用MATLAB GUI做一个简单的绩点计算界面

本文主要记录如何用MATLAB自带的GUI功能做一个绩点计算界面。并以此来简单介绍一下MATLAB GUI的使用过程。完整代码见：https://github.com/ZhouJiaHuan/compute-GPA-master

启动guide工具箱

guide是MATLAB用来制作GUI界面的工具性，我们只要在MATLAB命令窗口中输入命令guide即可打开GUI制作界面，如下图：

在新建GUI这一栏中提供了几种常用的界面，这里我们直接选用BLANK空白界面即可。

这样就会生成一张初始的空白界面,我们可以直接点击工具栏中绿色的运行按钮看一下初始界面的效果。

文件名保存为test.fig，点击运行后，发现一共生成了两个文件，一个是界面文件test.fig，另一个是对应的test.m文件。test文件中保存的就是界面文件中的所有信息。一般我们制作GUI界面分成2个步骤：（1）设计GUI界面，即在界面上添加一些我们需要的控件等；(2)写回调函数，简单的说，每一个控件被添加到界面上肯定是有其特定的功能（显示信息、按钮操作等）。比如你想通过按一个按钮去执行特定的功能，这个时候你就把需要执行的代码写在按钮的回调函数里。

一个简单GUI示例

为了帮助理解这个过程，我们先来建立一个简单的GUI来介绍：要求在界面上放置1个按钮，和3个文本框，其中两个文本框用来输入两个数，当按下按钮的时候，计算两个数的和并显示在第三个文本框中。

我们现在刚刚的空白界面上添加几个控件（3个文本框和1个按钮），直接从左侧的控件中拖过来即可。如下图所示：

文本框中默认显示是内容是“可编辑文本”，我们可以通过双击控件来修改该控件的属性，这里我们先修改第一个文本框的属性：

上图中我分别修改了3个属性：将显示的字体设为20号、将默认显示的字符串设为“0”、
这里需要重点注意的是Tag属性，它每个控件的句柄名，可以理解为每一个控件的名字，在下面写回调函数的时候，都需要通过Tag属性的值来传递数据，因此，所有控件的Tag属性内容不能相同。

按照相同的方法我们依次修改剩下来的控件的属性，并添加一些静态文本增强可读性：

以上只是简单地把界面做好了，为了实现我们需要的功能，还需要写回调函数，我们再想一下我们需要实现的功能：按下求和按钮后，计算两个数的和，最后显示在文本框中。因此，我们只需要写求和按钮的回调函数，并读取两个文本框中的信息，然后把计算的结果传递到第三个文本框中。

这里需要介绍GUI中用于传递数据的函数：set()和get()。set()函数用于修改某个控件的属性值。比如我想把Tag名为“add1”的文本框的显示内容改成“1”，可以通过下面的代码实现：

set(handles.add1, "string", 1)

同样，我们如果想要获取一个Tag名为“add1”的文本框内容，可以通过get()实现：

num1 = str2num(get(handles.add1, "string"))

由于获取到数据的类型是string格式的，在计算的时候需要转换。因此用str2num()完成转换过程。

在了解了set()和get()的基本用法，下面我们就来看看求和按钮的回调函数怎么写。

右击求和按钮选择查看回调，继续选择Callback，会打开test.m文件，并自动创建回调函数，如下图：


回调函数的名字是根据控件的Tag属性创建的，由于我求和的Tag属性是“add”，因此对应的回调函数名字叫“add_Callback”
在函数体中添加如下代码：

num1 = str2num(get(handles.add1, 'string'));
num2 = str2num(get(handles.add2, 'string'));
result = num1 + num2;
set(handles.sum, 'string', result);

运行测试结果：

大功告成，还是很简单的吧，下面我们就步入正题，制作我们计算绩点的界面吧！

绩点计算工具

第一步当然还是设计界面，如下：

界面上的控件主要有两类，右侧是一组按钮，中间是需要显示是成绩单信息。我们期望的功能如下：

• 点击导入成绩表，会打开文件浏览器，查找本地的成绩表并导入，同时在中间显示基本的信息；
• 点击计算绩点，按照指定的绩点计算方法计算绩点，计算成功后弹出提示信息；
• 点击导出结果，保存计算好的绩点并保存到本地的表格中；
• 点击退出，退出程序

下面我们就依次编写4个按钮的回调函数：

导入成绩表：

% --- Executes on button press in Load_score.
function Load_score_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Load_score (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global NUM TXT RAW
% 打开成绩表
[filename, pathname] = uigetfile({
     '*.xls'; '*.xlsx'});
full_name = strcat(pathname,filename);
% 导入成绩表信息
[NUM,TXT,RAW] = xlsread(full_name);
% 显示表格信息（路径、班级人数、课程数）
set(handles.Load_state,'string',full_name);
set(handles.Stu_num,'string',num2str(size(RAW,1)-1));
set(handles.Course_num,'string',num2str(size(RAW,2)-2));

