MATLAB 中的 App 构建组件

引言

在 MATLAB 中学习应用程序构建对于开发易于最终用户使用但又能支持多种操作（如数据处理和可视化）的界面至关重要，或者对于那些只需要一个简单界面的复杂操作来说，这也足够了。MATLAB 进一步集成了 App Designer，它使应用程序开发人员无需额外的编程技能即可在软件上工作。App Designer 拥有独特的 GUI 编辑器和 MATLAB 应用程序的后端代码编辑器。它有一个布局编辑器，用户可以在其中拖放所需的组件，同时为应用程序创建过程提供 MATLAB 编程。

• UI 设计工作非常直观：用户可以将按钮、滑块、坐标轴、表格等添加到应用程序界面中并进行拖放。
• 直观的界面：一种自定义方式允许用户通过拖放对象来创建组件布局；因此，它不需要对 GUI 编程有复杂的理解即可设计复杂的布局。
• 集成代码视图：App Designer 将每个部分与代码视图连接起来，允许用户编写代码和编程进行添加、更改和扩展，同时还可以访问 MATLAB 的库集合。
• 丰富的组件库：提供下拉列表、复选框、图表和仪表等内置控件，以提高最终用户参与度和数据表示。
• 响应式布局：提供可用于开发流体设计的组件，这些设计可以适应任何方向和屏幕尺寸，从而使应用程序更具灵活性。

MATLAB 中基于 GUI 的应用程序的重要性

• 易于使用：GUI 避免了在使用命令时所需的输入，从而消除了愚蠢的错误，并使 MATLAB 中的工具可用。
• 视觉交互：看到控件的运行并将参数变化与输出联系起来，为用户提供了一种有效的学习方法。
• 提高生产力：GUI 加速了流程，并将所有必需的操作集中到一个图形界面中，从而增强了快速原型制作、测试和数据评估的过程。
• 协作访问：GUI 应用程序可以被开发出来，并供许多不一定是程序员的团队成员使用，从而，随着越来越多背景不同的人使用基于 MATLAB 的工具，跨学科协作可以得到增长。

开发 MATLAB 应用程序的优势

在 MATLAB 中开发应用程序的主要优势在于，它在工程和科学实践领域具有广阔的前景，在这些领域中，特定的流程图或数据处理需求需要特定的工具。MATLAB 中的应用程序开发允许将算法和分析探险家和工程师的发明和实现集成到专业编码的应用程序中。

• 定制：MATLAB 应用程序可以根据项目需求进行设计，例如特定的分析参数或输出。
• 数据可视化：MATLAB 提供具有出色绘图功能的应用程序，能够可视化结果并能够检查新趋势或全面分析数据。
• 自动化流程：应用程序可以通过提供自动化它们的界面来减少繁琐的工作量，这些应用程序在分析建模、计算机成像和模拟等领域更有用。
• 可移植性：应用程序的输出可以编译成可执行文件格式进行应用程序分发，或者可以重新定位为 MLApp 文件格式，以便在同一领域的多名成员或研究人员之间更广泛地共享工作。

MATLAB 应用程序的常用应用

MATLAB 应用程序由于其适应性和广泛的能力，在各种领域和研究领域都很受欢迎。

• 数据分析和统计：这些在数据分析领域中使用，通过开发交互式应用程序来处理数据集和测试统计模型和数据分布，例如在金融应用程序、生物信息学和环境系统中。
• 控制系统和机器人：工程师可以开发应用程序和控制的副本，用于调优和测试机器人系统的控制系统和算法；这些学科包括自动化、航空航天，甚至是汽车工程。
• 信号处理和通信：MATLAB 应用程序有助于过滤信号，并在电信、生物医学工程和电子产品的设计和分析中发挥重要作用。
• 机器学习和人工智能：自定义应用程序预定义了执行机器学习模型的控制面板，您可以在其中修改 ML 模型参数并查看结果，而无需编程。
• 物理和化学模拟：模拟应用程序帮助科学家对物理和化学现象进行建模，这在学术研究、能源和材料科学中很有用。

MATLAB App Designer 的组件

1. 布局编辑器

布局编辑器是 MATLAB 的 App Designer 工具中用于以布局形式设计和使用应用程序环境的关键组件之一。由于它模仿了物理白板并允许在设计网络时具有灵活性，因此其主要优势在于可以快速创建和修改各种组件；例如，组件可以轻松地在设计网页上拖放并调整大小。

• 拖放功能：布局编辑器包含了最有价值的功能之一：拖放操作用于添加和放置元素。此功能允许用户从组件面板 [组件库] 中选择组件，并将它们方便地拖放到应用程序画布上。可以根据需要放置，并且用户可以使用鼠标进行更改，因为在不编写位置代码的情况下可以快速移动组件。这使得应用程序的开发速度快且对于有少量编码知识的人来说非常容易。
• 网格布局和组件排列：MATLAB 上的布局编辑器目前支持网格布局，这是创建结构良好且响应式应用程序的重要组成部分。在布局类型中，网格允许用户使用行和列对齐组件，以便界面组织在 d 中保持一致。如果界面复杂，网格布局在实现跨不同显示器尺寸和密度的始终如一且易于理解的规则方面非常有效。通过将组件放入网格中，开发人员可以确保他们的应用程序具有精细、整洁的外观，并且易于调整大小且高度可读。由面板或选项卡组组成的组件分组有助于逻辑分类，以增强应用程序中最终用户的导航。

