用Qt做个简易的数据分析界面

旧城等待， 2023-01-01 03:51 358阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  导读
 *  前期准备
 *  优先确认界面（概要设计）
 *  确认复用关系（详细设计）
 *  开始编码
 *   *  不怎么需要注意的注意事项
     *  绝对要注意的注意事项
     *   *  获取屏幕分辨率时很细节的一个片段
     *  结构概述
     *  基础配置类
     *  最初的父类
     *  主界面
     *  消息窗体
     *  算法部分
     *  美化
     *  整合

# 导读 #

既然我们之前从[用`Qt`学着做个界面][Qt]中学到了最基本的`GUI`搭建方法，那就让我们结合研究生的数据分析日常，让我们来看看一个简单的数据分析界面应该怎么做。主要的分析步骤是根据[数据酷客的案例][Link 1]的基础上加以改编，**在这里这位佚名作者表示感谢**。

# 前期准备 #

这里我还是和之前的[用`Qt`学着做个界面][Qt]一样的准备：

*  `Ubuntu`  20.04 20.04 20.04
 *  `Python`  3.8.5 3.8.5 3.8.5
 *  `Microsoft Visual Studio Code`  1.52.1 1.52.1 1.52.1
 *  `Microsoft`官方提供的适用于`Microsoft Visual Studio Code`的`Python`拓展包（名字就是`Python`）

数据还是使用的[德国能源数据][Link 2]，和之前的开工：数据集的特征理解一样。

# 优先确认界面（概要设计） #

由于这个界面是一个小项目，所以我们得有些规划。

首先确认一个大致的界面规划：

![确认界面长什么样][543b3149be4dc308709a3a7255a1feae.png]

首先，一个很普通的**关于**按钮和**退出**按钮在上面。

退出按钮就是单纯的结束程序，而关于按钮则是弹窗说明作者（我）的一点点信息。

就像这样：

![弹窗样式][2bba592728c1e66a5c3eb3888b27645a.png]

虽然这张图完全不像是在介绍信息，但大致上也是这个样子。

在下面就是有关**能耗**、**太阳能发电量**、**风力发电量**、**综合发电量**的**所有数据**、**年度数据**、**季度数据**和**周度数据**，最后再来个**预测**，看看多少年后混合发电量能够满足能耗均值。

这些按钮点开都能显示一张数据可视化表，在预测部分还会有个弹窗说明预测结果。

当然，这个图只是示意图，并不代表最终成果。我们还可以稍加修改。

# 确认复用关系（详细设计） #

首先，我们需要确定，窗体可以使用`QWidget`创建，只不过我们为了加一些属性就继承了这个类进行复写。所以，我们会定义一个有很多基础属性的自定义窗体，并把一些基础字段封装在构造函数中。

有了基础父类，接下来就是主界面了。主界面作为独立的一个界面，继承了基础父类之后不会再往下继承。

其次，还有弹窗。这个弹窗同样也得继承自基础父类，但是和主界面有所不同。对于**关于按钮的弹窗**和**预测图表的弹窗**可以使用相同的样式，也就是上面我们显示的`Error`样式。弹窗中可以使用一个大标题、一个小标题，这两个字段都可以封装在构造函数中。

之后便是绘图了。为了让这个小项目看起来没有那么复杂，我们就使用`matplotlib`库好了。

# 开始编码 #

既然已经明白该怎么做了，就直接开始吧。

## 不怎么需要注意的注意事项 ##

当然，如果项目的体量再大些的话，没有详细的文档还是不建议开始。

## 绝对要注意的注意事项 ##

### 获取屏幕分辨率时很细节的一个片段 ###

我们在很多博客中看到使用`QApplication.desktop()`这个方法来获取屏幕分辨率的方法，用的时候用就行了，这倒没什么问题。但是这种方法**不是随便什么情况都能用的**。

因为`QApplication`这个类在创建主线程的同时，也对很多神奇对象进行了**初始化**，包括`desktop`对象，用于对你电脑屏幕分辨率的读取；还有`clipbroad`对象，用于对你的剪切板的读写等等。

