2024年2月21日发(作者：)
11 图形用户界面（GUI）制作
用户界面（或接口）是指：人与机器（或程序）之间交互作用的工具和方法。如键盘、鼠标、跟踪球、话筒都可成为与计算机交换信息的接口。
图形用户界面（Graphical User Interfaces ，GUI）则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。
假如读者所从事的数据分析、解方程、计算结果可视工作比较单一，那么一般不会考虑GUI的制作。但是如果读者想向别人提供应用程序，想进行某种技术、方法的演示，想制作一个供反复使用且操作简单的专用工具，那么图形用户界面也许是最好的选择之一。
MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo 是使用图形界面的最好范例。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo 打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可浏览那丰富多彩的内容。
即便比较熟悉MATLAB的读者，在他初次编写GUI程序时，也会感到棘手。为使读者获得制作自己GUI的体验，本章“入门”节提供了一个简单的示例。读者只要输入所提供的程序，就可引出相应的界面。
本章第2节叙述图形用户界面的设计原则和一般制作步骤。第3、4节分别介绍用户菜单、用户控件的制作。出于“由浅入深”的考虑，前4节制作GUI是通过M脚本文件实现的。利用M函数文件制作GUI ，需要解决数据传递问题，为此专设第5节给予阐述和示例。MATLAB 5.x版为方便用户制作图形界面，提供了一个交互式的设计工具guide 。关于该工具的使用方法，被放在第6节中，以一个综合例题为设计目标逐步展开。
在此提醒读者，假如要比较准确的理解本章程序和掌握本章内容，请先阅读第10章关于图柄的内容。
11.1 入门
【*例11.1-1】对于传递函数为G1的归一化二阶系统，制作一个能绘制该系s22s1统单位阶跃响应的图形用户界面。本例演示：（A）图形界面的大致生成过程；（B）静态文本和编辑框的生成；（C）坐标方格控制键的形成；（D）如何使用该界面。
（1）产生图形窗和轴位框：
clf reset
H=axes('unit','normalized','position',[0,0,1,1],'visible','off');
set(gcf,'currentaxes',H);
str='fontname{隶书}归一化二阶系统的阶跃响应曲线';
text(0.12,0.93,str,'fontsize',13);
h_fig=get(H,'parent');
set(h_fig,'unit','normalized','position',[0.1,0.2,0.7,0.4]);
h_axes=axes('parent',h_fig,...
'unit','normalized','position',[0.1,0.15,0.55,0.7],...
'xlim',[0 15],'ylim',[0 1.8],'fontsize',8);
1
图 11.1-1 产生坐标轴
（2）在坐标框右侧生成作解释用的“静态文本”和可接受输入的“编辑框”：
h_text=uicontrol(h_fig,'style','text',...
'unit','normalized','position',[0.67,0.73,0.25,0.14],...
'horizontal','left','string',{'输入阻尼比系数','zeta ='});
h_edit=uicontrol(h_fig,'style','edit',...
'unit','normalized','position',[0.67,0.59,0.25,0.14],...
'horizontal','left',...
'callback',[...
'z=str2num(get(gcbo,''string''));',...
't=0:0.1:15;',...
'for k=1:length(z);',...
's2=tf(1,[1 2*z(k) 1]); ',...
'y(:,k)=step(s2,t);',...
'plot(t,y(:,k));',...
'if (length(z)>1) ,hold on,end,',...
'end;',...
'hold off,']);
图 11.1-2 在图形界面中添加编辑框和文本框
（3）形成坐标方格控制按键：
h_push1=uicontrol(h_fig,'style','push',...
2
'unit','normalized','position',[0.67,0.37,0.12,0.15],...
'string','grid on','callback','grid on');
h_push2=uicontrol(h_fig,'style','push',...
'unit','normalized','position',[0.67,0.15,0.12,0.15],...
