Sudoku megoldó grafikus felhasználói felülettel (GUI)

Az előző bejegyzésben néhány függvényt definiáltunk és használtuk egy sudoku játékot megoldó program előállítására. Most e programot kicsit látványosabbá tesszük azzal, hogy a sudoku táblázatot grafikus felülettel jelenítjük meg a tkinter modult használva.

A programunk készítésének elve és fő részei a következők:

Az eddigi eredményeinket, azaz a függvénydefiníciókat egy modulfájlba elmentjük. Ebből aztán majd a jelen programunkba a megoldó függvényt beimportáljuk.
Az előzőkhöz hasonlóan a megoldandó sudoku kezdősorainak értékei egy karakterláncban állnak rendelkezésre, amiből előállítjuk a sudokumátrixot.
A sudokumátrixot egy keret grafikus elemben rajzoljuk ki, ahol az egyes cellákat táblázatos elrendezésben (9×9 grid) egy-egy keret elemben jelenítjük meg.
A megoldás előhívásához pedig egy nyomógomb elemet helyezünk el e táblázat alatt a főablak alján.
Egy olyan függvényt definiálunk, amely a kiinduló sudokumátrixot a beimportált megoldófüggvénnyel megoldja, és az eredményül kapott számokat a kirajzolt táblázat üres helyein megjeleníti.
A nyomógomb elemet úgy konfiguráljuk, hogy e definiált függvény a gomb lenyomásakor a megfelelő módon meg legyen hívva.

A számok cellakeretekben történő kiíratására több lehetőség van. Mivel a programunkat most csak arra tervezzük, hogy a megoldást kiírja, ezért alkalmazhatnánk erre például a címke (Label) grafikus elemet. De gondolunk a továbbfejleszthetőségre, nevezetesen arra, hogy esetleg igény lehet majd, hogy játszani is lehessen vele, azaz manuálisan bevinni a cellákba a számokat. Ezért inkább a beviteli mező (Entry) elemmel fogjuk a sudoku egyes celláiban szereplő számokat megjeleníteni. E grafikus elem szöveges tartalmát a hozzárendelt kontrollváltozóval lehet kiírni és változtatni. Ezért ezeket a program indulásakor létre kell hozni a kezdőtábla értékeivel, majd a megoldás előhívásakor a gomb megnyomásakor lefutó függvényünkben az eddig üres cellákba került értékekre állítani be őket.

A program kódját, valamint az induló és a nyomógomb megnyomása után megjelenő megoldott táblát láthatjuk alább. A program működését a fenti leírás és részletes kommentek alapján lehet követni.


from itertools import product
from sudoku_megoldó import sudoku_megoldás
import tkinter as tk

# A sudoku mátrix előállítása a sorait meghatározó karaktersorozatból.
sudoku_sorok = '203610000580007000400080020802000007000305000600000402040070008000400071000061504'
sudoku = [[*map(int, sudoku_sorok[i: i + 9])] for i in range(0, len(sudoku_sorok), 9)]

# ---- GUI megvalósítása ----

# A sudoku mátrixot egy keret grafikus elemben jelenítjük meg, ahol az egyes cellákat
# táblázatos elrendezésben (grid) egy-egy keret elemben elhelyezett beviteli mező képezi.
# A megoldás előhívásához egy nyomógomb elemet is elhelyezünk a táblázat alatt a főablak alján.
root = tk.Tk()
root.title('SUDOKU')  # A főablak címe.
root_width, root_height = 600, 600  # Főablak méreteit változókban adjuk meg a későbbi használathoz.
root.geometry(f'{root_width}x{root_height}')

# A cellákhoz tartozó egyes beviteli mezőkben megjelenítjük a sudokumátrix soraiban meghatározott
# számok string megfelelőjét. Ahol "0" van az üres cellát jelent, így ott a cella értéke egy szóköz lesz.
# Ennek megvalósításához a beviteli mezőkhöz rendelhető StringVar() kontrollváltozókat hozunk létre az egyes
# cellaértékekkel egy szótárban, és amelyeket a sor- és oszlopindexekből képzett tuple kulcsokkal azonosítunk.
entry_vars = {(si, oi): tk.StringVar(root, str(n) if (n := sudoku[si][oi]) != 0 else ' ')
              for si, oi in product(range(9), range(9))}