所以，在将屏幕分辨率**单独用一个静态类**（包括`enumerate`类和**普通类**中的**静态变量**）**封装**的时候，`Python`解释器会在处理这些静态类的时候突然发现**必要**的`desktop`对象**没有**实例化，就**抛出异常**甩手不干了。如果是用普通类封装成普通成员变量的话会避开这个问题，但是在使用的时候**还需要额外创建一个实体类**，在一些时候还会被`GC`处理掉，不如静态类方便。

所以，这里我推荐使用`enumerate`类封装这些数据，同时将`app = QApplication(sys.args)`也同样放在这个`enumerate`类中。

## 结构概述 ##

先来看看如何构造我们需要的这些类：

首先，是最初的**父类窗体**；父类窗体通过**继承**得到了两个子类，一个**主窗体**，一个**弹窗**；主窗体内组合了两种弹窗，一种**信息弹窗**，一种**错误弹窗**；主窗体内还组合了一个**算法模块**。

大概就是：

父窗体\+int height \+int width \+int x \+int y\+init\_layout(title, icon, width, height, x, y) : void \+set\_layout() : void \+finish\_layout() : void \+set\_events() : void \+show() : void主窗体\+int height \+int width \+int x \+int y \+str title \+QIcon icon\+init\_layout(title, icon, width, height, x, y) : void \+set\_layout() : void \+finish\_layout() : void \+set\_events() : void \+show() : void \+about() : void \+exit() : void弹窗\+int height \+int width \+int x \+int y \+int type \+str text \+str title \+QIcon icon\+init\_layout(title, icon, width, height, x, y, type, text) : void \+set\_layout() : void \+finish\_layout() : void \+show() : void算法类\+DaraFrame all\_data \+datetime date\_index\+show\_all\_data() : void \+show\_data\_in\_2006() : void \+show\_data\_in\_week() : void \+show\_all\_data\_for\_field(field) : void \+predict\_model() : tuple \+predict\_wind() : void \+is\_leap\_year() : bool \+days2date() : tuple

(*这个[`ClassDiagram`][ClassDiagram]类图编辑器也太好用了吧*)

## 基础配置类 ##

就像刚刚说的，我们需要在一开始就创建主线程，让`PyQt`自己创建的同时也初始化一些必要的对象。代码如下：

# 静态枚举类
    class CONFIG(enumerate):
      # 主线程创建
      app = QApplication(sys.argv)
      # 屏幕宽高，用于限制窗体最大宽高
      SCREEN_WIDTH = QApplication.desktop().width()
      SCREEN_HEIGHT = QApplication.desktop().height()
      # 窗体默认宽高
      WINDOW_HEIGHT = int(SCREEN_HEIGHT / 2)
      WINDOW_WIDTH = int(SCREEN_WIDTH / 2)
      # 窗体默认位置
      WINDOW_X = int(SCREEN_WIDTH / 4)
      WINDOW_Y = int(SCREEN_HEIGHT / 4)
      # 弹窗默认宽高
      BOX_WIDTH = int(WINDOW_WIDTH / 2)
      BOX_HEIGHT = int(WINDOW_HEIGHT / 2)
      # 弹窗默认位置
      BOX_X = int(SCREEN_WIDTH * 3 / 8)
      BOX_Y = int(SCREEN_HEIGHT * 3 / 8)
      pass

## 最初的父类 ##

最初的父类我们还是**一次性把所有的方法全部给出来**，并且全都给**空方法**。子类需要就继承并重写，不需要留着不用也没事。所以就是这样：

class QWindow(QWidget):
      def __init__(self, title, icon, width, height, x, y, parent=None, flags=Qt.WindowFlags()):
        super().__init__(parent=parent, flags=flags)
        pass
    