'string','grid off','callback','grid off');
图 11.1-3 添加了两个按键的图形界面
（4）输入阻尼比系数，可得单位阶跃响应曲线：
图 11.1-4 输入标量阻尼比所得到的响应曲线
图 11.1-5 输入阻尼比数组所得到的一组响应曲线
3
11.2 图形用户界面的设计原则和一般步骤
11.2.1 设计原则
11.2.2 一般制作步骤
11.3 界面菜单（uimenu）
11.3.1 图形窗的标准菜单
【例11.3.1-1】本例说明：如何隐藏和恢复标准菜单的显示。
（1）获得缺省设置的标准菜单
figure
（2）隐去标准菜单的两种方法
set(H_fig , 'MenuBar','none')；
set(gcf,'menubar',menubar);
（3）恢复图形窗上标准菜单
set(gcf,'menubar','figure');
图 11.3.1-1 含有菜单条的图形窗
图 11.3.1-2 移去菜单条的图形窗
11.3.2 自制的用户菜单
【*例11.3.2-1】本例演示：如何自制一个带下拉菜单表的用户菜单（如图11.3.2-1所示）。该菜单能使图形窗背景颜色设置为兰色或红色。
figure %创建一个图形窗
h_menu=uimenu(gcf,'label','Color'); %制作用户顶层菜单项Color <2>
h_submenu1=uimenu(h_menu,'label','Blue',... %制作下拉菜单项Blue <3>
'callback','set(gcf,''Color'',''blue'')'); %<4>
h_submenu2=uimenu(h_menu,'label','Red',... %制作下拉菜单Red <5>
'callback','set(gcf,''Color'',''red'')'); %<6>
4
图 11.3.2-1 创建用户菜单示例
11.3.3 用户菜单的属性
11.3.3.1 回调属性和菜单名
【*例11.3.3.1-1】本例的目标是：在图形窗上自制一个名为【Test】的“顶层菜单项”；当用鼠标点动该菜单项时，将产生一个带分格的封闭坐标轴。通过本例说明：（A）回调属性的运作机理；（B）用户顶层菜单项的制作（C）uimenu属性的设置方法；（D）复杂字符串的构成方法和注意事项。
（1）在MATLAB指令窗中运行以下程序可产生带分格的封闭坐标轴（见图11.3.3.1-1）
grid on,set(gca,'box','on')
图11.3.3.1-1 带分格的封闭坐标轴
（2）在MATLAB指令窗中用以下eval指令可产生与图11.3.3.1-1相同的界面
eval('grid on,set(gca,''box'',''on'')')
（3）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式一：直接连续表示法
uimenu('Label','Test','Callback','grid on,set(gca,''box'',''on''),')
5
图11.3.3.1-2 通过顶层菜单Test形成的带分格的封闭坐标轴
（4）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式二：方括号续行号表示法
uimenu('Label','Test', ...
'Callback',['grid on,' , ...
'set(gca,''box'',''on'');'])
（5）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式三：串变量法
Lpv='Test';
Cpv=['grid on,','set(gca,''box'',''on''),'];
uimenu('Label', Lpv, 'Callback' , Cpv)
（6）产生图11.3.3.1-2界面的uimenu的书写格式四：构架表示法
='Test';
ck=['grid on;','set(gca,''box'',''on'');'];
uimenu(PS)
11.3.3.2 设置简捷键或快捷键
【*例11.3.3.2-1】本例目标：使图11.3.2-1所示菜单成为图11.3.3.2-1那样，Color菜单项及其下拉的Blue菜单各带一个简捷键，而另一项下拉菜单Red带一个快捷键。
[exm11332_1.m]
figure
h_menu=uimenu(gcf,'Label','&Color'); %带简捷键C的用户菜单Color <2>
h_submenu1=uimenu(h_menu,'Label','&Blue',... %带简捷键B的的下拉菜单Blue <3>
'Callback','set(gcf,''color'',''blue'')');
h_submenu2=uimenu(h_menu,'label','Red',... %制作另一个下拉菜单Red
'Callback','set(gcf,''color'',''red'')',...
