Modelování ve výpočtových software

Modelování ve výpočtových software 5. cvičení uživatelské grafické rozhraní GUI 1) Úvod do tvorby GUI pomocí průvodce Uživatelské grafické rozhraní (GUI) je tvořeno jedním či více okny, které umožňují uživateli provádět interaktivně předdefinované operace. Uživatel tedy nemusí vytvářet žádný programový kód a ani nemusí do detailu rozumět programům, které zajišťují zpracování příkazů v GUI. Průvodce pro vytváření GUI se spouští příkazem guide, nebo přes nabídku File New GUI. V obou případech se zobrazí okno s nabídkou (Obrázek 1). Obrázek 1- Výběr nového GUI Pro vytvoření nového prázdného GUI vyberte položku Blank GUI. V dalším kroku se zobrazí vlastní editor. Plocha vytvářeného GUI je rozdělena pomocnou sítí, ke které lze uchycovat vkládané objekty (Obrázek 2). Obrázek 2 - Editor pro vytváření GUI

2) Tvorba grafického vzhledu GUI pomocí průvodce Na levé straně editoru jsou umístěna tlačítka, odpovídající jednotlivým typům objektů. Tabulka 1 obsahuje seznam objektů, které je možné použít při vytváření GUI. Tabulka 1 Seznam objektů podporovaných v GUI Objekt Funkce Popis Push Button Tlačítko Slider Posuvník Radio Button Přepínač Check Box Zaškrtávací políčko Edit Text Editovatelné textové pole Static Text Statický text Pop-Up Menu Výsuvné menu List Box Výběrový seznam Toggle Button Vypínač Table Tabulka Axes Panel Blok, skupina Button Group Skupina tlačítek ActiveX uitable axes uipanel uibuttongroup actxcontrol Po kliknutí vygeneruje akci. (Např. tlačítko OK by mělo potvrdit nastavení a uzavřít dialogové okno). Při stisku tlačítka myši zůstává stlačené, po uvolnění tlačítka myši se uvolní. Mnění svou hodnotu v nastaveném rozmezí podle nastavení posuvníku. Zaškrtávací políčko. V rámci skupiny přepínačů může být zaškrtnut jen jeden. Může provést akci po zaškrtnutí. Nabývá stavů zaškrtnuto a nezaškrtnuto. Umožňuje uživateli zadávat nebo editovat text. Používá se k popisu objektů v GUI. Uživatel nemůže měnit jeho hodnotu. Po kliknutí zobrazí seznam možností k výběru. Zobrazuje seznam možností. Uživatel může vybrat jednu, ale i více z nich. Po prvním kliknutí zůstává tlačítko stisknuté a jeho stav je on. Po druhém kliknutí se uvolní a stav se změní na off. Lze seskupit i více tlačítek, kdy stisknutí jednoho tlačítka vypne jiné. Může obsahovat řádky čísel, textové řetězce a volby uspořádané do sloupců. Mnění velikost automaticky podle obsahu. Umožňuje GUI zobrazovat grafiku (obrázky, grafy). Slouží ke grafickému uspořádání objektů do skupin. Pozice jednotlivých objektů v panelu je dána relativně vůči panelu. Používá se ke sdružování přepínačů a dvoupolohových tlačítek (umožňuje jejich vzájemnou interakci). Objekt activex umožňuje zobrazit ActiveX control" ve vytvořeném GUI (možné jen ve verzi pro Windows).

Objekt se do vytvářeného GUI vkládá kliknutím levým tlačítkem myši. Nejprve je však nutné zvolit požadovaný typ objektu z nabídky. Vytvořené GUI lze uložit stisknutím tlačítka, nebo přes File Save. Při prvním uložení se vygenerují dva soubory se stejným jménem 1. Jeden s příponou fig, který obsahuje grafickou část, a druhý s příponou m, který obsahuje funkce obsluhující GUI (soubor s příponou m se po uložení otevře v editoru). Úkolem GUI je zprostředkovat interakci mezi uživatelem a programem. Tato interakce je zajištěna pomocí událostí a funkcí, které slouží k obsluze těchto událostí. Tyto funkce jsou uloženy v souboru s příponou m. Vytvořený GUI lze spustit nebo přes Tools Run. GUI lze také spustit voláním příslušného m-filu, nebo přímo v editoru m-filu. Dvojklikem levým tlačítkem myši na objekt, který je umístěný v GUI, se otevře okno Inspectoru. Zde jsou uvedeny jednotlivé vlastnosti objektu, které lze pomocí Inspectoru upravovat. Obrázek 3 ukazuje možnou podobu Inspectoru po jeho spuštění. Obrázek 3 - Ukázka vzhledu Inspectoru Při zmáčknutí tlačítka jsou vlastnosti objektu seřazeny abecedně, jak je vidět na tomto obrázku. Pomocí tlačítka, které je umístěno hned vedle nalevo, je možné vlastnosti setřídit do skupin. Obrázek 4 zachycuje Inspector přepnutý do tohoto režimu. 1 Jména souborů musejí být shodná! Při změně jména souboru použijte File Save as. Editor automaticky změní jména souborů i obsah souboru s programovým kódem.