      def init_layout(self, title, icon):
        pass
    
      def init_widget(self):
        pass
    
      def finish_layout(self):
        pass
    
      def set_events(self):
        pass
    
      pass

## 主界面 ##

在这里主界面并不是一次性给出的，而是一点一点补全的。在后面介绍其他类的时候还会逐步完善，这里只给出到目前为止能够写出来的：

# 主窗体
    class QAnalyzeUI(QWindow):
      # 构造函数
      # title - 窗体标题
      # icon - 窗体图标
      # width，height， x， y - 窗体尺寸和位置
      def __init__(self, title, icon, width=CONFIG.WINDOW_WIDTH, height=CONFIG.WINDOW_HEIGHT, x=CONFIG.WINDOW_X, y=CONFIG.WINDOW_Y, parent=None, flags=Qt.WindowFlags()):
        super().__init__(title, icon, width, height, x, y, parent=parent, flags=flags)
        # 表格布局
        self.grid_layout = QGridLayout()
        self.grid_layout.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
        # 设置控件
        self.init_layout(title, icon)
        self.init_widget()
        self.finish_layout()
        # 设置控件对应的事件 - 由于其他成员为定义，所以下面只给出部分事件
        self.set_events()
        # 其实还有部分成员，但是由于成员未定义，暂时不给出。后面介绍到了再说明
        pass
      # 初始化布局，包括尺寸和位置以及标题和图标
      def init_layout(self, title, icon):
        super().init_layout(title, icon)
        self.resize(CONFIG.WINDOW_WIDTH, CONFIG.WINDOW_HEIGHT)
        self.move(CONFIG.WINDOW_X, CONFIG.WINDOW_Y)
        self.setWindowTitle(title)
        self.setWindowIcon(icon)
        pass
      # 初始化控件 - 仅包含控件类别和控件位置，控件事件绑定在其他方法中
      def init_widget(self):
        super().init_widget()
        # 关于按钮
        self.about_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.lightbulb', color = 'black'), 'About')
        self.grid_layout.addWidget(self.about_btn, 0, 0, 1, 5)
        # 退出按钮
        self.exit_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.skull', color = 'red'), 'Exit')
        self.grid_layout.addWidget(self.exit_btn, 0, 6, 1, 5)
        # 显示所有数据的图表按钮
        self.all_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.database', color = 'skyblue'), 'View ALL consumption')
        self.grid_layout.addWidget(self.all_data_btn, 1, 1, 2, 3)
        # 按年显示的图表按钮
        self.year_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.calendar', color = 'navy'), 'View consumption in 2006')
        self.grid_layout.addWidget(self.year_data_btn, 1, 7, 2, 3)
        # 按季节显示的图表按钮
        self.season_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.crow', color = 'black'), 'View consumption in SEASON')
        self.grid_layout.addWidget(self.season_data_btn, 3, 1, 2, 3)
        # 按周显示的图表按钮
        self.week_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.calendar-alt', color = 'crimson'), 'View consumption in WEEK')
        self.grid_layout.addWidget(self.week_data_btn, 3, 7, 2, 3)
        # 所有太阳能发电的图表按钮
        self.all_solar_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.cloud-sun', color = 'orange'), 'View ALL solar')
        self.grid_layout.addWidget(self.all_solar_btn, 5, 1, 2, 3)
        # 按季节显示的太阳能发电的图表按钮
        self.season_solar_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.cloud', color = 'grey'), 'View solar in SEASON')
        self.grid_layout.addWidget(self.season_solar_btn, 5, 7, 2, 3)
        # 显示所有风力发电的图表按钮
        self.all_wind_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.cannabis', color = 'olive'), 'View ALL wind')
        self.grid_layout.addWidget(self.all_wind_btn, 7, 1, 2, 3)
        # 大致预测发电按钮
        self.appro_wind_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.chart-line', color = 'green'), 'View APPROXIMATE wind')
        self.grid_layout.addWidget(self.appro_wind_btn, 7, 7, 2, 3)
        pass
      # 结束布局设置
      def finish_layout(self):
        super().finish_layout()
        self.setLayout(self.grid_layout)
        pass
      # 设置事件
      def set_events(self):
        super().set_events()
        self.exit_btn.clicked.connect(lambda: self.close())
        pass
    
      pass

到了这一步肯定会有人想测试一下到底是什么结果，所以我把主函数也放出来：

if __name__ == '__main__':
      # 创建窗体
      ui = QAnalyzeUI('germany energy', qta.icon('fa5s.broadcast-tower', color='red'), CONFIG.WINDOW_WIDTH, CONFIG.WINDOW_HEIGHT, CONFIG.WINDOW_X, CONFIG.WINDOW_Y)
      # 显示窗体
      ui.show()
      # 限制程序只能在主线程退出后结束
      # 这里的CONFIG.app就是一开始配置类里为了获取屏幕分辨率的app，是个变量
      sys.exit(CONFIG.app.exec())
      pass

