前言

本文介紹利用Python開發(fā)GUI應(yīng)用程序時(shí)幾種常見的跨平臺(tái)Python GUI庫(kù)。

注：本文基本開發(fā)環(huán)境配置為：

- Window7（64位）

- Python 3.8.5

- 以及各類Python GUI庫(kù)

本次分享內(nèi)容的目錄如下：

前言

基本概念（CLI、GUI、GUI庫(kù)、Python GUI庫(kù)）

基于Tk的Tkinter（簡(jiǎn)介、特點(diǎn)、應(yīng)用、簡(jiǎn)單示例）

基于wxWidgets的wxPython（簡(jiǎn)介、特點(diǎn)、應(yīng)用、安裝、示例）

基于Qt的PyQt（簡(jiǎn)介、特點(diǎn)、應(yīng)用、安裝、示例）

基于Qt的PySide2（Qt for Python）（簡(jiǎn)介、特點(diǎn)、應(yīng)用、安裝、示例）

基于GObject的PyGObject（簡(jiǎn)介、特點(diǎn)、應(yīng)用、安裝、示例）

結(jié)束語

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1. 基本概念

在文章開始，我們先來理清幾個(gè)重要概念：

1.1 CLI（命令行界面）

CLI 是 Command-Line Interface 的英文簡(jiǎn)稱，中文意思為命令行界面（或命令行接口），是指用戶通過鍵盤方式來顯示計(jì)算機(jī)操作界面（接口）。用戶通過鍵盤輸入指令，計(jì)算機(jī)接收到指令后，予以執(zhí)行，并在顯示器上輸出相關(guān)信息。

下面是 windows 系統(tǒng)上一個(gè)典型的 CLI 程序 （Windows PowerShell） 運(yùn)行時(shí)的示意圖：

 

在1973年以前，用戶都是通過命令行界面（CLI）方式顯示計(jì)算機(jī)操作界面的。命令行界面的程序通常需要用戶記憶操作的命令。

1.2 GUI（圖形用戶界面）

GUI 是 Graphical User Interface 的英文簡(jiǎn)稱，中文意思為圖形用戶界面（或圖形用戶接口），是指采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶界面，是一種人與計(jì)算機(jī)通信的界面交互方式。

在 GUI（圖形用戶界面）中，用戶看到和操作的都是圖形對(duì)象（計(jì)算機(jī)屏幕上顯示窗口、菜單、圖標(biāo)、按鈕、對(duì)話框等），用戶通過鼠標(biāo)等輸入設(shè)備進(jìn)行操縱，以完成不同的動(dòng)作目的（如運(yùn)行程序、打開文件等）。

下面是類Unix系統(tǒng) X Window System上 GUI 之一的 KDE Plasma Desktop 運(yùn)行時(shí)的示意圖：

 

與早期計(jì)算機(jī)使用的命令行界面相比，圖形界面對(duì)于用戶來說在視覺上更易于接受，學(xué)習(xí)成本大幅下降，也讓計(jì)算機(jī)的大眾化得以實(shí)現(xiàn)。

不過由于命令行界面要較圖形用戶界面節(jié)約計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源，在熟記命令的前提下，使用命令行界面往往要較使用圖形用戶界面的操作速度要快，所以在現(xiàn)在的圖形用戶界面的操作系統(tǒng)中，通常都保留著可選的命令行界面。

1.3 GUI庫(kù)

GUI 庫(kù)也稱部件工具箱（Widget Toolkits），是指在程序設(shè)計(jì)時(shí)某些基本的GUI的組件元素的集合。它們一般以庫(kù)或者應(yīng)用程序框架的形式出現(xiàn)。

GUI 庫(kù)包含一組部件（Widget），部件是一系列圖形控制元素的集合（如：按鈕、標(biāo)簽、文本框等）。在構(gòu)建GUI程序時(shí)，通常使用層疊方式，眾多圖形控制元素直接疊加起來。