'Accelerator','r'); %为Red菜单设置快捷键R <7>
6
图 11.3.3.2-1 为用户菜单设置快捷键
11.3.3.3 用户菜单的外观设计
【*例11.3.3.3-1】本例演示：（Ａ）把用户菜单 'Option' 设置为顶层的第３菜单项；（Ｂ）下拉菜单被两条分隔线分为三个菜单区；（Ｃ）最下菜单项又有两个子菜单组成。
（１）编写程序，生成如图11.3.3.3-1所示界面
[exm11333_1.m]
figure
h_menu=uimenu('label','Option','Position',3);
h_sub1=uimenu(h_menu,'label','grid on','callback','grid on');
h_sub2=uimenu(h_menu,'label','grid off','callback','grid on');
h_sub3=uimenu(h_menu,'label','box on','callback','box on',...
'separator','on'); %<6>
h_sub4=uimenu(h_menu,'label','box off','callback','box off');
h_sub5=uimenu(h_menu,'label','Figure Color','Separator','on'); %<8>
h_subsub1=uimenu(h_sub5,'label','Red','ForeGroundColor','r',... %<9>
'callback','set(gcf,''Color'',''r'')');
h_subsub2=uimenu(h_sub5,'label','Reset',...
'callback','set(gcf,''Color'',''w'')');
图11.3.3.3-1
（２）位置属性的获取
Pos_O=get(h_menu,'position'),
Pos_BoxOn=get(h_sub3,'position')
Pos_Red=get(h_subsub1,'position')
Pos_O =
3
Pos_BoxOn =
3
Pos_Red =
1
%查询Option菜单位置值
%查询box ob子菜单位置值
%查询red子菜单的位置值
【*例11.3.3.3-2】本例演示：当某菜单项选中后，如何使该菜单项贴上检录符“√”。
[exm11333_2.m]
figure
h_menu=uimenu('label','Option');
h_sub1=uimenu(h_menu,'label','Grid on',... %<3>
7
'callback',[...
'grid on,',...
'set(h_sub1,''checked'',''on''),',...
'set(h_sub2,''checked'',''off''),',...
]);
h_sub2=uimenu(h_menu,'label','Grid off',...
'callback',[...
'grid off,',...
'set(h_sub2,''checked'',''on''),',...
'set(h_sub1,''checked'',''off''),',...
]);
%<4>
图 11.3.3.3-2 Grid on菜单选中后出现检录符
11.3.3.4 使能（Enable）与可见性（Visible）属性
【*例11.3.3.4-1】 本例目标：制作一个带四个子菜单项的顶层菜单项；该下拉菜单分为两个功能区；每个功能区的两个菜单项是相互对立的，因此采用使能属性处理；当图形窗坐标轴消隐时，整个坐标分隔控制功能区不可见。
（1）编写如下脚本M文件exm11334_1.m
[exm11334_1.m]
clf
h_menu=uimenu('label','Option'); %产生顶层菜单项Option
h_sub1=uimenu(h_menu,'label','Axis on'); %产生Axis on菜单项，由缺省设置而使能
h_sub2=uimenu(h_menu,'label','Axis off',...
'enable','off'); %产生Axis off菜单项，但失能
h_sub3=uimenu(h_menu,'label','Grid on',...
'separator','on','visible','off'); %产生与上分隔的Grid on菜单项，但不可见
h_sub4=uimenu(h_menu,'label','Grid off',...
