
        
    def start_timer(self):
        self._timer.start()
        self._tick()
        self._start_btn.config(state=DISABLED)
        self._pause_btn.config(state=NORMAL)
        self._reset_btn.config(state=NORMAL)
        
    def pause_timer(self):
        self._timer.pause()
        self._stop_tick()
        self._start_btn.config(state=NORMAL)
        self._pause_btn.config(state=DISABLED)
        
    def reset_timer(self):
        self._timer.reset()
        self._lbl.config(text="0:00.0")
        self._canvas.delete(self._tick_id)
        self._tick_id = None
        self._start_btn.config(state=NORMAL)
        self._pause_btn.config(state=DISABLED)
        self._reset_btn.config(state=DISABLED)
        
    def _tick(self):
        self._lbl.configure(text=self._format_time(self._timer.get_time()))
        self._tick_id = self._canvas.create_arc(
            50, 50, 150, 150,
            start=90,
            extent=-360 * self._timer.get_time() / 60,
            fill="red",
        )
        if self._timer.get_time() < 60:
            self._window.after(100, self._tick)
        else:
            self._stop_tick()
            self._start_btn.config(state=NORMAL)
            self._pause_btn.config(state=DISABLED)
        
    def _stop_tick(self):
        if self._tick_id is not None:
            self._canvas.delete(self._tick_id)
            self._tick_id = None
        
    def _format_time(self, time_in_seconds):
        minutes = math.floor(time_in_seconds / 60)
        seconds = time_in_seconds - minutes * 60
        return f"{minutes}:{seconds:04.1f}"
        
window = Tk()
timer = Timer()
clock = Clock(window, timer)
window.mainloop()

該窗口使用Clock類來創建，初始化方法包括了窗口、計時器和顯示控件的初始化。窗口包含了標籤、按鈕、畫布和計時器控件。開始、暫停和重置按鈕由start_timer()、pause_timer()和reset_timer()方法相應的處理，計時器時間由format_time()方法進行格式化，並在標籤中顯示。啟動計時器時，調用tick()方法啟動計時器，tick()方法使用after()函數來更新計時器的時間。畫布中的紅色弧形表示經過的時間。當計時器的時間超過60秒時，停止計時器並設置相關按鈕的狀態。

五、總結

本文介紹了如何使用Python編寫一個實時的秒錶時鐘，該時鐘使用了Python的GUI工具包Tkinter和計時器控制類，包括開始、暫停和重置計時器等方法，以及處理計時器時間的內部函數。秒錶時鐘窗口由標籤、按鈕、畫布和計時器控件組成，並能夠隨時開始、暫停和重置。希望本文可以幫助讀者們更好地理解Tkinter GUI編程和Python計時器控制類。