# A megoldást előhívó gomb megnyomására az alábbi függvény fog lefutni, amely argumentumként a sudokumátrixot
# és a fenti szótárt kapja. Meghívja a sudoku megoldó függvényt, majd az ennek alapján előálló megoldott
# mátrix elemeivel módosítja a kontrollváltozók értékeit a szótárban, amelynek hatására a beviteli mező
# tartalma automatikusan ezen értékekre változik.
def megoldás(sudoku_mátrix, beviteli_mezők_kontrollváltozói: dict):
    sudoku_megoldás(sudoku_mátrix)
    for si, oi in product(range(9), range(9)):
        beviteli_mezők_kontrollváltozói.get((si, oi)).set(sudoku_mátrix[si][oi])

# A sudoku táblázat keretének létrehozása.
táblázat = tk.Frame(root, bg='green', width=500, height=500, padx=3, pady=3)
# E kereten belül, rácsos elrendezésben a cellák keretének és beviteli mezőjének létrehozása, és lehelyezése.
for si, oi in product(range(9), range(9)):
    # A cellakeretek létrehozása.
    cell_fr = tk.Frame(táblázat, bg='light yellow', width=50, height=50, padx=2, pady=2)
    # Ezzel érjük el, hogy cellakeret beállított mérete maradjon meg és ne a tartalma méretéhez igazodjon:
    cell_fr.propagate(False)
    # A cellakeretek rácsos elrendezésben történő lehelyezése.
    cell_fr.grid(row=si, column=oi,
                 # A 3x3 kis négyzetek vizuális elkülönítéséhez a cellakeretek széleitől mért térközöket növeljük meg
                 # minden harmadik sor, illetve oszlop után, kivéve az utolsót, mert az már a táblázat széle lenne.
                 padx=(1, 3 if oi != 8 and (oi + 1) % 3 == 0 else 1),
                 pady=(1, 3 if si != 8 and (si + 1) % 3 == 0 else 1))

    # A számokat megjelenítő beviteli mező grafikus elemek létrehozása és lehelyezése a cellakereteken belül.
    tk.Entry(cell_fr, width=1, font=('Courier', 24, 'bold'), justify=tk.CENTER,
             textvariable=entry_vars.get((si, oi))).pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

# A megoldást megjelenítő nyomógomb elem létrehozása és konfigurálása olyan módon, hogy a fentebb definiált függvény
# a gomb lenyomásakor a megfelelő módon meg legyen hívva.
btn = tk.Button(root, text='Megoldás', font=('Courier', 18, 'bold'), command=lambda: megoldás(sudoku, entry_vars))

# A sudokut megjelenítő keret, valamint a nyomógomb lehelyezése.
táblázat.pack(pady=((root_height - táblázat.cget('height')) / 2, 0))
btn.pack(side=tk.BOTTOM, padx=1, pady=1)

root.mainloop()

from itertools import product

from sudoku_megoldó import sudoku_megoldás

import tkinter as tk

# A sudoku mátrix előállítása a sorait meghatározó karaktersorozatból.

sudoku_sorok = '203610000580007000400080020802000007000305000600000402040070008000400071000061504'

sudoku = [[*map(int, sudoku_sorok[i: i + 9])] for i in range(0, len(sudoku_sorok), 9)]

# ---- GUI megvalósítása ----

# A sudoku mátrixot egy keret grafikus elemben jelenítjük meg, ahol az egyes cellákat

# táblázatos elrendezésben (grid) egy-egy keret elemben elhelyezett beviteli mező képezi.

# A megoldás előhívásához egy nyomógomb elemet is elhelyezünk a táblázat alatt a főablak alján.

root = tk.Tk()

root.title('SUDOKU') # A főablak címe.

root_width, root_height = 600, 600 # Főablak méreteit változókban adjuk meg a későbbi használathoz.

root.geometry(f'{root_width}x{root_height}')