'visible','off'); %产生Grid off菜单项，但不可见
set(h_sub1,'callback',[... %选中Axis on菜单项后，产生回调操作
'Axis on,',... %画坐标
'set(h_sub1,''enable'',''off''),',... %Axis on菜单项失能
'set(h_sub2,''enable'',''on''),',... %Axis off菜单项使能
'set(h_sub3,''visible'',''on''),',... %Grid on菜单项可见
'set(h_sub4,''visible'',''on''),']); %Grid off菜单项可见
set(h_sub2,'callback',[... % %选中Axis off菜单项后，产生回调操作
'axis off,',... %使坐标消失
'set(h_sub1,''enable'',''on''),',... %Axis on菜单项使能
'set(h_sub2,''enable'',''off''),',... %Axis off菜单项失能
8
'set(h_sub3,''visible'',''off''),',... %Grid on菜单项不可见
'set(h_sub4,''visible'',''off''),']); %Grid off菜单项不可见
set(h_sub3,'callback',[... %选中Grid on菜单项后，产生回调
'grid on,',... %画坐标分格线
'set(h_sub3,''enable'',''off''),',... %Grid on菜单项失能
'set(h_sub4,''enable'',''on''),']); %Grid off菜单项使能
set(h_sub4,'callback',[... %选中Grid off菜单项，产生回调
'grid off,',... %消除坐标分格线
'set(h_sub3,''enable'',''on''),',... %Grid on菜单项使能
'set(h_sub4,''enable'',''off''),']); %Grid off菜单项失能
（2）在MATLAB指令窗中运行exm11334_1 ，得到图11.3.3.4-1所示的界面
图11.3.3.4-1
（3）选中【Option】菜单项，界面呈现如图11.3.3.4-2 所示。
图11.3.3.4-2
（4）选中【Option：Axis on】后，界面呈现如图11.3.3.4-3 所示。
图11.3.3.4-3
（5）选中【Option：Grid on】后，界面呈现如图11.3.3.4-4 所示。
图11.3.3.4-4
9
11.3.4 现场菜单的制作
【*例11.3.4-1】目标：绘制一条Sa曲线，创建一个与之相联系的现场菜单，用以控制Sa曲线的颜色。
（1）编写脚本M文件exm1134_1.m
[exm1134_1.m]
t=(-3*pi:pi/50:3*pi)+eps;
y=sin(t)./t;
hline=plot(t,y); %绘制Sa曲线
cm=uicontextmenu; %创建现场菜单
%制作具体菜单项，定义相应的回调
uimenu(cm,'label','Red','callback','set(hline,''color'',''r''),')
uimenu(cm,'label','Blue','callback','set(hline,''color'',''b''),')
uimenu(cm,'label','Green','callback','set(hline,''color'',''g''),')
set(hline,'uicontextmenu',cm) %使cm现场菜单与Sa曲线相联系
（2）在指令窗中运行文件exm1134_1.m ，得到图11.3.4-1所示的（但为蓝色的）Sa曲线。
图 11.3.4-1 Context菜单
（3）将鼠标指针指向线条，点击鼠标右键的同时弹出现场菜单，在选中某菜单项（如Red）后，Sa曲线就改变（为红）颜色（如图11.3.4-1所示）。
11.4 用户控件（uicontrol）
11.4.1 控件制作函数
11.4.2 用户控件的种类
11.4.3 控件制作示例
11.4.3.1 双位按键、无线电按键、控件区域框示例
【*例11.4.3.1-1】目标：创建一个界面包含4种控件：静态文本、“无线电”选择开关、双位按键、控件区域框。
[exm11431_1.m]
clf reset
set(gcf,'menubar','none')
10
set(gcf,'unit','normalized','position',[0.2,0.2,0.64,0.32]);
set(gcf,'defaultuicontrolunits','normalized') %设置用户缺省控件单位属性值
h_axes=axes('position',[0.05,0.2,0.6,0.6]);
t=0:pi/50:2*pi;y=sin(t);plot(t,y);
set(h_axes,'xlim',[0,2*pi]);
set(gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left');
htitle=title('正弦曲线');
set(gcf,'defaultuicontrolfontsize',12); %设置用户缺省控件字体属性值
uicontrol('style','frame',... %创建用户控件区 <11>
'position',[0.67,0.55,0.25,0.25]);
uicontrol('style','text',... %创建静态文本框 <13>
'string','正斜体图名:',...
'position',[0.68,0.77,0.18,0.1],...
'horizontal','left');
hr1=uicontrol(gcf,'style','radio',... %创建“无线电”选择按键 <17>
'string','正体',... %按键功能的文字标识'正体'
'position',[0.7,0.69,0.15,0.08]); %按键位置
set(hr1,'value',get(hr1,'Max'));%因图名缺省使用正体，所以小圆圈应被点黑 <20>
set(hr1,'callback',[... % <21>
'set(hr1,''value'',get(hr1,''max'')),',... %选中将小圆圈点黑 <22>
'set(hr2,''value'',get(hr2,''min'')),',... %将“互斥”选项点白 <23>
'set(htitle,''fontangle'',''normal''),',... %使图名字体正体显示
]);
hr2=uicontrol(gcf,'style','radio',... %创建“无线电”选择按键 <26>
'string','斜体',... %按键功能的文字标识'斜体'
'position',[0.7,0.58,0.15,0.08],... %按键位置
'callback',[...