2. 组件库

MATLAB App Designer 中的组件库提供了许多基本的预设计 UI、控件、容器和可视化小部件。本质上，这是一个从头开始构建 MATLAB 应用程序的伟大库，因为它提供了所有必需的组件，同时允许开发人员添加各种功能而无需引入额外的库。

• 它们包括用于显示或输入信息的文本字段，具体取决于信息屏幕，用于向用户显示信息。
• 用于按行和列排序信息的书写或计算机创建的显示区域。
• 用于执行诸如命令表单提交或查看其他屏幕之类的功能的输入控件。

自定义组件属性

基于组件库的选择性，包含的每个对象都可以被高度样式化以满足应用程序的设计和功能需求。

• 机械属性，如文本的颜色、字体大小和分布。
• 控件属性包括用户输入/输出，例如用户输入开/关、设置默认控件输入值以及隐藏/显示控件。
• 事件属性，用于识别用户与事件的交互所产生的特定操作。

组件层次结构和交互：组件库通过开发人员通过明确定义的树结构识别和排列的元素，提供了组件的层次结构和交互。这些元素可以嵌套在其他元素中：面板、选项卡组等，从而根据其功能对零件进行自然分组。此外，MATLAB App Designer 允许组件被设计成与其他元素实时工作，具体取决于用户采取的操作。例如，当从下拉列表中选择一个项目时，会更改界面的其他区域，例如更新图表或启用更多输入框。这种交互性功能有助于使应用程序能够响应用户需求，从而使其具有适应性。

MATLAB 应用程序的用户界面组件类型

1. 输入组件

• 文本字段：适用于存储文本输入，文本字段在接受姓名、地址以及任何字符串输入方面表现出色。用户可以定义默认文本、指定字符限制，并使特定文本字段适应各种输入类型。
• 数字输入：这些组件仅限制数字输入；允许输入整数或浮点数。数字输入可以具有设置属性，包括设置最小值和最大值，以及使用指定步长和数字格式的增量/减量控件。
• 下拉列表：下拉列表有助于查找固定选项，如类别、模式或类似的内容。下拉列表还可以包含默认值或事件，例如当用户选择当前下拉列表时调用的事件。

2. 显示组件

• 绘图坐标轴：坐标轴初始化器实现了进行数据可视化的组件，包括各种类型的图：线图、条形图、散点图等。此组件可以传达趋势、比较和图形中的任何数据。
• 指示灯：槽式指示灯是传统的，并用颜色表示，以清晰地指示应用程序的状态。例如，绿色可能表示过程已完成，而红色可能表示错误。
• 仪表：它们是圆形或线性图形，用于指示均值、速度、温度或其他希望一目了然的相对数量的值。测量仪器能快速为用户提供结果，这在初步结论已足够的情况下非常有益。

3. 容器组件

• 面板：面板用作存储其他组件的容器，便于根据它们将扮演的角色进行识别。例如，所有输入字段都分组在一个面板中，所有显示组件都分组在另一个面板中。
• 选项卡：选项卡将应用程序分解为几个部分，每个部分具有不同的元素或功能。选项卡对于功能密集的应用程序很有用，这些应用程序具有不同的功能集。
• 网格：MATLAB 可以轻松地在网格布局中排列组件。这是通过将元素放置在容器的行和列基础上实现的，这些布局在大应用程序窗口中看起来是均匀的，并且设计为根据应用程序窗口的大小收缩或扩展。
• 组织 UI 元素以提高可用性：UI 空间管理通过正确分类元素来帮助提高应用程序的可用性，使其易于使用。

4. 交互式控件

• 按钮：电源按钮会在应用程序内引发响应，例如，通过提交表单、执行计算或移动到另一个窗口。按钮可能在按钮内带有标签和图标，并且在按下按钮时执行回调。
• 开关：开关有两个位置，通常是激活/非激活、开/关、是/否，并控制任何二进制选项。它们对于需要快速切换两种相反模式的设置或配置类型非常有用。
• 复选框：复选框输入用于在单个问题中配对和创建多个选项，例如过滤或选择偏好。可以创建复选框组，MATLAB 支持将选定的组链接到操作的方法，以便用户可以决定选择何处。
• 切换控件：虽然切换按钮在功能上看起来像开关，但它们是按钮形状的，并且其目的是在应用程序内打开和关闭。
• 将交互式控件链接到应用程序功能：这些交互式控件将具有可以与函数或脚本关联的方面，以允许即时交互。