GUI 庫(kù)分為偏底層的GUI庫(kù)和更高級(jí)的GUI庫(kù)。

常見的偏底層的GUI庫(kù)有：

• WIndows API
• X Window System 中包含了許多基本的部件，但通常需要通過Motif、GTK+或者Qt來使用

常見的更高級(jí)的GUI庫(kù)有：

• Windows平臺(tái)：
  • MFC（Microsoft Foundation Classes）：是Windows API的封裝。
  • Windows Forms：.NET的庫(kù)類集，可進(jìn)行GUI控制。

• 跨平臺(tái)（基于C或者C++，也經(jīng)常與其他編程語言綁定）：
  • Tk , Tcl 以及其他高級(jí)腳本語言用到的工具集（在Python中的接口是Tkinter）
  • GTK+ ：主要針對(duì)X Window System，用于GNOME桌面環(huán)境。
  • Qt：可用于Unix/linux（X Window）、MS Windows、mac OS X、Windows CE以及Embedded Linux，用于KDE桌面環(huán)境。
  • wxWidgets（以前是wxWindows）：針對(duì)C++、Python以及Perl的跨平臺(tái)工具集。
  • FLTK：跨平臺(tái)工具集，特點(diǎn)是小而快。

• 跨平臺(tái)（基于JAVA）
  • AWT（Abstract Windowing Toolkit）：用于Java程序，通常在選定的平臺(tái)下運(yùn)行另一個(gè)工具集。
  • SWing：AWT的替代品。
  • SWT（Standard Widget Toolkit）：Java的本地部件工具集，是Eclipse項(xiàng)目的一部分。SWT運(yùn)行相應(yīng)平臺(tái)下的部件工具集（如Windows API，或者GTK+）。

1.4 Python GUI庫(kù)

當(dāng)我們使用Python語言編寫GUI應(yīng)用程序時(shí)，一般不會(huì)自己從最底層去實(shí)現(xiàn)，通常會(huì)使用更高層次的Python GUI庫(kù)來完成。

由于Python的廣泛流行，目前有眾多優(yōu)秀的 Python GUI庫(kù)可供開發(fā)者選擇，如：基于Qt的PyQt5、基于Qt的Qt for Python（PySide2）、基于wxWidgets的wxPython、基于Tk的Tkinter、基于GObject的PyGObject等。

下面就為各位朋友們簡(jiǎn)要介紹這幾種常見的跨平臺(tái)Python GUI庫(kù)。

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2 基于Tk的Tkinter

首先介紹的是基于Tk GUI庫(kù)的Tkinter。因?yàn)?strong>Tkinter是Python語言內(nèi)置的GUI庫(kù)。

2.1 Tkinter簡(jiǎn)介

Tk是一個(gè)由C語言編寫的輕量級(jí)的跨平臺(tái)GUI庫(kù)。Tkinter（也稱Tk接口）是標(biāo)準(zhǔn)的Tk GUI庫(kù)的Python接口。

借助Tkinter，Python開發(fā)人員可以快速地創(chuàng)建跨平臺(tái)的簡(jiǎn)單的 GUI 應(yīng)用程序。

2.2 Tkinter特點(diǎn)

• Python內(nèi)置庫(kù)，無需額外安裝，隨時(shí)使用
• 功能全面，學(xué)習(xí)和應(yīng)用簡(jiǎn)單，開發(fā)速度快
• 適用開發(fā)不太復(fù)雜的GUI應(yīng)用程序

2.3 Tkinter典型應(yīng)用

Python自帶的IDLE應(yīng)用程序就是用Tkinter編寫的，示意如下：

 

2.4 Tkinter簡(jiǎn)單示例

一、示例代碼：

 # 文件名：example_Tkinter.py
 
 from tkinter import *
 
 root = Tk()
 root.title("TkinterWindow")
 root.geometry("400x100")
 
 label = Label(root, text="這是一個(gè)Tkinter窗口！").pack(expand=True)
 
 root.mainloop()   

二、示例運(yùn)行效果：

 

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3 基于wxWidgets的wxPython

3.1 wxPython簡(jiǎn)介

wxWidgets是一個(gè)由C++語言編寫的跨平臺(tái)GUI庫(kù)。wxPython是對(duì)wxWidgets的Python封裝/綁定，可以Python模塊的方式提供給開發(fā)者使用。