## 消息窗体 ##

消息窗体虽然继承自最初的父类，但是还需要衍生出**信息弹窗**、**错误弹窗**和**预测弹窗**。在这里如果继续给出空方法让子类继承的话就太冗赘了。由于不同的弹窗之间差异很小，基本上只有文字的差别，所以这里我们就直接使用**一个属性**代表不同的弹窗，这样的话信息弹窗、错误弹窗和预测弹窗都只需要用**同一个构造函数**，就方便很多了。

class Box(QWindow):
      # 构造函数
      # title - 窗体标题
      # icon - 窗体图标
      # width, height, x, y - 窗体尺寸和位置
      # type - 窗体类别 - 确定大标题
      # text - 窗体提示 - 确定详情
      def __init__(self, title, icon, width, height, x, y, type, text, parent=None, flags=Qt.WindowFlags()):
        super().__init__(title, icon, width, height, x, y, parent=parent, flags=flags)
        # 一样的，设置布局、设置控件、结束布局设置
        self.grid_layout = QGridLayout()
        self.grid_layout.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
        self.init_layout(title, icon)
        self.init_widget(type, text)
        self.finish_layout()
        pass
      # 确定默认尺寸和位置，顺便给定大标题
      def init_layout(self, title, icon):
        super().init_layout(title, icon)
        self.resize(CONFIG.BOX_WIDTH, CONFIG.BOX_HEIGHT)
        self.move(CONFIG.BOX_X, CONFIG.BOX_Y)
        self.setWindowTitle(title)
        self.setWindowIcon(icon)
        pass
      # 设置控件
      def init_widget(self, type, text):
        super().init_widget()
        self.icon_label = QLabel()
        # 根据窗体类别确定大标题
        if type == 1:
          self.icon_label.setText('Prediction')
        elif type == 2:
          self.icon_label.setText('ERROR')
        else:
          self.icon_label.setText('About')
          pass
        # 大标题样式和字体
        self.icon_label.setFont(QFont('Ubuntu', 30, QFont.Bold))
        self.icon_label.setAlignment(Qt.AlignCenter)
        # 详情内容、样式和字体
        self.message = QLabel()
        self.message.setText(text)
        self.message.setFont(QFont('Ubuntu', 14))
        self.message.setAlignment(Qt.AlignCenter)
        self.message.setWordWrap(True)
        # 放入布局
        self.grid_layout.addWidget(self.icon_label, 0, 0, 1, 3)
        self.grid_layout.addWidget(self.message, 1, 0, 1, 3)
        pass
      # 结束布局设置
      def finish_layout(self):
        super().finish_layout()
        self.setLayout(self.grid_layout)
        pass
    
      pass

## 算法部分 ##

考虑到我们的数据中只有四个不同的属性，而且最终分析的时候只是分析**综合发电量**随着时间变化的增长关系，也就是**风力发电量**和**太阳能发电量**的总和随着时间变化的曲线方程。所以，我们就使用`sklearn`中的**线性回归模块**来做。

# 数据集处理与分析的库
    import pandas as pd
    # 真正的算法处理主要用这个库
    from sklearn.linear_model import LinearRegression
    
    class AnalyzeAlg(object):
      def __init__(self):
        super().__init__()
        # 读取数据，数据集请回到文章最前面几段里面找链接
        self.all_data = pd.read_csv('/home/sakebow/python/data/germany_energy.csv')
        # 确认索引，并且替换掉原先的索引
        self.all_data.set_index('Date', inplace=True)
        # 设置新的索引后，日期还是字符串，需要转换为日期格式
        self.date_index = pd.to_datetime(self.all_data.index)
        # 将月份与季度对应起来，并作为新列加入数据集中
        # range(m, n) - 取m到n-1之间的所有自然数，并合成数组
        # zip(array1, array2) - 将array1和array2两个数组按照索引序号一一对应起来打包成元组
        # dict(m, n) - 将m设置为键，n设置为值，两个组成键值对的形式
        # map - 针对新给的数组，根据range、zip、dict三个所共同确定的键值对一一对应映射
        self.all_data['Season'] = self.date_index.month.map(dict(zip(range(1, 13), [1,1,2,2,2,3,3,3,4,4,4,1])))
        pass
      pass