'set(hr1,''value'',get(hr1,''min'')),',... % <30>
'set(hr2,''value'',get(hr2,''max'')),',... % <31>
'set(htitle,''fontangle'',''italic'')',... %使图名字体斜体显示
]); % <33>
ht=uicontrol(gcf,'style','toggle',... %制作双位按键 <34>
'string','Grid',...
'position',[0.67,0.40,0.15,0.12],...
'callback','grid');
图 11.4.3.1-1 静态文本、选择开关、双位按键及控件区域框
11.4.3.2 静态文本框、滑动键、检录框示例
11
【*例11.4.3.2-1】目标：制作演示“归一化二阶系统单位阶跃响应”的交互界面。在该界面中，阻尼比可在[0.02,2.02]中连续调节，标志当前阻尼比值；可标志峰值时间和大小；可标志（响应从0到0.95所需的）上升时间。本例涉及以下主要内容：（A）静态文本的创建和实时改写。（B）滑动键的创建；'Max' 和 'Min' 的设置；'Value' 的设置和获取。（C）检录框的创建；'Value' 的获取。（D）受多个控件影响的回调操作。
[exm11432_1.m]
clf reset
set(gcf,'unit','normalized','position',[0.1,0.2,0.64,0.35]);
set(gcf,'defaultuicontrolunits','normalized');
set(gcf,'defaultuicontrolfontsize',12);
set(gcf,'defaultuicontrolfontname','隶书');
set(gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left');
str='归一化二阶系统阶跃响应曲线';
set(gcf,'name',str,'numbertitle','off'); %书写图形窗名
h_axes=axes('position',[0.05,0.2,0.6,0.7]); %定义轴位框位置
set(h_axes,'xlim',[0,15]); %设置时间轴长度
str1='当前阻尼比=';
t=0:0.1:10;z=0.5;y=step(1,[1 2*z 1],t);
hline=plot(t,y);
htext=uicontrol(gcf,'style','text',... %制作静态说明文本框 <14>
'position',[0.67,0.8,0.33,0.1],...
'string',[str1,sprintf('%1.4g',z)]);
hslider=uicontrol(gcf,'style','slider',... %创建滑动键 <17>
'position',[0.67,0.65,0.33,0.1],...
'max',2.02,'min',0.02,... %设最大阻尼比为2，最小阻尼比为0.02 <19>
'sliderstep',[0.01,0.05],...%箭头操纵滑动步长1%，游标滑动步长5% <20>
'Value',0.5); %缺省取阻尼比等于0.5 <21>
hcheck1=uicontrol(gcf,'style','checkbox',... %创建峰值检录框 <22>
'string','最大峰值' ,...
'position',[0.67,0.50,0.33,0.11]);
vchk1=get(hcheck1,'value'); %获得峰值检录框的状态值 <25>
hcheck2=uicontrol(gcf,'style','checkbox',... %创建上升时间检录框 <26>
'string','上升时间(0->0.95)',...
