matlab---学习手记（采用guide创建gui界面）

                      采用guide创建gui界面

1. table和axes对象主要用于数据可视化处理，使数据观测起来更直观；activeX control对象注意用于使matlab界面更美观。
2. 使用GUIDE编辑器编辑GUI，要分别编辑两个文件：一个是fig文件（.fig），包含了GUI对象的属性设置及其布局信息；另一个是M文件（.m）,包含了控制GUI对象执行的回调函数。用户要做的只是两个步骤：GUI对象属性设置与布局、编辑回调函数。
3. 由GUIDE生成的M文件，控制GUI并决定GUI对用户操作的响应。它包含运行GUI所需要的所有代码。GUIDE自动生成M文件的框架，用户在该框架下编写GUI组件的回调函数。M文件由一系列子函数构成，包含主函数、opening函数和回调函数。其中主函数不能修改，否则容易导致GUI界面初始化失败。
4. hObject表示当前回调函数对应的GUI对象句柄，eventdata为附加函数，handles为当前GUI所有的数据的结构体，包含所有GUI对象的句柄和用户定义的数据。
5. gui_mainfcn函数：是GUI默认的处理函数。gui_mainfcn根据gui_state和传入参数来确定是执行回调函数还是打开GUI并运行openingfcn和outputfun。如果gui_callback为空，那么就运行GUI，打开主窗口fig文件；否则gui_callback指定的子函数。
6. 创建一个gui的过程：

a.是否只允许单一gui（gui_state.gui_singleton）

b.检查gui的可见性（获取visible属性值）

c.创建或更新gui数据（handles结构体）

d.检查输入参数是否为【属性】、【属性值】成对出现，并逐对设置属性，直到遇到错误跳出

e.检查句柄可见性（handlevisibility属性）

f.执行opening函数（gui_state.gui_openingfcn）

g.根据visible值决定是否将窗口显示到屏幕

h.执行output函数（gui_state.gui_outputfcn）

i.设置句柄可见性（handlevisibility属性）

%%【创建handles结构体】在【执行opening函数】之前，所以在opening函数中，可使用handles结构体访问该gui的所有组件对象

%%当输入参数成对出现时，matlab会将输入参数逐对从左至右设置为对象的属性，一旦遇到未定义的属性或错误的属性设置，将不再设置后面的属性对，也不弹出错误提示，而是直接跳出属性设置的循环。

%%【执行opening函数】在【显示窗口到屏幕】之前，只有执行完了opening函数，gui窗口才会可见。例如，可用uiwait命令在窗口弹出之前，等待用户操作。

1. gui的数据管理采用3种机制：gui数据、application数据、userdata属性。

 gui数据

    Gui数据由handles结构体保存。当运行guide创建的gui时，M文件会自动生成一个叫做handles的结构体。Handles结构体可看作一个数据的容器，包含所有的gui对象数据。Handles与对应的gui窗口相关联，它作为第3个输入参数传递给每个回调函数，使得它们可随意访问gui数据。

Handles结构体主要有两个用途：访问gui数据，由于handles结构体作为第3个输入参数传递进了每个回调函数中，而handles结构体包含了gui对象的tag值和句柄的信息，所以，每个回调函数可通过handles获取任何gui对象的数据。例如：

      Str=get（handles.a，‘string’）

另一个用途就是：在回调函数之间共享数据。在gui中，要使一个变量成为全局变量，一个有效的办法就是将其存在handles结构体中。例如将变量a存在handles中：

               Handles.a=a  %创建新的字段a，将变量a存入handles

               Guidata（hObject，handles）  %更新handles数据

%%handles结构体具有一定局限性。Handles只将fig文件内的gui组件信息保存进去，而不会将m文件内创建的gui对象存进去。也就是说，handles只存储gui布局区内放置或设置的gui组件。例如gui布局区内的pushbutton、button ground、figure窗口的菜单、工具栏等