Obrázek 4 Skupiny, které se vytvářejí v Inspectoru Vlastnosti jednotlivých objektů se liší. Ovšem každý objekt má vlastnost Tag. Ta slouží k jednoznačné identifikaci objektu v rámci GUI. Jméno objektu se generuje automaticky, ale lze jej změnit 2 pomocí Inspectoru. Při změně jména v editoru a následném uložení změn, dojde i ke změnám v příslušném m-filu. 3) Programová část GUI Po vytvoření grafického vzhledu GUI, je třeba ošetřit programovou část. Ta určuje, jakým způsobem se GUI bude chovat. K ošetření stavů, které uživatel svým jednáním vyvolává, se využívá tzv. callback funkcí. Tyto funkce jsou vždy spojeny s konkrétním objektem popřípadě s celým oknem GUI a ošetřují chování GUI při výskytu události, pro kterou je funkce napsána. Tabulka 2 obsahuje seznam událostí, pro které je možné funkce vytvářet. Tyto události jsou uvedeny v abecedním pořádku podle jejich názvu, který je uveden v prvním sloupci. Jednotlivé objekty však podporují jen některé události, proto je pro každou z nich ve třetím sloupci uveden soupis objektů podporujících danou událost. Tabulka 2 Seznam událostí podporovaných v GUI Jméno události Spuštění Objekty ButtonDownFcn Při stisku tlačítka myši, pokud je ukazatel nad objektem nebo do 5 bodů okolo něj. Axes,, Button group, Panel, Objekty uživatelského rozhraní 1 2 K pojmenovávání objektů nepoužívejte diakritiku.

Jméno události Spuštění Objekty Callback Například, když uživatel klikne na tlačítko (Push button) nebo vybere položku v menu. CellEditCallback Při editaci hodnoty buňky tabulky (v editovatelné buňce). Table CellSelectionCallback Vrací indexy buněk vybraných tahem myši v tabulce. Table ClickedCallback Při kliknutí na tlačítko (Push button) nebo vypínač (Toggle button). U vypínače závisí provedení funkce na jeho aktuálním stavu. CloseRequestFcn Spouští se při uzavření okna. CreateFcn DeleteFcn KeyPressFcn KeyReleaseFcn OffCallback OnCallback ResizeFcn SelectionChangeFcn WindowButtonDownFcn WindowButtonMotionFcn Spustí se až po vytvoření objektu, ale ještě před jeho zobrazením. Provede čistící operace předtím, než je objekt zrušen. Provede se, když uživatel stiskne klávesu a je vybraný příslušný objekt, nebo okno (figure). Aktivuje se, když uživatel pustí klávesu a je vybráno okno (figure). Při změně stavu vypínače toggle button na off. Při změně stavu vypínače (toggle button) na on. Při změně velikosti (pokud je povolena). Při výběru jiného přepínače (radio button), nebo vypínače (toogle button) ve skupině tlačítek (button group). Při stisku tlačítka myši, pokud je ukazatel nad oknem (figure). Context menu, Objekty uživatelského rozhraní 3 Push button, Toggle button Axes, Button group, Context menu,, Menu, Panel, Toolbar, Objekty uživatelského rozhraní 1 Axes, Button group, Context menu,, Menu, Panel, toolbar, Objekty uživatelského rozhraní 1, Objekty uživatelského rozhraní 1 Toggle button Toggle button, Button group, Panel Button group Při pohybu kurzoru nad oknem (figure). 3 Objekty uživatelského rozhraní = push button, slider, radio button, check boxe, editable text boxe, static text, list boxe a toggle button.

