tkinter を用いたユーザインタフェース

【概要】

Windows 上で tkinter を用いて、典型的なユーザインタフェース（ウィンドウ、ボタン、フォーム、ファイル選択、画像表示）を作る演習を説明する。

tkinter は、Python で GUI（ユーザインタフェース）を作るためのライブラリである。Python に標準で付属しているため、追加のインストールは不要である。本記事では Python 3.12 を使用し、Windows 環境を前提とする。

本記事の演習で確認できる基本概念は、次の五つである。各概念は、対応する演習のコードに現れる。

Python プログラムの編集・実行には、Visual Studio Code の利用を推奨する（第1章参照）。

【目次】

【関連する外部ページ】

tkinter の公式ドキュメント: https://docs.python.org/3/library/tkinter.html

ファイル選択ダイアログの公式ドキュメント: https://docs.python.org/3/library/dialog.html

1. 前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1：winget によるインストール

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$p;*\") -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$s;*\")){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$s;$c\",'Machine')}"

方法 2：インストーラーによるインストール

  1. Python公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
  2. ダウンロードしたインストーラーを実行する。
  3. 初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
  4. 「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Python の開発環境 Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定

Python の開発環境Visual Studio Code（プログラムを編集するソフトウェア。以下、VS Code）を整える。

[Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順

1. VS Code と拡張機能のインストール

以下のコマンドにより，既存の VS Code を削除し，全ユーザー共有の設定で再インストールしたうえで，拡張機能（VS Code に機能を追加するソフトウェア）をまとめて導入する．

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windows キーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして，コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

インストールコマンド


REM ============================================================
REM Microsoft Visual Studio Code
REM ============================================================
winget uninstall -e --id Microsoft.VisualStudioCode --silent --disable-interactivity --accept-source-agreements
rmdir /s /q C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
rmdir /s /q "%APPDATA%\Code" 2>nul
rmdir /s /q "%USERPROFILE%\.vscode" 2>nul
rmdir /s /q "%LOCALAPPDATA%\Microsoft\vscode-update" 2>nul

REM VS Code をシステム領域に新規インストール
winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudioCode -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements

REM 全ユーザー共有の拡張機能フォルダ
mkdir C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
icacls "C:\ProgramData\vscode-extensions" /grant "Everyone:(OI)(CI)M" /T

REM スタートメニューのショートカットを --extensions-dir 付きで再作成
rmdir /s /q "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code" 2>nul
del "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk" 2>nul
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); $lnk.TargetPath='C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe'; $lnk.Arguments='--extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\"'; $lnk.Save()"
REM ショートカットの検証
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); Write-Host 'TargetPath:' $lnk.TargetPath; Write-Host 'Arguments:' $lnk.Arguments"

REM ファイル / フォルダ右クリックの「Code で開く」を登録
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\*\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\Background\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%V\"" /f

REM --extensions-dir 付きで起動する code.cmd ラッパを作成
REM （%* を echo で書くと対話的 cmd で失われるため、PowerShell で [char]37+'*' を書き出す）
powershell -NoProfile -Command "$pct=[char]37; $q=[char]34; $c='@echo off'+[char]13+[char]10+$q+'C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd'+$q+' --extensions-dir '+$q+'C:\ProgramData\vscode-extensions'+$q+' '+$pct+'*'+[char]13+[char]10; [IO.File]::WriteAllText('C:\ProgramData\vscode-extensions\vscode.cmd',$c,[Text.Encoding]::ASCII)"

REM 拡張機能のインストール
set "CODE=C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd"
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot-chat
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.python
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.vscode-pylance
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.debugpy
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension saoudrizwan.claude-dev
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension rust-lang.rust-analyzer
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension tamasfe.even-better-toml
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension anthropic.claude-code
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension almenon.arepl
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --list-extensions --show-versions
echo === セットアップ完了 ===