例如：若在opening函数中创建一个pushbutton对象

     H=uicontrol（‘tag’，‘push1’）

在Guidata（hObject，handles）后加一行命令：     handles.push1   会出现错误

说明m文件中创建的对象数据并没有存入handles中。

可采用以下方法实现：     h=uicontrol（'tag’,’push1’）

                         Handles.push1=h

                         Guidata（hObject，handles）
gui数据的专用函数：guidata和guihandles。

Guidata：存储或更新gui数据。    Guidata（obj handle，data）

存储data到obj_handle所在的参窗口中，作为gui数据。若obj_handle不是figure对象句柄，将data保存到对象obj_handle的figure父类中。Guidata任何时刻只能管理一个gui数据，也就是说，任何gui任何时刻只能有一个handles结构。例如：guidata（hObject，handles）表示将handles结构体（即gui数据）的数据更新存储到hObject对象指定的figure对象中。

采用函数guidata管理gui数据，步骤如下：

a.采用语句data=guidata（obj_handle），获取之前的gui数据，备份到data结构体中

b.更新data结构体

c.采用语句guidata（obj_handle，data）将data结构体储存到figure中，作为新的gui数据

guihandles：创建handles结构体。   

Handles=guihandles（obj_handle）

返回一个结构体，字段名为obj_handle对象所对应gui窗口内的所有gui对象（包括figure对象）的tag属性值，字段值为这些gui对象的句柄。所以获取handles结构体内的gui对象句柄，可采用结构体的访问方法：handles.（字段名），即handles.（对象tag）

Handles=guihandles

返回当前figure的handles结构体。相当于handles=guihandles（gcf）

采用guihandles创建handles结构体时，要注意：

a.若对象tag为空，或为非法的变量名（例如以数字开头）时，该对象排除在handles结构体外

b.若某些对象具有相同的tag值，他们对应的字段值为一个行向量

c.句柄隐藏的对象包括在handles结构体中

d.由M文件创建的GUI对象也包括在handles结构体内

e.guihandles会清除handles结构体内非gui对象信息的手段

application数据：

application数据也保存在一个结构体中，数据保存在GUI对象的一个未公开属性内，即application data属性，该属性的值为一个结构体。获取application数据由两种方法：

a.采用get或set函数获取或修改对象的applicationdata属性

b.采用application数据的专用函数

setappdata：---添加新字段到指定对象的application数据中、

setappdata（h，name，value）  %添加新的字段到对象h的application数据中。字段名为name，字段值为值value

Getappdata：---获取对象的application数据、

value= Getappdata（h，name）  %获取对象h的application数据中，name字段的值

values=getappdata（h）    %获取对象h的所有application数据

isappdata：---判断对象h的application数据中是否存在字段name。存在，返回真，否则返回假、

isappdata（h，name）

rmappdata：移除对象h的application数据中的字段name

rmappdata（h，name）

%%一个gui中，最多只能同时存在一个gui数据和一个application数据；而且gui数据和application数据均为结构体

%%若采用编程的方法创建gui，可以将guihandles创建的handles结构体作为application数据存储，而不必存为gui数据，若使用guide创建的gui。则必须将handles存为gui数据。

Userdata属性

每个gui对象都有userdata属性，它与applicationdata属性的区别在于：

a.userdata为公开的属性，applicationdata为未公开的属性

b.application的值为一个结构体，而userdata的值可以是任何数据类型，例如数值、矩阵、数组等

%%userdata用于存储用户定义的数据，采用get和set函数访问。

%%除以上3种方式共享gui对象之间的数据，还可采用global定义全局变量的方式共享数据，但global数据并不随着gui的删除而清除，而是一直存在。一个方法是将figure的closerequestfcn函数改为：

  Clear glocal    %清除全局变量

   Delete（hObject）    %关闭当前窗口

1. Opening函数与output函数

Opening函数：在gui开始运行但不可见的时候执行，主要进行一些初始化的操作

Output函数：如果需要。可输出数据到命令行

Callback函数：用户每次触发gui对象时，一般都会执行一次相应的callback函数

Guide创建的gui文件中，除主函数外的所有回调函数都有如下两个输入参数：

hObject：所有回调函数的第一个参数。在opening函数和output函数中，表示当前figure对象的句柄；在回调函数中，表示该回调函数所属对象的句柄（注意O是大写）

handles：所有回调函数的第三个参数。表示gui数据，包括所有对象信息和用户数据的结构体，相当于一个gui对象和用户数据的容器。

%%在guide创建的gui的m文件中，无论是gui对象的回调函数，还是其他对象（如串口对象、定时器等）的回调函数，这个回调函数的前两个参数都是这么定义的：第一个参数为该对象句柄，第二个参数为附加参数。如果是gui对象，还有 第三个参数---handles