Jméno události Spuštění Objekty WindowButtonUpFcn WindowKeyPressFcn WindowKeyReleaseFcn WindowScrollWheelFcn Při uvolnění tlačítka myši, pokud je ukazatel nad oknem (figure). Při stisku klávesy, pokud je vybrané okno (figure) nebo některý z jeho potomků. Při uvolnění klávesy, pokud je vybrané okno (figure) nebo některý z jeho potomků. Při otáčení skrolovacím kolečkem myši, a pokud je vybráno okno (figure). Při vložení objektu do GUI a následném uložení, se do m-filu vloží počátek defaultně nastavené callback funkce. Jednotlivé objekty mají nastaveny jednu automaticky vkládanou callback funkci, která je různá pro různé objekty. Pomocí Inspectoru lze přidat další automaticky vkládané funkce a to nastavením hodnoty %automatic u požadovaných callback funkcí. Obrázek 5 zachycuje možné nastavení callback funkcí objektu Pushbutton. Obrázek 5 Callback funkce objektu Pushbutton Kliknutím na ikonku se do příslušného m-filu automaticky vloží počátky callback funkcí, které mají nastavený parametr %automatic. Zároveň se zobrazí editor m-filů a kurzor se nastaví na počátek první vložené funkce. Jméno funkce se automaticky vytváří ze jména objektu a jména callback funkce. Například pro objekt pushbutton1 a funkci KeyPressFcn bude jméno funkce ve skriptu pushbutton1_keypressfcn. Takto automaticky vygenerovaná funkce má strukturu:

% --- Executes on key press with focus on pushbutton1 and none of its controls. function pushbutton1_keypressfcn(hobject, eventdata, handles) % hobject handle to pushbutton1 (see GCBO) % eventdata structure with the following fields (see UICONTROL) % Key: name of the key that was pressed, in lower case % Character: character interpretation of the key(s) that was pressed % Modifier: name(s) of the modifier key(s) (i.e., control, shift) pressed % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) Callback funkce mají tři vstupní parametry. Proměnná hobject je handle k objektu, pro který byla funkce vyvolána (v tomto případě pushbutton1). Proměnná eventdata je typu structure a obsahuje informace týkající se dané události. Obsah této proměnné je závislý na typu události. Pokud událost žádná data nevrací, je tato proměnná prázdnou maticí. Proměnná handles je taktéž typu structure a obsahuje handly k jednotlivým objektům a uživatelským datům GUI. Za hlavičkou funkce a nápovědou pak lze dopsat vlastní kód. V každém GUI m-filu se jako první callback funkce vytvoří OpeningFcn, která je provedena po vytvoření všech objektů, ale těsně předtím, než jsou objety viditelné. Zde je možné vložit skript, který upraví GUI předtím, než má uživatel přístup k objektům GUI. K jednotlivým objektům a jejich vlastnostem se přistupuje pomocí funkce get a set. Příklad: Vytvořte následující GUI. Tlačítko má jméno pushbutton1, statický text má jméno text1. Při stisku tlačítka dochází ke změně textu Modra na Zelena. Uložte GUI, a v m-filu upravte funkci pro tlačítko: % --- Executes on button press in pushbutton1. function pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles) % hobject handle to pushbutton1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) set(handles.text1,'string','zelena') Příklad: Vytvořte následující GUI. Tlačítko má jméno pushbutton1, graf axes1 4. Po stisknutí tlačítka dojde k vykreslení průběhu funkce x na intervalu od 0 do 2π. Uložte GUI, a v m-filu upravte funkci pro tlačítko: 4 Funkce pro vykreslování grafů umožňují určit místo vykreslení pomocí handlu. Například funkce plot má syntaxe: plot(axes_handle,x1,y1, ).