2. Python インタプリタの選択

同一マシンに複数の Python がインストールされている場合，VS Code で使用する Python 本体（インタプリタ：Python プログラムを解釈・実行するソフトウェア）を選択する必要がある．

  1. コマンドパレット（コマンド名で機能を呼び出す VS Code の入力欄）を開く（Ctrl+Shift+P）
  2. Python: Select Interpreter と入力する
  3. 表示される一覧から，使用する Python（例：C:\Program Files\Python312\python.exe）を選択する．

Python プログラム実行手順

[Windows での Python プログラム実行手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 実行手順（Visual Studio Codeを使用）

プログラムファイルの作成と保存

  1. 左サイドバーの「エクスプローラー」アイコン（Ctrl+Shift+E）をクリックする
  2. 「NO FOLDER OPENED」（作業対象フォルダが未選択の状態）と表示される場合は，「Open Folder」をクリックし，プログラムを保存するフォルダを選択する

    続いて「フォルダを信用するか」を確認する画面（フォルダ内のコードを実行してよいか確認する VS Code の仕組み）が表示されるので，チェックして Yes を選択する

  3. フォルダ名の右側に表示される「新しいファイル」アイコンをクリックする
  4. ファイル名（例：aitask.py．ファイル名は何でも良い）を入力し Enter を押す．拡張子は .py（Python ファイルを示す拡張子）とする
  5. 実行したいコードを選択し，Ctrl+C でコピーする．VS Code のエディタ領域に Ctrl+V で貼り付ける
  6. Ctrl+S で保存する

プログラムの実行

  1. エディタ右上の三角形「▷」アイコン（Run Python File：現在開いている Python ファイルを実行するボタン）をクリックする．または，エディタ上で右クリックし「ターミナルで Python ファイルを実行」を選択する
  2. VS Code 下部のターミナル（コマンドの入出力を表示する画面）に，実行結果（print 関数の出力等）が表示される
  3. tkinter（Python 標準の GUI ライブラリ）のファイル選択ダイアログを使うプログラムを実行した場合は，ダイアログが開くので対象画像を選択する
  4. VS Code 下部のターミナルで実行結果を確認する．OpenCV ウィンドウ（OpenCV が画像を表示するために開く専用ウィンドウ）が開いた場合はそちらも確認する．OpenCV ウィンドウは，マウスクリックでウィンドウをアクティブ（操作対象の状態）にしてからキーを押すと終了する

2. 演習1：ウィンドウの表示（動作確認）

テーマ名：ウィンドウの表示と、ウィジェットの配置・イベントループの確認

手順：次のコードを実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。ウィンドウが開き、その中に「Hello, tkinter」と表示されれば、tkinter は正常に動作している。

import tkinter as tk

root = tk.Tk()
label = tk.Label(root, text="Hello, tkinter")
label.pack()
root.mainloop()

ヒント：tk.Tk() がウィンドウを作る。tk.Label(...) で文字表示の部品を作り、pack() でウィンドウに配置する。mainloop() がイベントループで、ウィンドウを表示し操作を待ち受け続ける。

考察ポイント：ウィンドウが開いてその中に文字が表示されること、ウィンドウを閉じるまでプログラムが動き続けることを観察する。

3. 演習2：ボタンとコールバック

テーマ名：ボタンの配置と、押したときに呼ばれる関数（コールバック）

手順：次のコードを実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。ウィンドウにボタンが表示され、押すたびに、押した回数がコマンドプロンプトに表示される。

import tkinter as tk

count = 0

def on_click():
    global count
    count += 1
    print("押した回数:", count)

root = tk.Tk()
button = tk.Button(root, text="押してください", command=on_click)
button.pack()
root.mainloop()