Feval（fun，x1，….，xn）-----表示使用参数x1，….，xn执行函数fun

输入参数Varargin有两种情况：

1. varargin为空，此时创建gui
2. varargin为回调函数名及其输入参数，此时执行回调函数（例如：在tag值为pushbutton1的pushbutton对象上单击左键，此时M文件的输入参数varargin为{‘pushbutton_callback’，hObject，eventdata，handles}）

输出参数varargout：

为单元数未知的单元数组，理论上能包含任意个输出参数，默认只创建一个输出参数：handles.output。若要返回第二个输出参数，可添加下列语句到output函数：

Varargout{2}=handles.output2

但是gui执行的顺序为：opening函数-----output函数---回调函数。其中opening函数和output函数只会执行一次，执行完output函数就已经输出varargout了

若要gui根据用户的操作来输出varargout，可以使用暂停和继续函数：uiwait和uiresume。

当一个图形对象发生特殊事件时，gui传递要执行的子函数名到m文件中，该子函数称为回调函数（callback函数）

回调函数类型：每个回调函数都有一个触发机制或事件，导致其被调用。

Buttondownfun---单击，执行该函数

Celleditcallback---当编辑表格的单元格时执行的回调函数

Cellselectioncallback---当鼠标选中表格单元时执行的回调函数

Clickedcallback----当push tool或toggle tool被单击时执行

Closerequestfun----当figure关闭时执行

Createfun---在对象创建之后，显示之前执行的函数

Createfun在openingfun前执行，只有在所有的createfcn执行完成后，才进入opening函数

Deletefcn---仅仅在删除对象之前执行

Keypressfcn---当按下按键时，执行当前对象的keypressfun

Keyreleasefcn---在figure对象上释放按键时执行的回调函数

Offcallback----当toggle tool状态为off时执行

Oncallback---当toggle tool状态为on时执行

Resizefcn---重塑figure，panel或button group形状时执行

Selectionchangefcn---当选择button group内不同的ratio button或toggle button时执行

Windowbuttondownfcn---当在窗口内按下鼠标时执行

Windowbuttonmotionfcn---当在figure窗口内移动鼠标时执行

Windowbuttonupfcn---当释放鼠标按键时执行

Windowkeypressfcn---当在窗口内任意对象上按下键盘时执行

Windowkeyreleasefun—当在窗口内任意对象上释放按键时执行

Windowscrollwheelfcn---当在窗口内任意对象上滚动鼠标滑轮时执行

如何控制回调函数的可中断性？

1. 所有的图形对象都有interruptible属性，它决定当前的回调函数能否被中断
2. 所有的图形对象都有busyaction属性，它指定matlab如何处理中断事件

1. 回调函数的编写：

编写回调函数，要充分利用每个回调函数的两个输入参数---hObject和handles，而对于keypressfcn和keyreleasefcn，还要利用其附加参数eventdata，hObject为当前对象的句柄，而handles为所有对象的数据集合，其字段为每个gui对象的标识符（tag值），而字段值为对应gui对象的句柄。keypressfcn和keyreleasefcn的附加参数eventdata包含了当前的按键信息

一旦获得对象的句柄，可以采用get、set、findobj、findall、copyobj、delete、close等一系列的句柄操作函数，对gui对象进行随心所欲的操作

Gui跨平台的兼容性设计

为了设计出在不同平台上运行时外观一致的gui，要注意一下几点：

a.uicontrol对象尽量使用系统默认的字体，即设置uicontrol对象的fontname属性为default，例如：   set（handles.pushbutton1，‘fontname’，‘defalut’）

b.uicontrol对象尽量使用默认的背景色，该颜色由系统设定

c.由于像素的大小在不同的计算机显示器上是可变化的，所以使用像素作为单位不能使gui的外观在所有的平台上都一致，若figure窗口大小可随意改变，为了使所有gui组件的大小跟着等比例改变，窗口的units属性值应该设为characters，其他gui对象的units属性值应设为normalized或characters。

