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PyCFF——一款基于Python的曲线拟合工具

最近工作中经常遇到需要通过散点数据拟合函数曲线的情况,比较典型的例子是通过换热器的压降拟合多孔介质参数,以及拟合流体介质的多项式密度。虽然相关的工作可以通过Excel、Origin等实现,但是操作繁琐而且支持的函数类型有限。这里使用Python编写了一个简单的工具包,通过numpy和scipy实现函数拟合功能,用PySide编写了用户界面,实现了从输入数据到输出拟合函数参数的功能,并且支持数据预测和自定义函数功能。

1. 软件简介

源码地址:PyCFF

1.1 用户界面

下面是软件的启动界面。软件界面通过PySide(Qt)实现。支持函数绘图功能,用户可以自定义绘图内容及输出保存图片。

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下面是软件的输入界面。输入数据通过表格的方式展示,用户通过指定列来选择要拟合函数的自变量(x)和因变量(y)。用户不仅可以在表格中手动输入数据,也可以通过Excel等表格软件粘贴输入,还可以通过粘贴替换列的方式快速输入大量数据。

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下面是软件的输出界面。软件预定义了一些常用函数,用户点击运算后在左侧表格中输出函数参数,并且在文本框中输出函数的完整表达式。用户可以自定义输出参数的精度和是否采用科学计数法,输出参数默认采用的是6位小数的科学计数法表示,满足大部分工程计算的需求。

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Andrew Moa

使用pyinstaller打包exe程序

使用qt动态链接库编译出来的可执行程序会依赖一大堆动态链接库文件,想要将本机上编写的程序发布到其他人的计算机上,就需要将依赖的动态链接库文件和可执行程序一起打包发布。打包发布的方法有很多,原理都是一样的,通过压缩程序将可执行程序和依赖文件一起打包压缩成单独的可执行文件,用户执行该可执行文件时自动解压并运行。

常见的打包方案有WinRAR1、7-Zip2等,通过压缩软件的自解压模块制作带脚本的自解压程序,但这些方案有一个共同的缺点,没办法传递命令行参数。本文提供新的思路,通过pyinstaller打包功能,实现qt程序打包,并且通过python实现命令行参数传递。

1. 示例程序

编写一个CGAL程序,调用qt显示面网格。下面的代码参考CGAL文档3并做了一些调整,在程序启动时开启对话框接收文件输入,也可以通过命令行传入网格文件。

#include <CGAL/Simple_cartesian.h>
#include <CGAL/Surface_mesh.h>
#include <CGAL/draw_surface_mesh.h>
#include <fstream>
#include <QApplication>
#include <QFileDialog>

typedef CGAL::Simple_cartesian<double> Kernel;
typedef Kernel::Point_3 Point;
typedef CGAL::Surface_mesh<Point> Mesh;

int main(int argc, char *argv[])
{
  QApplication app(argc, argv);
  const std::string filename = (argc > 1) ? argv[1] : QFileDialog::getOpenFileName(nullptr, "Open a mesh file", "", "Supported formats (*.off *.stl *.obj *.ply);;OFF format (*.off);;STL format (*.stl);;OBJ format (*.obj);;PLY format (*.ply)").toStdString();
  if (filename.empty())
    return EXIT_FAILURE;

  Mesh sm;
  if (!CGAL::IO::read_polygon_mesh(filename, sm))
  {
    if (filename.substr(filename.find_last_of(".") + 1) == "stl")
      std::cerr << "Invalid STL file: " << filename << std::endl;
    else if (filename.substr(filename.find_last_of(".") + 1) == "obj")
      std::cerr << "Invalid OBJ file: " << filename << std::endl;
    else if (filename.substr(filename.find_last_of(".") + 1) == "ply")
      std::cerr << "Invalid PLY file: " << filename << std::endl;
    else if (filename.substr(filename.find_last_of(".") + 1) == "off")
      std::cerr << "Invalid OFF file: " << filename << std::endl;
    else
      std::cerr << "Invalid file: " << filename << "(Unknown file format.)" << std::endl;
    return EXIT_FAILURE;
  }

  // Internal color property maps are used if they exist and are called
  // "v:color", "e:color" and "f:color".
  auto vcm =
      sm.add_property_map<Mesh::Vertex_index, CGAL::IO::Color>("v:color").first;
  auto ecm =
      sm.add_property_map<Mesh::Edge_index, CGAL::IO::Color>("e:color").first;
  auto fcm = sm.add_property_map<Mesh::Face_index>(
                   "f:color", CGAL::IO::white() /*default*/)
                 .first;

  for (auto v : vertices(sm))
  {
    if (v.idx() % 2)
    {
      put(vcm, v, CGAL::IO::black());
    }
    else
    {
      put(vcm, v, CGAL::IO::blue());
    }
  }

  for (auto e : edges(sm))
  {
    put(ecm, e, CGAL::IO::gray());
  }

  put(fcm, *(sm.faces().begin()), CGAL::IO::red());

