برنامه نویسی گرافیکی (GUI) در نرم افزار MATLAB

نرم‌افزار Matlab یکی از پرکاربردترین نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی و شبیه‌سازی در زمینه محاسبات مهندسی و ریاضی است که امروزه به عنوان ابزاری استاندارد مورد استفاده دانشجویان و فارغ التحصیلان رشته‌های مهندسی قرار می‌گیرد. بسیاری از برنامه‌های توسعه داده شده در نرم‌افزار متلب، صرفا به‌صورت کد در دسترس بوده و برای اجرا از رویکرد مبتنی بر خط فرمان (در داخل نرم‌افزار متلب) استفاده می‌کنند. این درحالی است که متلب امکانات نسبتا قدرتمندی برای برنامه نویسی گرافیکی (GUI) در نرم افزار MATLAB و کامپایل برنامه به‌صورت یک نرم‌افزار مستقل فراهم می‌کند.

مزیت اصلی طراحی رابط کاربری گرافیکی، علاوه‌بر ایجاد یک زیبایی ظاهری، ایجاد سهولت استفاده از برنامه توسط کاربر است. از یک کد ساده چند خطی گرفته تا یک مجموعه بزرگ نرم‌افزاری، افزودن یک رابط کاربری گرافیکی مناسب به برنامه باعث ارتقای کیفیت استفاده و کاربردپذیری بیشتر آن خواهد شد. بر این اساس، این مدیادرس به آموزش برنامه نویسی گرافیکی (GUI) در نرم افزار MATLAB اختصاص یافته است. در این دوره ضمن ارائه مفاهیم ضروری اولیه و اصول طراحی GUI، تمام مولفه‌ها (یا المان‌ها)ی گرافیکی قابل استفاده در یک GUI معرفی شده و با ذکر مثال مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در آموزش برنامه نویسی گرافیکی (GUI) در نرم افزار MATLAB ، در ادامه آمده است:

فصل اول

1. معرفی GUI
2. مزایای استفاده از GUI
3. بررسی یک مثال ساده: مقایسه رویکرد مبتنی بر خط فرمان با رویکرد مبتنی بر GUI
4. بررسی یک مثال پیچیده‌تر: بررسی مزیت اصلی استفاده از GUI
5. معرفی مختصر مولفه‌های گرافیکی قابل استفاده در GUI + منوهای اصلی و راست-کلیک + نوار ابزار + توابع کمکی
6. طراحی GUI در MATLAB: محیط GUIDE و App Designer
7. معرفی مختصر محیط GUIDE
8. مفهوم اشیای گرافیکی در MATLAB / دسترسی به اشیای گرافیکی / دسترسی به handle اشیای گرافیکی / خاصیت والد-فرزندی + بررسی این موارد با استفاده از چند مثال
9. معرفی مفهوم برنامه‌نویسی مبتنی بر رویداد + معرفی کالبک Callback
10. بررسی ساختار m-فایل مربوط به یک GUI
11. بررسی یک مثال: روش دسترسی و ایجاد کالبک‌ها / بررسی اجزای کالبک‌ها: نامگذاری کالبک + آرگومان‌های ورودی کالبک (hObject, eventdata, handles) / روش حذف کالبک / + بررسی توابع ورودی و خروجی m-فایل مربوط به یک GUI
12. روش‌های به اشتراک گذاری داده بین کالبک‌ها: استفاده از userdata / setappdata / guidata + بررسی این روش‌ها با استفاده از چند مثال
13. نکاتی در مورد کدنویسی کالبک‌ها
14. ایجاد GUI: استفاده از محیط GUIDE یا استفاده از کدنویسی صرف + بررسی اجمالی یک مثال ایجاد شده با استفاده از کدنویسی

فصل دوم

1. بخش ۲-۱: معرفی محیط GUIDE

   1. معرفی کلی اجزای پنجره اصلی محیط GUIDE
   2. معرفی ابزارهای موجود در نوار ابزار: Align Objects / Menu Editor / Tab Order Editor / Toolbar Editor / Editor / Property Inspector / Object Browser / Run
   3. معرفی برخی موارد غیرتکراری موجود در منوها: منوهای Tools / Layout

2. بخش ۲-۲: معرفی خصوصیات مشترک مولفه‌های گرافیکی + کالبک‌ها

   1. طبقه‌بندی مولفه‌های گرافیکی: UIControl / Container / Table / Figure / Axes
   2. بررسی خصوصیات مشترک مولفه‌های از نوع UIControl
   3. بررسی خصوصیات مشترک مولفه‌های از نوع Container
   4. معرفی کالبک‌های موجود در مولفه‌های مختلف + توضیح کاربرد هرکدام