%%断点测试主要用于代码的编写和测试阶段，查看函数空间或基本空间内各变量值是否按预期变化。F10键可以单步运行，F5键可以运行到下一个断点处。

%%程序性能分析器可以精确分析每个函数调用、每个语句所花费的时间。

%%gui设计不大可能一步到位就把程序编好，需要不断地修改和完善代码，在这个过程中采用断点测试，是必不可少的手段，而为了测试和优化软件的性能，就需要采用程序性能分析器了

1. 采用guide创建gui的步骤

1. gui对象布局
2. 打开对象的属性查看器，设置对象的相应属性
3. 编写必要的回调函数
4. 若需要生成exe独立运行文件，还需要进行mcc编译

例题：创建一个string为‘颜色设置’，enable为inactive的pushbutton，点击时调用颜色设置对话框，设置pushbutton上的标签颜色（也就是颜色设置四个字会变色）。

%function pushbutton1_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles)

col = uisetcolor(get(hObject, 'foregroundColor'));

set(hObject, 'foregroundColor', col);

例题：创建一个标签为‘字体设置’且两行显示，背景为白色且处于未激活状态的static text，单击时调用字体设置对话框，设置标签的字体。

%function text1_ButtonDownFcn(hObject, eventdata, handles)

font = uisetfont(hObject);

%%切换按钮（toggle button）通常用于表示二值状态，如‘运行’与‘停止’

例题：创建一个static text和toggle button，当toggle button弹起时，static text显示为红色，当toggle button按下时，static text显示为绿色。

%function togglebutton1_Callback(hObject, ~, handles)

if get(hObject, 'Value')

    set(handles.text1, 'BackgroundColor', 'green');

else

    set(handles.text1, 'BackgroundColor', 'red');

end

%%slider用于获取指定范围内的数值，用户通过滑动滑块，改变slider的value值，使得其value值在Min和Max之间变化

Slider的步长与步长比例的关系：

最小步长x=（max-min）×最小步长比例

最大步长y=（max-min）×最大步长比例

例题：用slider控制static text显示【0,200】范围内的任意整数

%function slider1_Callback(hObject, eventdata, handles)

val = get(hObject, 'Value');

set(handles.text1, 'String', num2str(val, '%3.0f'));

 

%function slider1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

 

% Hint: slider controls usually have a light gray background.

if isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))

    set(hObject,'BackgroundColor',[.9 .9 .9]);

end

例题：设计一个标签为‘保存数据’的radio button，当鼠标单击使ratio button处于‘选中’状态时，弹出文件保存对话框，并显示用户选择的路径和保存的文件名。

%function radiobutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)

if get(hObject, 'Value')

    [fName, pName, index] = uiputfile('*.*', '文件另存为');

    if index

        str = [pName fName];

        set(handles.text1, 'String', str);

    end

end

%%edit text允许用户修改文本内容，用于数据的输入与显示，若Max-Min>1，允许edit text显示多行文本，否则，只允许单行输入。

例题：在edit text内输入0~1之间的任意数，来改变slider的滑块位置。

%function edit1_Callback(hObject, eventdata, handles)

str = get(hObject, 'String');

num = str2double(str);

if ~isnan(num) && (num <= 1) && (num >= 0)

    set(handles.slider1, 'Value', num);

end

%%check box与radio button类似，用于显示一对互斥的状态，通过鼠标左键单击，可在‘选中’与‘未选中’两种状态之间切换。对应这两种状态，其value值也在min属性值与max属性值之间切换

%function checkbox1_Callback(hObject, eventdata, handles)

if get(hObject, 'Value')

    set(handles.slider1, 'Enable', 'on');

else

    set(handles.slider1, 'Enable', 'off');

end

%%  a=eventdata.Indices（1）  %获取当前单元格的行索引

     b=eventdata.Indices（2）     %获取当前单元格的列索引（I一定大写）

例题：设计一个选项依次为‘语文’，‘数学’，‘英语’的list box和一个空白的static text，当左键双击listbox中任一项时，将其内容显示于static text中。