这里需要注意的是，成绩表需要满足读取的格式，如下：

课程需要满足格式：课程名/类型/学分

计算绩点

% --- Executes on button press in Compute_GPA.
function Compute_GPA_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Compute_GPA (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global NUM RAW;
global GPA;
% 获取课程名和课程学分
[~, credit] = get_course_credit(RAW);
% 计算绩点
[GPA,~] = compute_GPA(NUM,credit);
msgbox('计算完成');

函数中调用了另外两个函数，分别定义如下：

function [course, credit] = get_course_credit(RAW)
% Function:
% 读取表格数据中学生信息（包括学号和姓名）
% Input
% RAW: 课程成绩表，第一行为表头，前两列分别为学号和姓名，成绩从第三列开始；
%    学号|姓名|课程1/必修课/学分1|课程2/必修课/学分2|
%     ** | ** |         **     |         **     |
%     ** | ** |         **     |         **     |
%     ** | ** |         **     |         **     |
% Output
% course: (1,n),cell类型，存放所有的课程名(n门课程)
% credit: (1,n),double类型数组，存放所有课程对应的学分

num_course = size(RAW,2)-2; % 不包含前两列（学号、姓名）
course = null(num_course);
credit = null(num_course);
for i = 1:num_course
   course_name_credit = RAW{
     1,i+2}; %课程/必修课/学分
   course_credit = regexp(course_name_credit,'/','split'); %切分
   course{i} = course_credit{
     1}; % 课程名
   credit(i) = str2double(course_credit(end)); % 学分
end

function [GPA,GPA_per_course] = compute_GPA(NUM,credit)
% Function:
% 计算所有学生的平均绩点（加权平均）
% Input
% NUM: (m,n)，double型，存放所有m个学生的所有n门课程成绩，每一行对应一个学生的成绩
%     score_11 | score_12 | score13 | --- | score_1n |
%     score_21 | score_22 | score23 | --- | score_2n |
%     ******** | ******** | ******* | --- | ******** |
%     score_m1 | score_m2 | scorem3 | --- | score_mn |
% credit: (1,n)，double型，存放所有课程的学分
% Output
% GPA: (m,1),double类型，存放所有学生的平均绩点
% GPA_per_course: (m,n),double类型，存放所有学生所有课程的的绩点

scores = NUM;
GPA_per_course = (scores-50)/10;
GPA_per_course(GPA_per_course<0) = 0;
GPA = GPA_per_course*credit'/sum(credit);

导出结果

% --- Executes on button press in Write_to_xls.
function Write_to_xls_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Write_to_xls (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global RAW;
global GPA;
sorted_result = Sort_result(RAW, GPA);
xlswrite('sorted_GPA_result.xls',sorted_result);
msgbox('已导出至当前路径：sorted_GPA_result.xls');

代码中调用了Sort_result()函数来对结果进行排序，具体的定义如下：

function sorted_result = Sort_result(RAW, GPA)
% Function:
% 对绩点按降序排序并保存
% Input
% RAW: 课程成绩表，第一行为表头，前两列分别为学号和姓名，成绩从第三列开始；
%    学号|姓名|课程1/必修课/学分|课程2/必修课/学分|
%     ** | ** |         **     |         **     |
%     ** | ** |         **     |         **     |
%     ** | ** |         **     |         **     |
% GPA: (m,1),double类型，绩点
% write_to_xls:0或1，表示是否导出xls文件
% Output
% sorted_result: cell类型，排序结果,[排名,学号,姓名,绩点]

[id, name] = get_id_name(RAW);
num_stu = length(name);
rank = 1:num_stu; rank = rank';
name_sorted = null(num_stu,1);
id_sorted = null(num_stu,1);

[GPA_sorted,Index] = sort(GPA,'descend');
for i  = 1:num_stu
    id_sorted{i,1} = id{Index(i)};
    name_sorted{i,1} = name{Index(i)};
end
title = {
     '排名', '学号','姓名', '绩点'};
sorted_result = [title;
                 num2cell(rank),id_sorted,name_sorted,num2cell(GPA_sorted)];

[id, name] = get_id_name(RAW);
num_stu = length(name);
rank = 1:num_stu; rank = rank';
name_sorted = null(num_stu,1);
id_sorted = null(num_stu,1);

[GPA_sorted,Index] = sort(GPA,'descend');
for i  = 1:num_stu
    id_sorted{i,1} = id{Index(i)};
    name_sorted{i,1} = name{Index(i)};
end
title = {
     '排名', '学号','姓名', '绩点'};
sorted_result = [title;
                 num2cell(rank),id_sorted,name_sorted,num2cell(GPA_sorted)];

退出

% --- Executes on button press in Quit.
function Quit_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Quit (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
close(gcf);

最后看一下最终的效果：

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写在最后的话：
感谢你一直读到这里，希望本篇博客对你有点帮助。关于本篇博客中的任何问题欢迎指出，虚心接受各位大佬的教导！