## 美化 ##

由于美化并不是这个项目的重点，所以就不美化了。各位小伙伴可以按照[用`Qt`学着做个界面][Qt]中给出的`QSS`美化案例一点点尝试。

## 整合 ##

好了，到这一步基本上所有的内容都大致确定了，最后我们就根据最开始的类图来整合吧。

下面我将给出全部代码。如果你觉得复制太麻烦，也可以看看[我的`GitHub`][GitHub]，直接把整个文件下载下来。

（*下面都是代码了，没别的了*）

# -*- coding: utf-8 -*-
    
    import sys
    from PyQt5.QtGui import QFont
    import qtawesome as qta
    from matplotlib import pyplot
    import numpy as np
    import pandas as pd
    
    from sklearn.linear_model import LinearRegression
    from PyQt5.Qt import Qt, QWidget, QGridLayout, QApplication, QPushButton, QLabel
    
    class CONFIG(enumerate):
      app = QApplication(sys.argv)
      SCREEN_WIDTH = QApplication.desktop().width()
      SCREEN_HEIGHT = QApplication.desktop().height()
    
      WINDOW_HEIGHT = int(SCREEN_HEIGHT / 2)
      WINDOW_WIDTH = int(SCREEN_WIDTH / 2)
      
      WINDOW_X = int(SCREEN_WIDTH / 4)
      WINDOW_Y = int(SCREEN_HEIGHT / 4)
      
      BOX_WIDTH = int(WINDOW_WIDTH / 2)
      BOX_HEIGHT = int(WINDOW_HEIGHT / 2)
      
      BOX_X = int(SCREEN_WIDTH *3 / 8)
      BOX_Y = int(SCREEN_HEIGHT * 3 / 8)
      pass
    
    class QWindow(QWidget):
      def __init__(self, title, icon, width, height, x, y, parent=None, flags=Qt.WindowFlags()):
        super().__init__(parent=parent, flags=flags)
        pass
    
      def init_layout(self, title, icon):
        pass
    
      def init_widget(self):
        pass
    
      def finish_layout(self):
        pass
    
      def set_events(self):
        pass
    
      pass
    
    class QAnalyzeUI(QWindow):
      def __init__(self, title, icon, width=CONFIG.WINDOW_WIDTH, height=CONFIG.WINDOW_HEIGHT, x=CONFIG.WINDOW_X, y=CONFIG.WINDOW_Y, parent=None, flags=Qt.WindowFlags()):
        super().__init__(title, icon, width, height, x, y, parent=parent, flags=flags)
        self.grid_layout = QGridLayout()
        self.grid_layout.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
        self.init_layout(title, icon)
        self.init_widget()
        self.finish_layout()
        self.set_events()
        self.about_box = Box(title = 'About', icon = qta.icon('fa5s.broadcast-tower', color='red'), width = CONFIG.BOX_WIDTH, height= CONFIG.BOX_HEIGHT, x= CONFIG.BOX_X, y= CONFIG.BOX_Y, type=0, text = 'Here goes something you must attention before it\'s too late')
        self.predict_box = Box(title= 'Prediction', icon= qta.icon('fa5s.broadcast-tower', color= 'red'), width= CONFIG.BOX_WIDTH, height= CONFIG.BOX_HEIGHT, x= CONFIG.BOX_X, y= CONFIG.BOX_Y, type=1, text= '')
        self.alg = AnalyzeAlg()
        pass
      