%function listbox1_Callback(hObject, eventdata, handles)

mouseType = get(handles.figure1, 'SelectionType');

if strcmp(mouseType, 'open')

    index = get(hObject, 'Value');

    str = get(hObject, 'String');

    set(handles.text1, 'String', str{index});

end

若是单击左键则是：

%function listbox1_Callback(hObject, eventdata, handles)

index = get(hObject, 'Value');

    str = get(hObject, 'String');

    set(handles.text1, 'String', str{index});

%%strcmp（s1，s2）---寻找s1和s2是否完全匹配

Strcnmp（s1，s2，n）---寻找s1和s2的前n个字符是否完全匹配

%%对于pop-up menu与listbox对象，在设置string的同时，记得一定要设置value值，原因很简单，string值若为字符串单元数组，则其单元个数限定了value的最大值？？？

例题：设计一个pop-up menu和listbox，pop-up menu选项依次为‘黑龙江’，‘湖北’。当pop-up menu选择‘黑龙江’时，listbox依次显示‘哈尔滨’，‘大庆’……；当pop-up menu选择‘湖北’时，listbox依次显示‘武汉’，‘黄冈’……

%%注意：case 1之间有一个空格

%%button group为gui对象的容器，它可以包含下列类型的子对象：axes对象、uicontrol对象、button group对象

%%selectionchangefcn回调函数的第一个输入参数为hObject，它并不是button group对象的句柄，而是button group内当前所选对象的句柄，也就是button group的selectedObject属性值

例题：设计一个二进制与十进制相互转换的gui界面，要求在edit text的输入正整数，当选中二进制时，该值转换为二进制，若选择为十进制，该值转换为十进制

%function bin_dec_SelectionChangeFcn(hObject, eventdata, handles)（在button group对象上）

str = get(handles.num, 'String');

switch get(hObject, 'Tag')

    case 'bin',

        val = str2double(str);

        if ~isnan(val) && (floor(abs(val)) == val)       %floor向下取整数

            set(handles.num, 'String', dec2bin(val));

        end

    case 'dec',

        if all((str == '0' | str == '1'))

            set(handles.num, 'String', [num2str(bin2dec(str)) '.']);

        end

end

%%绘制直方图（bar）

y=[1,2;5,4;6,2]

bar(y,0.2)     %0.2表示柱子的宽度（0.2如果不写代表默认宽度）

set(gca,'xticklabel',{'2002','2004','2006'})

xlabel('时间')

ylabel('利润')

legend('A公司','B公司')

例题：编写一个gui，读取excel文件data.xls，并将其显示在uitable对象中，要求：

a.将文件data.xls中的第一行显示为列名

b.鼠标选中单元格时，uitable对象右边显示该单元格的行、列、数据等信息

c.修改完表格数据后，单击[保存]将表格中的数据存为excel文件

原excel文件数据如下：

%function example6_1_11_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)

% This function has no output args, see OutputFcn.

% hObject    handle to figure

% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)

% varargin   command line arguments to example6_1_11 (see VARARGIN)

 

% Choose default command line output for example6_1_11

handles.output = hObject;

[~, ~, raw] = xlsread('data.xls');

set(handles.table, 'ColumnName', raw(1, :));

data = raw(2:end, :);

for i = 1 : numel(data)

    if isnan(data{i})

        data{i} = ' ';

    end

end

set(handles.table, 'Data', data, 'ColumnEditable', true);

 

guidata(hObject, handles);

 

%function table_CellSelectionCallback(hObject, eventdata, handles)

data = get(hObject, 'Data');

temp = eventdata.Indices;

set(handles.line, 'String', num2str(temp(1)));

set(handles.col, 'String', num2str(temp(2)));

set(handles.data, 'String', num2str(data{temp(1), temp(2)}));

 

%function save_Callback(~, ~, handles)

[fName, pName, index] = uiputfile('*.xls', '数据保存为', datestr(now, 30));

if index == 1

    data = get(handles.table, 'Data');

    colName = get(handles.table, 'columnName');

    data2 = [colName'; data];

    str = [pName fName];

    xlswrite(str, data2);

end

%%axes用于数据的可视化，即显示图形或图像。Axes是核心图形对象的容器，它可以包含下列gui核心图形对象：image、light、line、patche、rectangle、surface、text对象，以及由核心对象组成的hggroup。