借助wxPython，Python開發(fā)人員可以很方便地創(chuàng)建跨平臺(tái)的，具有健壯、功能強(qiáng)大的GUI應(yīng)用程序。

wxPython是一款開源軟件，是Tkinter的一個(gè)比較流行的替代品，功能上面要強(qiáng)于Tkinter。wxPython提供了超過200個(gè)類，面向?qū)ο蟮木幊田L(fēng)格，設(shè)計(jì)的框架類似于MFC。

項(xiàng)目信息：

（1）項(xiàng)目主頁(yè)：https://wxpython.org/

（2）項(xiàng)目（PyPI）網(wǎng)址：https://pypi.org/project/wxPython/

 

（3）項(xiàng)目最新版本：v4.1.0（2020/04/25）

3.2 wxPython特點(diǎn)

• 程序簡(jiǎn)單
• 易于編寫
• 易于理解
• 針對(duì)大型GUI應(yīng)用程序具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)

3.3 wxPython典型應(yīng)用

• GRASS GIS，一種免費(fèi)且開源的地理信息系統(tǒng)桌面應(yīng)用程序（如下圖示）。

 

• BitTorrent，一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的BitTorrent應(yīng)用程序。
• google Drive，Google云端存儲(chǔ)系統(tǒng)的桌面客戶端。
• PlayOnLinux，一個(gè)Wine軟件兼容層的圖形化前端應(yīng)用程序。
• 等

3.4 wxPython模塊安裝

可以在終端通過 pip install wxPython 命令完成 wxPython 模塊的安裝，如下：

 PS C:> pip install wxPython
 Collecting wxPython
   Downloading wxPython-4.1.0-cp38-cp38-win_amd64.whl (17.9 MB)
 Requirement already satisfied: numpy; python_version >= "3.0" in c:developpythonlibsite-packages (from wxPython) (1.19.1)
 Requirement already satisfied: six in c:developpythonlibsite-packages (from wxPython) (1.15.0)
 Requirement already satisfied: pillow in c:developpythonlibsite-packages (from wxPython) (7.2.0)
 Installing collected packages: wxPython
 Successfully installed wxPython-4.1.0
 PS C:> 

3.5 wxPython簡(jiǎn)單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_wxPython.py
 
import wx

App = wx.App(False) 
frame = wx.Frame(None, -1, title="wxPython", size=(400,160))
wx.StaticLine(frame, size=(400, 1))
wx.StaticText(frame, -1, "這是一個(gè)wxPython應(yīng)用程序!", pos=(80, 40))

frame.Show(True) 
app.MainLoop()

二、示例運(yùn)行效果：

 

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4 基于Qt的PyQt

4.1 PyQt簡(jiǎn)介

Qt是一款非常優(yōu)秀和知名的C++應(yīng)用程序開發(fā)框架，廣泛用于開發(fā)跨平臺(tái)GUI庫(kù)，它體系龐大、接口豐富、文檔齊全。

PyQt提供了對(duì) Qt C++ GUI類庫(kù)封裝的Python綁定，可以Python模塊的方式提供給開發(fā)者使用。借助PyQt，Python開發(fā)人員可以很方便地創(chuàng)建各種美觀、復(fù)雜、功能強(qiáng)大的跨平臺(tái)的GUI應(yīng)用程序。

PyQt是一款自由軟件，其開發(fā)者是英國(guó)的“Riverbank Computing”公司。它提供了GPL與商業(yè)許可兩種授權(quán)方式：個(gè)人可以免費(fèi)地用于自由軟件的開發(fā)，同時(shí)又可以提供良好的商業(yè)支持。PyQt已經(jīng)發(fā)展了很多年，技術(shù)比較成熟穩(wěn)定，技術(shù)文檔也比較豐富，具備靠前的影響力。PyQt3支持Qt1到Qt3；PyQt4支持Qt4；PyQt5支持Qt5。