  // Draw!
  CGAL::draw(sm);

  return EXIT_SUCCESS;
}

cmake配置文件CMakeLists.txt编写如下,输出的可执行文件名称包含文件夹名、工具链名称、编译器命名和版本等。

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Andrew Moa

一款基于Qt6的图片base64转换工具

经常写Markdown的小伙伴都会遇到一个问题,那就是图片存储问题。Markdown本身并不支持图片内置,传统用法一般通过外链引用本机或网络上的图片。但是当文章在网络上发表时,存储图片就成了个问题,虽然可以通过图床上传,但是操作麻烦。

好在Markdown支持通过base641编码数据渲染图片,这里根据这个功能编写了一个小工具Image2Base64 ,可以方便地在图片文件和base64编码之间转换。

1. 软件功能

下面就是这个软件的图形界面,这个截图就是通过base64渲染的。

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软件界面左侧窗口是图片显示窗口,可以通过拖放打开图片,支持bmp、png、jpg等主流格式的图片(暂不支持gif动图显示),支持右键菜单,支持图片放大缩小和重置等基本操作。

左侧窗口下方的Paste按钮可以将剪贴板中的图像数据读取并显示出来,方便通过截图软件和剪贴板交互读取图像数据。

右侧窗口是文本显示窗口,如果转换成功这里会图片对应的base64编码并显示出来。下方的Markdown复选框用于添加Markdown的图片语法标签,点击Copy按钮后可以将文本数据复制到剪贴板,之后就可以直接在MD文件中粘贴了。

值得注意的是,Copy按钮左侧的组合框可以选择base64对应的图片格式。没错,base64也是有对应格式区分的,base64本质上是将二进制编码的文本化,因此不同图片原始格式的大小所导致的base64编码长度自然不一样,甚至图片的复杂程度和压缩比等因素对base64编码长度都有影响。

右侧窗口下方的Save as按钮支持将图片文件以原始格式或base64编码(txt文件)存储。通过中间的两个方向按钮可以实现将图片转换成base64编码,或者将base64编码转换成图片。需要注意的是,将base64编码转换成图片时,请不要包含markdown的语法标签,否则会报错。

该软件经过测试,可以使用png格式base64编码,通过markdown语法标签在marktextjoplin 上渲染图片,其他格式不保证能成功,取决于markdown编辑器的渲染引擎。对于一般屏幕截图,推荐采用png格式。

2. 代码解析

2.1 C++实现

该软件基于Qt6实现,图片格式编码、渲染以及base64转换都是通过Qt实现的。

图片显示通过QLabel实现,重载了QLabel类2,并做了一些调整。

photolabel.h

#ifndef PHOTOLABEL_H
#define PHOTOLABEL_H

#include <QObject>
#include <QLabel>
#include <QMenu>
#include <QDragEnterEvent>
#include <QDropEvent>

class PhotoLabel : public QLabel
{
	Q_OBJECT

public:
	explicit PhotoLabel(QWidget* parent = nullptr);

	void openFile(QString);     //打开图片文件
	void clearShow();           //清空显示
	void setImage(QImage&);     //设置图片
	void openAction();          //调用打开文件对话框
	void pasteAction();         //粘贴来自剪贴板的图片
	const QImage& getImage();   //调用存储的图片数据

signals:
	// 图片加载成功信号
	void imageLoadSuccess();

protected:
	void contextMenuEvent(QContextMenuEvent* event) override;   //右键菜单
	void paintEvent(QPaintEvent* event) override;               //QPaint画图
	void wheelEvent(QWheelEvent* event) override;               //鼠标滚轮滚动
	void mousePressEvent(QMouseEvent* event) override;          //鼠标摁下
	void mouseMoveEvent(QMouseEvent* event) override;           //鼠标松开
	void mouseReleaseEvent(QMouseEvent* event) override;        //鼠标发射事件
	//拖放文件
	void dragEnterEvent(QDragEnterEvent* event) override;
	void dragMoveEvent(QDragMoveEvent* event) override;
	void dropEvent(QDropEvent* event) override;

private slots:
	void initWidget();      //初始化
	void onSelectImage();   //选择打开图片
	void onPasteImage();    //选择粘贴图片
	void onZoomInImage();   //图片放大
	void onZoomOutImage();  //图片缩小
	void onPresetImage();   //图片还原

private:
	QImage m_image;           //显示的图片
	qreal m_zoomValue = 1.0;  //鼠标缩放值
	int m_xPtInterval = 0;    //平移X轴的值
	int m_yPtInterval = 0;    //平移Y轴的值
	QPoint m_oldPos;          //旧的鼠标位置
	bool m_pressed = false;   //鼠标是否被摁压
	QString m_localFileName;  //文件名称
	QMenu* m_menu;            //右键菜单
};

#endif // PHOTOLABEL_H

photolabel.cpp

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Andrew Moa