ヒント：ボタンの command に関数 on_click を渡すと、ボタンが押されたときにその関数が呼ばれる。これがコールバックである。

考察ポイント：ボタンを押すたびに on_click が呼ばれ、回数が増えていくことを観察する。

4. 演習3：変数クラスによるラベルの書き換え

テーマ名：StringVar でラベルとボタンを連動させる

手順：次のコードを実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。ウィンドウにラベルとボタンが表示され、ボタンを押すたびにラベルの文字が変わる。

import tkinter as tk

count = 0

def on_click():
    global count
    count += 1
    text_var.set("押した回数: " + str(count))

root = tk.Tk()
text_var = tk.StringVar()
text_var.set("押した回数: 0")
label = tk.Label(root, textvariable=text_var)
label.pack()
button = tk.Button(root, text="押してください", command=on_click)
button.pack()
root.mainloop()

ヒント：StringVar を作り、ラベルの textvariable に結び付ける。set() で StringVar の値を変えると、結び付いたラベルの表示が変わる。これが変数クラスを介した値の受け渡しである。

考察ポイント：ボタンを押すと set() が呼ばれ、ラベルの表示が変わることを観察する。ラベルの文字を直接書き換えていないのに表示が変わる点に注目する。

5. 演習4：フォーム（テキスト入力）

テーマ名：テキスト入力欄とボタンによるフォーム

手順：次のコードを実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。ウィンドウにテキスト入力欄とボタンが表示される。入力欄に文字を打ってボタンを押すと、入力した文字がコマンドプロンプトに表示される。

import tkinter as tk

def on_submit():
    print("入力された文字:", entry.get())

root = tk.Tk()
entry = tk.Entry(root)
entry.pack()
button = tk.Button(root, text="送信", command=on_submit)
button.pack()
root.mainloop()

ヒント：tk.Entry(...) がテキスト入力欄である。get() で、入力欄に打たれた文字を取り出せる。ボタンの command に渡した関数の中で get() を呼ぶ。

考察ポイント：入力欄に打った文字が get() で取り出せること、ボタンを押したときにその時点の入力内容が得られることを観察する。

6. 演習5：ファイル選択ダイアログ

テーマ名：ファイル選択ダイアログでファイルを選ぶ

手順：次のコードを実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。ウィンドウにボタンが表示される。ボタンを押すとファイル選択ダイアログが開き、ファイルを選ぶと、選んだファイルのパスがコマンドプロンプトに表示される。

import tkinter as tk
from tkinter import filedialog

def on_open():
    path = filedialog.askopenfilename()
    print("選んだファイル:", path)

root = tk.Tk()
button = tk.Button(root, text="ファイルを選ぶ", command=on_open)
button.pack()
root.mainloop()

ヒント：filedialog.askopenfilename() がファイル選択ダイアログを開き、選ばれたファイルのパスを文字列で返す。キャンセルした場合は空の文字列を返す。ボタンの command に渡した関数の中で呼ぶ。

考察ポイント：ボタンを押すとダイアログが開くこと、選んだファイルのパスが文字列で得られることを観察する。

7. 演習6：画像の表示

テーマ名：選んだ画像ファイルをウィンドウに表示する

手順：次のコードを実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。ウィンドウにボタンが表示される。ボタンを押すとファイル選択ダイアログが開き、PNG または GIF の画像ファイルを選ぶと、その画像がウィンドウに表示される。

import tkinter as tk
from tkinter import filedialog

def on_open():
    path = filedialog.askopenfilename(filetypes=[("画像ファイル", "*.png *.gif")])
    image = tk.PhotoImage(file=path)
    label.config(image=image)
    label.image = image

root = tk.Tk()
button = tk.Button(root, text="画像を選ぶ", command=on_open)
button.pack()
label = tk.Label(root)
label.pack()
root.mainloop()

ヒント：tk.PhotoImage(file=パス) が画像を読み込む（PNG と GIF に対応）。読み込んだ画像をラベルの image に設定すると表示される。label.image = image は、画像が消えないように参照を残すために必要である。

考察ポイント：選んだ画像がウィンドウに表示されること、ファイル選択ダイアログ（演習5）と画像表示を組み合わせていることを観察する。

8. まとめ