項(xiàng)目信息：

（1）項(xiàng)目主頁(yè)：https://www.riverbankcomputing.com/software/pyqt/

（2）項(xiàng)目（PyPI）網(wǎng)址：https://pypi.org/project/PyQt5/

 

（3）項(xiàng)目最新版本：v5.15.0（2020/06/01）

4.2 PyQt特點(diǎn)

• PyQt的API與Qt類似，Qt的文檔通常仍然可以應(yīng)用于PyQt，因此PyQt的開發(fā)文檔比較豐富。
• 可以通過Qt Designer工具使用拖拉式的方法來設(shè)計(jì)界面，簡(jiǎn)單易用。
• 在使用PyQt的過程中要注意避免內(nèi)存泄露以及懸掛指針。
• 運(yùn)行文件比較大。
• 需要掌握一些C++相關(guān)知識(shí)。
• 適合開發(fā)大型、復(fù)雜、商用GUI應(yīng)用程序。

4.3 PyQt5典型應(yīng)用

• Eric Python IDE：運(yùn)行截圖（如下圖示）

 

• Anki,：一個(gè)間隔重復(fù)抽認(rèn)卡桌面應(yīng)用程序
• QtiPlot,：一種分析和可視化科學(xué)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)桌面應(yīng)用程序
• 等

4.4 PyQt5庫(kù)安裝

可以在終端通過 pip install PyQt5 命令完成 PyQt5 庫(kù)的安裝，如下：

 PS C:> pip install PyQt5
 Collecting PyQt5
   Downloading PyQt5-5.15.0-5.15.0-cp35.cp36.cp37.cp38-none-win_amd64.whl (64.5 MB)
 Collecting PyQt5-sip<13,>=12.8
   Downloading PyQt5_sip-12.8.0-cp38-cp38-win_amd64.whl (63 kB)
 Installing collected packages: PyQt5-sip, PyQt5
 Successfully installed PyQt5-5.15.0 PyQt5-sip-12.8.0
 PS C:>

4.5 PyQt5簡(jiǎn)單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_PyQt5.py

import sys
from PyQt5.QtWidgets import *

app = QApplication(sys.argv)

win = QWidget()
win.resize(400, 100)
win.setWindowTitle('PyQt5')
label = QLabel("這是一個(gè)PyQt5應(yīng)用程序！", win)
win.show()

sys.exit(app.exec_())

二、示例運(yùn)行效果：

 

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5 基于Qt的PySide2（Qt for Python）

5.1 PySide2簡(jiǎn)介

Qt是一款非常優(yōu)秀和知名的C++應(yīng)用程序開發(fā)框架，廣泛用于開發(fā)跨平臺(tái)GUI庫(kù)，它體系龐大、接口豐富、文檔齊全。

PySide2（又稱Qt for Python）提供了對(duì) Qt C++ GUI類庫(kù)封裝的Python官方綁定，這樣就可以在Python應(yīng)用程序中使用Qt5的API（PySide2模塊提供對(duì)各個(gè)Qt模塊，如QtCore、QtGui、QtWidgets等的訪問），允許Python開發(fā)人員充分利用Qt的潛力來開發(fā)各種美觀、復(fù)雜、功能強(qiáng)大的跨平臺(tái)的GUI應(yīng)用程序。

歷經(jīng)了Trolltech->Nokia->Digia Plc->Qt Group多次沿革，目前的PySide2提供了GPL、LGPL與商業(yè)許可三種授權(quán)方式。

PySide2提供了與PyQt5類似的功能，區(qū)別在于另外提供了LGPL授權(quán)（意味著開發(fā)者可以免費(fèi)用于商業(yè)）。

PySide2附帶一個(gè)Python綁定生成器Shiboken2（Qt for Python可以用它來創(chuàng)建PySide2模塊），可以把C++項(xiàng)目轉(zhuǎn)換為Python項(xiàng)目。

項(xiàng)目信息：

（1）項(xiàng)目主頁(yè)：https://wiki.qt.io/PySide2

（2）項(xiàng)目（PyPI）網(wǎng)址：https://pypi.org/project/PySide2/

 