% --- Executes on button press in pushbutton1. function pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles) % hobject handle to pushbutton1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) x=linspace(0,2*pi); y=sin(x); plot(handles.axes1,x,y) xlim([0 2*pi]); 4) Tvorba menu pro GUI V některých případech je vhodné doplnit vytvářené grafické rozhraní o roletové či kontextové menu. Pro vytváření menu je k dispozici nástroj Menu editor, který lze spustit přes nabídku Tools Menu editor, nebo pomocí tlačítka. Roletové menu se vytváří v záložce Menu Bar. Výsledkem je menu, které se standardně zobrazuje v horní části okna (např. viz. Obrázek 6) Obrázek 6 Příklad roletového menu Postup při vytváření roletového menu je popsán pomocí následujících kroků: 1) Vytvořte nové menu pomocí ikonky (New Menu). 2) Klikněte na nově vzniklé menu. 3) Upravte označení (Label), popř. identifikátor (Tag), tohoto menu. 4) Nastavte popř. další požadované vlastnosti a funkce. Do takto vzniklého menu lze přidat položky pomocí tlačítka (New Menu Item). 1) Vyberte menu, do kterého se budou přidávat nové položky. 2) Klikněte na ikonku. 3) Nově vzniklou položku označte a přejmenujte (Label), popřípadě změňte její ID (Tag). 4) Nastavte popř. další požadované vlastnosti a funkce. Tímto způsobem lze přidávat nové položky do již vytvořených položek, tzv. kaskádové menu. Kontextové menu se vytváří v záložce Context Menus. Uživateli se zobrazuje po kliknutím pravým tlačítkem myši na objekt, pro který bylo toto menu vytvořeno. Postup při jeho tvorbě je následující: 1) Stiskněte tlačítko (New Context menu). 2) Upravte identifikátor tohoto menu (Tag). 3) Nastavte popř. další požadované vlastnosti a funkce. Nyní lze do tohoto kontextového menu přidávat položky. 1) Označte příslušné kontextové menu 2) Klikněte na ikonku (New Menu Item). 3) Vyplňte popisek (Label), popř. identifikátor objektu (Tag) 4) Nastavte popř. další požadované vlastnosti a funkce. Asociace kontextového menu s objektem. 1) Vyberte objekt, se kterým chcete kontextové menu asociovat. 2) Dvojklikem levým tlačítkem zpusťte Inspektor. 3) U položky UIContextMenu vyberte v roletové nabídce vámi vytvořené kontextové menu.

5) Dialogové okna Pro komunikaci s uživatelem lze s výhodou využít dialogových oken. MATLAB disponuje celou řadou funkcí pro jejich vytváření. Tyto funkce jsou uvedeny v následující tabulce. Tabulka 3 - Seznam funkcí pro vytváření dialogových oken Funkce dialog errordlg export2wsdlg helpdlg inputdlg listdlg msgbox printdlg printpreview questdlg uigetdir uigetfile uigetpref uiopen uiputfile uisave uisetcolor uisetfont waitbar warndlg Popis Vytvoří a zobrazí prázdné dialogové okno. Vytvoří a otevře okno s chybovým hlášením. Exportuje proměnné do Workspace. Vytvoří a otevře okno nápovědy. Vytvoří a otevře okno umožňující uživateli zadávat data Vytvoří a otevře okno s výběrovým seznamem (List selection). Vytvoří a otevře okno se sdělením uživateli. Vytiskne dialogové okno Zobrazí náhled před vytištěním. Vytvoří a zobrazí okno s dotazem. Otevře standardní dialogové okno pro výběr adresáře. Otevře standardní okno pro vyhledání souborů. Otevře dialogové okno pro získání předvoleb. Otevře dialogové okno pro otevření souborů s filtrací typu (jen předdefinované typy). Otevře standardní dialogové okno pro ukládání souborů. Otevře standardní dialogové okno pro ukládání proměnných z Workspace. Otevře standardní dialogové okno pro nastavení objektu ColorSpec. Otevře standardní dialogové okno pro nastavení vlastností písma objektu. Otevře nebo aktualizuje čekací okno - wait bar. Otevře okno s varováním. 6) Vytváření nových objektů GUI pomocí příkazů V některých případech je třeba vytvořit v grafickém okně nově objekty. Následující tabulka obsahuje seznam příkazů pro jejich vytváření. Funkce Popis uimenu Vytváří menu uicontextmenu Vytváří kontextové menu uipanel Vytvoří objekt panel uibuttongroup Vytvoří objekt Button group Vytváří ovládací prvky (tlačítka, posuvníky, ) uitable Vytváří objekt tabulka axes Vytvoří objekt axes

Příklad: Vytvořte následující GUI. Tlačítko má jméno pushbutton1. Po stisknutí tlačítka se otevře nové okno, ve kterém se na zvolenou pozici 5 uloží text To je nové okno.. Uložte GUI, a v m-filu upravte funkci pro tlačítko: % --- Executes on button press in pushbutton1. function pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles) % hobject handle to pushbutton1 (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) figure('position', [400 400 120 40]); ('Style', 'text', 'String', 'To je nové okno.','position', [10 10 100 20]); 5 Position = [z leva, od spodu, šířka, výška]