      def init_layout(self, title, icon):
        super().init_layout(title, icon)
        self.resize(CONFIG.WINDOW_WIDTH, CONFIG.WINDOW_HEIGHT)
        self.move(CONFIG.WINDOW_X, CONFIG.WINDOW_Y)
        self.setWindowTitle(title)
        self.setWindowIcon(icon)
        pass
    
      def init_widget(self):
        super().init_widget()
        self.about_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.lightbulb', color = 'black'), 'About')
        self.grid_layout.addWidget(self.about_btn, 0, 0, 1, 5)
        
        self.exit_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.skull', color = 'red'), 'Exit')
        self.grid_layout.addWidget(self.exit_btn, 0, 6, 1, 5)
    
        self.all_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.database', color = 'skyblue'), 'View ALL consumption')
        self.grid_layout.addWidget(self.all_data_btn, 1, 1, 2, 3)
    
        self.year_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.calendar', color = 'navy'), 'View consumption in 2006')
        self.grid_layout.addWidget(self.year_data_btn, 1, 7, 2, 3)
    
        self.season_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.crow', color = 'black'), 'View consumption in SEASON')
        self.grid_layout.addWidget(self.season_data_btn, 3, 1, 2, 3)
    
        self.week_data_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.calendar-alt', color = 'crimson'), 'View consumption in WEEK')
        self.grid_layout.addWidget(self.week_data_btn, 3, 7, 2, 3)
    
        self.all_solar_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.cloud-sun', color = 'orange'), 'View ALL solar')
        self.grid_layout.addWidget(self.all_solar_btn, 5, 1, 2, 3)
    
        self.season_solar_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.cloud', color = 'grey'), 'View solar in SEASON')
        self.grid_layout.addWidget(self.season_solar_btn, 5, 7, 2, 3)
    
        self.all_wind_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.cannabis', color = 'olive'), 'View ALL wind')
        self.grid_layout.addWidget(self.all_wind_btn, 7, 1, 2, 3)
    
        self.appro_wind_btn = QPushButton(qta.icon('fa5s.chart-line', color = 'green'), 'View APPROXIMATE wind')
        self.grid_layout.addWidget(self.appro_wind_btn, 7, 7, 2, 3)
        pass
    
      def finish_layout(self):
        super().finish_layout()
        self.setLayout(self.grid_layout)
        pass
    
      def set_events(self):
        super().set_events()
        self.about_btn.clicked.connect(lambda: self.about())
        self.exit_btn.clicked.connect(lambda: self.close())
        self.all_data_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_all_data())
        self.year_data_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_data_in_2006())
        self.season_data_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_data_in_season('Consumption'))
        self.week_data_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_data_in_week())
        self.all_solar_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_all_data_for_field('Solar'))
        self.season_solar_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_data_in_season('Solar'))
        self.all_wind_btn.clicked.connect(lambda: self.alg.show_all_data_for_field('Wind'))
        self.appro_wind_btn.clicked.connect(lambda: self.predict_info_function())
        pass
    
      def about(self):
        self.about_box.message.setText('Author: sakebow\nApplication: Energy Analysis')
        self.about_box.show()
        pass
    
      def predict_info_function(self):
        self.alg.predict_wind()
        k, b = self.alg.predict_model()
        days = int((self.alg.all_consumption_data.mean() - b) / k)
        self.predict_box.icon_label.setText('Prediction')
        self.predict_box.message.setText(f'The Wind & Solar will replace coal in {self.alg.days2date(days)[0]}-{self.alg.days2date(days)[1]}-{self.alg.days2date(days)[2]}')
        self.predict_box.show()
        pass
      
      pass
    
    class Box(QWindow):
      def __init__(self, title, icon, width, height, x, y, type, text, parent=None, flags=Qt.WindowFlags()):
        super().__init__(title, icon, width, height, x, y, parent=parent, flags=flags)
        self.grid_layout = QGridLayout()
        self.grid_layout.setContentsMargins(0, 0, 0, 0)
        self.init_layout(title, icon)
        self.init_widget(type, text)
        self.finish_layout()
        pass
    