（3）項(xiàng)目最新版本：v5.15.0（2020/05/27）

5.2 PySide2特點(diǎn)

使用PySide2（Qt for Python）可以充分利用Qt的應(yīng)用程序開發(fā)框架和功能豐富的類設(shè)計(jì)GUI程序，主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

• 將Qt的跨平臺(tái)應(yīng)用框架與Python的跨平臺(tái)解釋語言結(jié)合在了一起。
• Qt使用信號(hào)與槽（Signals/Slots）機(jī)制進(jìn)行對(duì)象之間的通信，它是類型安全且弱耦合的，易于創(chuàng)建可重用的軟件模塊。
• 使用Qt Creator中的UI Designer或獨(dú)立的Qt Designer可以可視化地設(shè)計(jì)窗體，然后將窗體轉(zhuǎn)換為Python程序，可以大大提高界面設(shè)計(jì)的效率。
• 將Qt和Python的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到了一起，程序員可以利用Qt豐富的UI設(shè)計(jì)功能，但不需要使用復(fù)雜的C++語言，而是使用Python語言編程。
• 是Qt的“親兒子”，具備Qt官方支持
• 比較適合開發(fā)復(fù)雜、大型的GUI應(yīng)用軟件

當(dāng)然也存在一些相應(yīng)缺點(diǎn)：

• 運(yùn)行文件比較大。
• 需要學(xué)習(xí)一些C++相關(guān)知識(shí)，以便于閱讀開發(fā)文檔。

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5.3 PySide2典型應(yīng)用

• Qt Designer：運(yùn)行截圖（如下圖示）

 

• 等

5.4 PySide2模塊安裝

可以在終端通過 pip install PySide2 命令完成 PySide2 模塊的安裝，如下：

 PS C:> pip install PySide2
 Collecting PySide2
   Downloading PySide2-5.15.0-5.15.0-cp35.cp36.cp37.cp38-none-win_amd64.whl (139.6 MB)
 Collecting shiboken2==5.15.0
   Downloading shiboken2-5.15.0-5.15.0-cp35.cp36.cp37.cp38-none-win_amd64.whl (2.1 MB)
 Installing collected packages: shiboken2, PySide2
 Successfully installed PySide2-5.15.0 shiboken2-5.15.0
 PS C:> 

5.5 PySide2簡(jiǎn)單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_PySide2.py

import sys
from PySide2.QtWidgets import *

app = QApplication(sys.argv)

win = QWidget()
win.resize(400, 100)
win.setWindowTitle('PySide2')
QLabel("這是一個(gè)PySide2應(yīng)用程序！", win)
win.show()

sys.exit(app.exec_())

二、示例運(yùn)行效果：

 

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6 基于GObject的PyGObject

6.1 PyGObject簡(jiǎn)介

GObject是一個(gè)在LGPL許可下發(fā)布的自由軟件庫(kù)，它提供了一個(gè)輕便的對(duì)象系統(tǒng)并支持透明的多語言互通,可以直接使用在C程序中。GObject僅依賴于GLib和libc。它是GNOME的基石并且在GTK+，Pango，Accessibility Toolkit和大多數(shù)GNOME的高級(jí)庫(kù)和應(yīng)用程序中被廣泛使用。

PyGObject提供了基于 GObject的庫(kù)（例如GTK，GStreamer，WebKitGTK，GLib，GIO 等）封裝的Python綁定。PyGObject使用glib，gobject，girepository，libffi 和其他庫(kù)與隨附的 typelib 文件（Gtk-3.0.typelib）中的其他元數(shù)據(jù)結(jié)合使用來訪問C庫(kù)（libgtk-3.so），并動(dòng)態(tài)提供基于該信息的Python接口。

對(duì)于要使用GNOME編寫Python應(yīng)用程序或使用GTK編寫Python GUI應(yīng)用程序的開發(fā)人員，可以使用PyGObject很方便地創(chuàng)建各種美觀、復(fù)雜、功能強(qiáng)大的跨平臺(tái)的GUI應(yīng)用程序。

PyGObject是一款在LGPL許可下的跨平臺(tái)（支持Linux，Windows和macOS）的自由軟件，其作者是著名的GNOME開發(fā)者James Henstridge。