例题：设计一个坐标轴和一个按钮，单击按钮时弹出文件选择对话框，载入用户指定的*.jpg或*.bmp图片

%function loadPic_Callback(hObject, eventdata, handles)

if exist('path.mat', 'file')

    load('path.mat', 'pathName');

else

    pathName = pwd;

end

[fName, pathName, index] = uigetfile({'*.bmp'; '*.jpg'}, '选择图片', pathName);

if index

    str = [pathName fName];

    imshow(str);

    save path.mat pathName;

end

回调函数中的数据传递：

Gui的m文件中包含很多回调函数和其他函数，这些函数都有自己的函数空间，它们之间的数据传递是必不可少的。Guide创建的gui，可用以下方法传递信息：

1. 使用全局变量global

当在两个回调函数的开始都使用了下面的定义：  

global a  %将a声明为全局变量

变量a就成为这两个回调函数共享的数据了

1. Gui数据（handles）

对于由guide创建的gui，创建时会将所有tag值不为空的信息存入handles结构体，对象的tag值为字段名，对象的句柄值为字段值。所以，guide创建的gui，对象之间可以进行随意访问

Handles不仅可以存储gui对象的信息，还可以存储变量：

Handles.变量名=变量值     %新建字段

Guidata（h.handles）       %更新handles

1. application数据

gui对象有一个未公开属性：applicationdata，它用于存储application数据，值为一个结构体（不妨称之为application结构体）。要访问application数据，很多时候还是要首先利用handles结构体获取gui对象的信息。

getappdata：获取application结构体指定字段的值

setappdata：创建或设置application结构体指定字段的值

rmappdata：移除application结构体指定的字段

1. userdata属性

每个gui对象都有一个供用户存取数据的属性：userdata。userdata仅能存取一个变量值，因此当同一对象存储两个变量时，先前的变量值就会被覆盖掉，因此都用userdata存储简单的数据。

%%如果变量需要占用大量的内存，不宜存储为gui数据。若放在handles里，会加大每个回调函数不必要的内存开销，因为handles是每个回调函数的输入参数。大的变量若存取不频繁，建议放到某个对象的userdata属性或者application结构体内；若存取比较频繁，例如定时器的回调函数经常访问该变量，此时建议将其存为global变量

gui界面之间的数据传递

1. 采用global函数，因为global声明的变量存储在matlab的基本工作空间中，所以可以采用这种方法共享数据
2. 采用findall或findobj函数查找，例如：查找标签为figure1的窗口

findall（0，‘type’，‘figure’，‘tag’，‘figure1’）

1. 采用handles结构。

假设在窗口1的openingfcn函数中，采用函数创建了一个子窗口2：

h_fig = figure(‘visible’ , ’off’,…….)

    h_btn1 = uicontrol(‘parent’ , ’h_fig’ , ‘tag’ , ‘btn1’,…….)

h_btn2 = uicontrol(‘parent’ , ’h_fig’ , ‘tag’ , ‘btn2’,…….)

h_btn3 = uicontrol(‘parent’ , ’h_fig’ , ‘tag’ , ‘btn3’,…….)

如果要在窗口1的任何回调函数中直接访问子窗口2的任意控件，可以在上述语句后紧跟着写下如下语句:

handles.btn1 = h_btn1

handles.btn2= h_btn2

 handles.btn3 = h_btn3

最后，需要一个guidata语句。当然，opening函数最后有guidata语句，所以不用自己添加

1. 将要共享的数据使用save函数存入mat文件；或者使用文件I/O函数，存入文本文件中
2. 窗口之间采用输入参数传递数据
3. 窗口之间采用输出参数传递数据

%%有时在执行windowbuttondownfcn回调函数时，需要知道用户是单击左键、单击中键、单击右键还是双击左键和右键，此时需要用到figure的selectionType属性。

selectionType属性值为窗口中最后一次鼠标操作的类型。以下为属性对应的操作类型：

normal----单击左键

extend----单击中键、shift+左键

alt----单击右键、ctrl+左键

open----双击左键、双击右键