      def init_layout(self, title, icon):
        super().init_layout(title, icon)
        self.resize(CONFIG.BOX_WIDTH, CONFIG.BOX_HEIGHT)
        self.move(CONFIG.BOX_X, CONFIG.BOX_Y)
        self.setWindowTitle(title)
        self.setWindowIcon(icon)
        pass
    
      def init_widget(self, type, text):
        super().init_widget()
        self.icon_label = QLabel()
        if type == 1:
          self.icon_label.setText('Prediction')
        elif type == 2:
          self.icon_label.setText('ERROR')
        else:
          self.icon_label.setText('About')
          pass
        self.icon_label.setFont(QFont('Ubuntu', 30, QFont.Bold))
        self.icon_label.setAlignment(Qt.AlignCenter)
    
        self.message = QLabel()
        self.message.setText(text)
        self.message.setFont(QFont('Ubuntu', 14))
        self.message.setAlignment(Qt.AlignCenter)
        self.message.setWordWrap(True)
        self.grid_layout.addWidget(self.icon_label, 0, 0, 1, 3)
        self.grid_layout.addWidget(self.message, 1, 0, 1, 3)
        pass
    
      def finish_layout(self):
        super().finish_layout()
        self.setLayout(self.grid_layout)
        pass
    
      pass
    
    class AnalyzeAlg(object):
      def __init__(self):
        super().__init__()
        self.all_data = pd.read_csv('/home/sakebow/python/data/germany_energy.csv')
        # 确认索引，并且替换掉原先的索引
        self.all_data.set_index('Date', inplace=True)
        self.date_index = pd.to_datetime(self.all_data.index)
        # 将月份与季度对应起来，并作为新列加入数据集中
        self.all_data['Season'] = self.date_index.month.map(dict(zip(range(1, 13), [1,1,2,2,2,3,3,3,4,4,4,1])))
        pass
    
      # 直接显示所有数据在同一张表上
      def show_all_data(self):
        self.all_data.plot()
        pyplot.xlabel('date')
        pyplot.show()
        pass
      # 显示2006年的所有数据
      
      def show_data_in_2006(self):
        self.all_data.loc['2006-01-01' : '2006-12-31']['Consumption'].plot()
        pyplot.title('show data of 2006')
        pyplot.xlabel('date')
        pyplot.show()
        pass
      # 根据季节显示数据
      
      def show_data_in_season(self, x):
        # 各季节数据
        spring_data = np.array(self.all_data[x].dropna(axis=0, how='all').loc[self.all_data['Season'].isin([2])])
        summer_data = np.array(self.all_data[x].dropna(axis=0, how='all').loc[self.all_data['Season'].isin([3])])
        autumn_data = np.array(self.all_data[x].dropna(axis=0, how='all').loc[self.all_data['Season'].isin([4])])
        winter_data = np.array(self.all_data[x].dropna(axis=0, how='all').loc[self.all_data['Season'].isin([1])])
        # 各季节均值
        spring_mean = np.full(len(spring_data), spring_data.mean())
        summer_mean = np.full(len(summer_data), summer_data.mean())
        autumn_mean = np.full(len(autumn_data), autumn_data.mean())
        winter_mean = np.full(len(winter_data), winter_data.mean())
        # 横坐标范围
        spring_x = np.arange(1, len(spring_data) + 1, 1)
        summer_x = np.arange(1, len(summer_data) + 1, 1)
        autumn_x = np.arange(1, len(autumn_data) + 1, 1)
        winter_x = np.arange(1, len(winter_data) + 1, 1)
        # 分表展示
        spring_figure = pyplot.subplot(221)
        spring_figure.set_title('spring')
        summer_figure = pyplot.subplot(222)
        summer_figure.set_title('summer')
        autumn_figure = pyplot.subplot(223)
        autumn_figure.set_title('autumn')
        winter_figure = pyplot.subplot(224)
        winter_figure.set_title('winter')
        spring_figure.plot(spring_x, spring_data, 'r')
        spring_figure.plot(spring_x, spring_mean, 'g')
        summer_figure.plot(summer_x, summer_data, 'orange')
        summer_figure.plot(summer_x, summer_mean, 'b')
        autumn_figure.plot(autumn_x, autumn_data, 'g')
        autumn_figure.plot(autumn_x, autumn_mean, 'r')
        winter_figure.plot(winter_x, winter_data, 'b')
        winter_figure.plot(winter_x, winter_mean, 'orange')
        # 确认间距
        pyplot.tight_layout()
        pyplot.show()
        pass
      