3. بخش ۳-۲: معرفی مولفه‌های گرافیکی + توابع کمکی مورد استفاده

   1. معرفی مولفه‌های Figure، Axes، Push Button، Edit Text و Static Text

      1. بررسی خصوصیات مهم Figure
      2. بررسی خصوصیات مهم Axes
      3. بررسی خصوصیات مهم Push Button (کاربرد در این مثال: رسم نمودار)
      4. بررسی کالبک‌های Push Button: Callback / CreateFcn / ButtonDownFcn / KeyPressFcn + ذکر چند مثال
      5. بررسی مولفه Edit Text (کاربرد در این مثال: دریافت ورودی)
      6. بررسی مولفه Static Text (کاربرد در این مثال: نمایش خروجی یا نمایش متن ثابت)

1. 2. معرفی مولفه‌های Pop-up Menu، Toggle Button و Checkbox

      1. بررسی مولفه Pop-up Menu: خاصیت String و Value و Callback اصلی (کاربرد در این مثال: انتخاب Linestyle نمودار رسم‌شده)
      2. بررسی مولفه Toggle Button: خاصیت Value و Callback اصلی (کاربرد در این مثال: فعال‌سازی خاصیت Grid و Box مربوط به Axes)
      3. افزودن مولفه Panel برای سازماندهی قرارگیری مولفه‌های گرافیکی در GUI
      4. بررسی مولفه Checkbox: خاصیت Value و Callback اصلی (کاربرد در این مثال: فعال‌سازی Legend نمودار)

1. 3. معرفی مولفه‌های Radio Button، Button Group و Listbox

      1. بررسی مولفه Radio Button: خاصیت Value
      2. بررسی مولفه Button Group: خاصیت Selected Object و کالبک SelectionChangedFcn (کاربرد در این مثال: انتخاب رنگ نمودار رسم‌شده)
      3. معرفی دستور isfield
      4. بررسی مولفه Listbox: خاصیت String و Value و کالبک SelectionChangedFcn (کاربرد در این مثال: انتخاب تابع برای رسم نمودار)
      5. توضیحاتی در مورد استفاده از توابع در کدنویسی کالبک‌ها

1. 4. معرفی توابع کمکی questdlg، inputdlg و listdlg

      1. معرفی دستور questdlg (کاربرد در این مثال: پرسش از کاربر هنگام خروج از GUI)
      2. معرفی دستور inputdlg (کاربرد در این مثال: دریافت محدوده رسم نمودار بعنوان ورودی در خارج از GUI)
      3. معرفی دستور listdlg (کاربرد در این مثال: ارائه لیست دیگری از توابع در خارج از GUI و افزودن مقدار انتخابی به لیست اصلی)

1. 5. معرفی مولفه‌های Slider و Table

      1. بررسی مولفه Slider: خاصیت Min و Max و SliderStep و Callback اصلی (کاربرد در این مثال: تغییر محل رسم نمودار)
      2. بررسی مولفه Table: معرفی موارد موجود در Table Property Editor + ذکر یک مثال / خاصیت Data / اختصاص داده پیش‌فرض
      3. معرفی کالبک CellSelectionCalback + ذکر یک مثال
      4. معرفی کالبک CellEditCalback + ذکر یک مثال
      5. تکمیل مثال اصلی: افزودن جدول به GUI برای نمایش داده‌های نمودار رسم‌شده + نمایش نقطه انتخابی از جدول بر روی نمودار

1. 6. معرفی توابع کمکی errordlg، helpdlg، warndlg، waitbar، uigetfile و uiputfile

      1. معرفی دستورهای errordlg، helpdlg و warndlg + دستور msgbox
      2. معرفی دستور waitbar + ذکر یک مثال
      3. معرفی دستورهای uigetfile و uiputfile + دستور Fullfile
      4. تکمیل مثال اصلی: افزودن امکان Load و Save به GUI اصلی به‌کمک دستورهای uigetfile و uiputfile
      5. معرفی روش فراخوانی فایل (فرمت *.txt / *.mat / *.xls)
      6. معرفی روش ذخیره‌سازی فایل (فرمت *.txt / *.mat / *.xls)

4. بخش ۴-۲: کار با منوها و نوارابزار

   1. معرفی اجزای پنجره Menu Editor
   2. افزودن و حذف منوی اصلی و زیرمنوها
   3. کدنویسی منوی View: پنهان و آشکار کردن پنل‌های موجود در GUI
   4. کدنویسی زیرمنوهای Load و Save / Reset / Exit
   5. افزودن منوهای راست-کلیک: برای Axes، Table و Line / اختصاص دادن منوها به مولفه‌های مربوطه / کدنویسی منوها
   6. معرفی اجزای پنجره Toolbar Editor
   7. معرفی دکمه‌های فشاری و دو وضعیتی در نوار ابزار

5. بخش ۵-۲: ایجاد یک GUI با استفاده از برنامه نویسی

   1. ایجاد مولفه‌ها به کمک دستورات: figure / uipanel / uicontrol / axes / uitable / uimenu
   2. تعریف کالبک‌ها و اختصاص دادن آنها به مولفه مربوطه