# A cellákhoz tartozó egyes beviteli mezőkben megjelenítjük a sudokumátrix soraiban meghatározott

# számok string megfelelőjét. Ahol "0" van az üres cellát jelent, így ott a cella értéke egy szóköz lesz.

# Ennek megvalósításához a beviteli mezőkhöz rendelhető StringVar() kontrollváltozókat hozunk létre az egyes

# cellaértékekkel egy szótárban, és amelyeket a sor- és oszlopindexekből képzett tuple kulcsokkal azonosítunk.

entry_vars = {(si, oi): tk.StringVar(root, str(n) if (n := sudoku[si][oi]) != 0 else ' ')

for si, oi in product(range(9), range(9))}

# A megoldást előhívó gomb megnyomására az alábbi függvény fog lefutni, amely argumentumként a sudokumátrixot

# és a fenti szótárt kapja. Meghívja a sudoku megoldó függvényt, majd az ennek alapján előálló megoldott

# mátrix elemeivel módosítja a kontrollváltozók értékeit a szótárban, amelynek hatására a beviteli mező

# tartalma automatikusan ezen értékekre változik.

def megoldás(sudoku_mátrix, beviteli_mezők_kontrollváltozói: dict):

sudoku_megoldás(sudoku_mátrix)

for si, oi in product(range(9), range(9)):

beviteli_mezők_kontrollváltozói.get((si, oi)).set(sudoku_mátrix[si][oi])

# A sudoku táblázat keretének létrehozása.

táblázat = tk.Frame(root, bg='green', width=500, height=500, padx=3, pady=3)

# E kereten belül, rácsos elrendezésben a cellák keretének és beviteli mezőjének létrehozása, és lehelyezése.

for si, oi in product(range(9), range(9)):

# A cellakeretek létrehozása.

cell_fr = tk.Frame(táblázat, bg='light yellow', width=50, height=50, padx=2, pady=2)

# Ezzel érjük el, hogy cellakeret beállított mérete maradjon meg és ne a tartalma méretéhez igazodjon:

cell_fr.propagate(False)

# A cellakeretek rácsos elrendezésben történő lehelyezése.

cell_fr.grid(row=si, column=oi,

# A 3x3 kis négyzetek vizuális elkülönítéséhez a cellakeretek széleitől mért térközöket növeljük meg

# minden harmadik sor, illetve oszlop után, kivéve az utolsót, mert az már a táblázat széle lenne.

padx=(1, 3 if oi != 8 and (oi + 1) % 3 == 0 else 1),

pady=(1, 3 if si != 8 and (si + 1) % 3 == 0 else 1))

# A számokat megjelenítő beviteli mező grafikus elemek létrehozása és lehelyezése a cellakereteken belül.

tk.Entry(cell_fr, width=1, font=('Courier', 24, 'bold'), justify=tk.CENTER,

textvariable=entry_vars.get((si, oi))).pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

# A megoldást megjelenítő nyomógomb elem létrehozása és konfigurálása olyan módon, hogy a fentebb definiált függvény

# a gomb lenyomásakor a megfelelő módon meg legyen hívva.

btn = tk.Button(root, text='Megoldás', font=('Courier', 18, 'bold'), command=lambda: megoldás(sudoku, entry_vars))

# A sudokut megjelenítő keret, valamint a nyomógomb lehelyezése.

táblázat.pack(pady=((root_height - táblázat.cget('height')) / 2, 0))

btn.pack(side=tk.BOTTOM, padx=1, pady=1)

root.mainloop()

A képhez tartozó alt jellemző üres; sudoku_GUI_solved-1024x537.jpg a fájlnév

A programban alkalmazott grafikus elemek vagy a kontrollváltozók használati részleteiről a Python tudásépítés lépésről lépésre című e-könyv „Grafikus felhasználói felület készítése” fejezetének alábbi alfejezeteiben találunk bővebb kifejtést:

„Grafikus elemek konfigurálásának módjai”
„Kontrollváltozók”
„A grafikus elemek fajtái, létrehozásuk és konfigurálásuk” – „Nyomógomb”, „Beviteli mező” és „Keret” alcímek.

Sudoku megoldó grafikus felhasználói felülettel (GUI)

Érdekel a Python tudásépítés lépésről lépésre az alapoktól az első asztali alkalmazásig című e-könyv.