      # 显示每周的平均耗电量
      def show_data_in_week(self):
        self.all_data['Weekday'] = self.date_index.weekday
        self.all_data.groupby('Weekday')['Consumption'].mean().plot()
        pyplot.title('show consumption in week')
        pyplot.show()
        pass
      
      # 根据指定的字段显示数据
      def show_all_data_for_field(self, field):
        self.all_data[field].plot()
        pyplot.title(f'show data for {field}')
        pyplot.show()
        pass
      
      # 预测模型
      def predict_model(self):
        self.all_wind_data = np.array(self.all_data['Wind+Solar'].dropna(axis=0, how='all')).reshape(-1, 1)
        self.all_consumption_data = self.all_data['Consumption'].loc[self.all_data['Wind+Solar'].dropna(axis=0, how='all').index]
        x_axis = np.arange(1, len(self.all_wind_data) + 1, 1).reshape(-1, 1)
        linear_regression = LinearRegression()
        linear_regression.fit(x_axis, self.all_wind_data)
        return linear_regression.coef_[0][0], linear_regression.intercept_
        pass
      
      # 预测风力发电
      def predict_wind(self):
        k, b = self.predict_model()
        x_axis = np.arange(1, len(self.all_wind_data) + 1, 1)
        y_axis = list(map(lambda x: k * x + b, x_axis))
        pyplot.scatter(np.arange(1, len(self.all_wind_data) + 1, 1), self.all_wind_data)
        pyplot.plot(x_axis, y_axis, 'r')
        pyplot.plot(x_axis, self.all_consumption_data, 'orange')
        pyplot.plot(x_axis, np.full(len(x_axis), self.all_consumption_data.mean()), 'g')
        pyplot.title('consumption(orange) & wind+solar(blue)')
        pyplot.show()
        pass
      
      # 闰年检测
      def is_leap_year(self, year):
        if (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0):
          return True
        return False
        pass
      
      # 天数改为日期
      def days2date(self, days):
        init_year = 2018
        init_month = 1
        while (days > 365):
          if self.is_leap_year(init_year):
            days -= 366
          else:
            days -= 365
            pass
          init_year += 1
          pass
        while (days > 31):
          if init_month in [1, 3, 5, 7, 8, 10,12]:
            days -= 31
          elif init_month in [4, 6, 9, 11]:
            days -= 30
          elif self.is_leap_year(init_year) and init_month == 2:
            days -= 29
          else:
            days -= 28
            pass
          init_month += 1
          if init_month == 13:
            init_month = 1
          pass
        init_date = days
        return init_year, init_month, init_date
        pass
      pass
    
    if __name__ == '__main__':
      ui = QAnalyzeUI('germany energy', qta.icon('fa5s.broadcast-tower', color='red'), CONFIG.WINDOW_WIDTH, CONFIG.WINDOW_HEIGHT, CONFIG.WINDOW_X, CONFIG.WINDOW_Y)
      ui.show()
      sys.exit(CONFIG.app.exec())
      pass

[Qt]: https://blog.csdn.net/ordinary_brony/article/details/112000176
[Link 1]: http://cookdata.cn/note/view_static_note/c6bbf4a086ecb3369a832c68fe215229/
[Link 2]: https://sakebow.gitee.io/images/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E9%9B%86/germany_energy.csv
[543b3149be4dc308709a3a7255a1feae.png]: /images/20221120/22c93185e1ac46348c597cd3b5f999ef.png
[2bba592728c1e66a5c3eb3888b27645a.png]: /images/20221120/b8ceb768a7ac4f08ad905476fe7c57e3.png
[ClassDiagram]: https://mermaid-js.github.io/mermaid/#/classDiagram
[GitHub]: https://github.com/sakebow/QtAnalyzeUI/blob/master/ui_v2.py