項(xiàng)目信息：

（1）項(xiàng)目主頁(yè)：https://pygobject.readthedocs.io

（2）PyPI項(xiàng)目網(wǎng)址：https://pypi.org/project/PyGObject/

 

（3）項(xiàng)目最新版本：v3.36.1（2020/05/07）

6.2 PyGObject特點(diǎn)

• 功能強(qiáng)大
• 適合開發(fā)大型、復(fù)雜的GUI應(yīng)用程序
• 適合有GNOME/GTK+基礎(chǔ)的開發(fā)人員
• 對(duì)Linux系統(tǒng)更友好，在Windows系統(tǒng)安裝不方便

6.3 PyGObject典型應(yīng)用

• Pitivi-：一個(gè)免費(fèi)的開源視頻編輯器桌面應(yīng)用程序（如下圖示）

 

• Anaconda -Fedora，RHEL和其他Linux發(fā)行版使用的桌面安裝程序
• D-Feet-易于使用的D-Bus調(diào)試器
• Gaphor-一個(gè)簡(jiǎn)單的桌面建模工具
• GNOME Music - 一個(gè)GNOME桌面音樂播放器軟件
• 等

6.4 PyGObject安裝（Windows）

在運(yùn)行應(yīng)用程序之前，需要先行安裝PyGObject，GTK及其依賴項(xiàng)。

本機(jī)在終端通過pip install PyGObject命令進(jìn)行PyGObject模塊安裝時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)失敗，故采用其官網(wǎng)推薦的Windows平臺(tái)安裝步驟進(jìn)行：

• Step1：通過http://www.msys2.org/下載安裝程序 msys2-x86_64-20200720.exe
• Step2：運(yùn)行安裝程序并安裝提示完成安裝（如安裝目錄為 C:msys64）。注：MSYS2需要64位Windows 7或更高版本。
• Step3：按照說明設(shè)置基本環(huán)境。
• Step4：運(yùn)行 C:msys64mingw64.exe 后會(huì)彈出一個(gè)終端窗口
• Step5：在本終端窗口執(zhí)行 pacman -Suy
• Step6：在本終端窗口執(zhí)行 pacman -S mingw-w64-x86_64-gtk3 mingw-w64-x86_64-python3 mingw-w64-x86_64-python3-gobject

驗(yàn)證測(cè)試：

• Step1：要測(cè)試 GTK 3 是否正常運(yùn)行，可以在本終端窗口運(yùn)行 gtk3-demo，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)演示應(yīng)用程序。

使用方法：

• Step1：將 xxx.py 您創(chuàng)建的腳本復(fù)制到 C:msys64home<username>
• Step2：在本終端窗口運(yùn)行 python3 xxx.py，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)桌面應(yīng)用程序。

6.5 PyGObject簡(jiǎn)單示例

一、示例代碼：

# 文件名：example_PyGObject.py

import gi
gi.require_version("Gtk", "3.0")
from gi.repository import Gtk

window = Gtk.Window(title="PyGObject")
window.set_size_request(400, 100)

hbox = Gtk.Box(spacing=6)
window.add(hbox)
label = Gtk.Label("這是一個(gè)PyGObject應(yīng)用程序！")
hbox.pack_start(label, True, True, 0)

window.show_all()
window.connect("destroy", Gtk.main_quit)
Gtk.main()

二、示例運(yùn)行效果：

 

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結(jié)束語

目前支持Python語言開發(fā)GUI應(yīng)用程序的Python GUI庫(kù)有幾十種（詳見Python Wiki頁(yè)面介紹：https://wiki.python.org/moin/GuiProgramming），限于篇幅，本文僅僅是概要介紹了最值得了解（個(gè)人淺見）的5種分享給大家，算是拋磚引玉，大家可以結(jié)合實(shí)際情況選擇一款適合的Python GUI庫(kù)來進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握應(yīng)用。

希望本文能對(duì)您有所幫助！喜歡的話就點(diǎn)個(gè)贊加關(guān)注支持一下哈：)