'position',[0.67,0.35,0.33,0.11]);
vchk2=get(hcheck2,'value'); %获得上升时间检录框的状态值 <29>
set(hslider,'callback',[... %操作滑动键,引起回调 <30>
'z=get(gcbo,''value'');',... %获得滑动键状态值 <31>
'callcheck(htext,str1,z,vchk1,vchk2)']); %被回调的函数文件 <32>
set(hcheck1,'callback',[... %操作峰值检录框,引起回调 <33>
'vchk1=get(gcbo,''value'');',... %获得峰值检录框状态值 <34>
'callcheck(htext,str1,z,vchk1,vchk2)']); %被回调的函数文件 <35>
set(hcheck2,'callback',[... %操作峰值检录框,引起回调 <36>
'vchk2=get(gcbo,''value'');',... %获得峰值检录框状态值 <37>
'callcheck(htext,str1,z,vchk1,vchk2)']); %被回调的函数文件 <38>
[callcheck.m]
function callcheck(htext,str1,z,vchk1,vchk2)
cla,set(htext,'string',[str1,sprintf('%1.4g',z)]); %更新静态文本框内容 <2>
dt=0.1;t=0:dt:15;N=length(t);y=step(1,[1 2*z 1],t);plot(t,y);
if vchk1 %假如峰值框被选中 <4>
12
[ym,km]=max(y);
if km<(N-3) %假如在设定时间范围内能插值 <6>
k1=km-3;k2=km+3;k12=k1:k2;tt=t(k12);
yy=spline(t(k12),y(k12),tt); %局部样条插值 <8>
[yym,kkm]=max(yy); %求更精确的峰值位置
line(tt(kkm),yym,'marker','.',... %画峰值点 <10>
'markeredgecolor','r','markersize',20);
ystr=['ymax = ',sprintf('%1.4g',yym)];
tstr=['tmax = ',sprintf('%1.4g',tt(kkm))];
text(tt(kkm),1.05*yym,{ystr;tstr})
else %假如在设定时间范围内不能插值 <15>
text(10,0.4*y(end),{'ymax --> 1';'tmax --> inf'})
end
end
if vchk2 %假如上升时间框被选中 <19>
k95=min(find(y>0.95));k952=[(k95-1),k95];
t95=interp1(y(k952),t(k952),0.95); %线性插值 <21>
line(t95,0.95,'marker','o','markeredgecolor','k','markersize',6);
tstr95=['t95 = ',sprintf('%1.4g',t95)];
text(t95,0.65,tstr95)
end
图11.4.3.2-1
11.4.3.3 可编辑框、弹出框、列表框、按键示例
【*例11.4.3.3-1】目标：制作一个能绘制任意图形的交互界面。它包括：可编辑文本框、弹出框、列表框。本例的关键内容是：如何使编辑框允许输入多行指令。
[exm11433_1.m]
clf reset % <1>
set(gcf,'unit','normalized','position',[0.1,0.4,0.85,0.35]);%设置图形窗大小
set(gcf,'defaultuicontrolunits','normalized');
set(gcf,'defaultuicontrolfontsize',11);
set(gcf,'defaultuicontrolfontname','隶书');
set(gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left');
set(gcf,'menubar','none'); %删除图形窗工具条
str='通过多行指令绘图的交互界面';
set(gcf,'name',str,'numbertitle','off'); %书写图形窗名
13
h_axes=axes('position',[0.05,0.15,0.45,0.70],'visible','off');%定义轴位框位置
uicontrol(gcf,'Style','text',... %制作静态文本框
'position',[0.52,0.87,0.26,0.1],...
'String','绘图指令输入框');
hedit=uicontrol(gcf,'Style','edit',... %制作可编辑文本框 <14>
'position',[0.52,0.05,0.26,0.8],...
'Max',2); %取2，使Max-Min>1，而允许多行输入 <16>
hpop=uicontrol(gcf,'style','popup',... %制作弹出菜单 <17>
'position',[0.8,0.73,0.18,0.12],...
'string','spring|summer|autumn|winter');%设置弹出框中选项名 <19>
hlist=uicontrol(gcf,'Style','list',... %制作列表框 <20>
'position',[0.8,0.23,0.18,0.37],...
'string','Grid on|Box on|Hidden off|Axis off',...%设置列表框中选项名 <22>
'Max',2); %取2，使Max-Min>1，而允许多项选择 <23>
hpush=uicontrol(gcf,'Style','push',... %制作与列表框配用的按键 <24>
'position',[0.8,0.05,0.18,0.15],'string','Apply');
set(hedit,'callback','calledit(hedit,hpop,hlist)'); %编辑框输入引起回调 <26>
set(hpop,'callback','calledit(hedit,hpop,hlist)'); %弹出框选择引起回调 <27>
set(hpush,'callback','calledit(hedit,hpop,hlist)'); %按键引起的回调 <28>
[calledit.m]
function calledit(hedit,hpop,hlist)
ct=get(hedit,'string'); %获得输入的字符串函数 <2>
vpop=get(hpop,'value'); %获得选项的位置标识 <3>
vlist=get(hlist,'value'); %获得选项位置向量 <4>
if ~isempty(ct) %可编辑框输入非空时 <5>
eval(ct') %运行从编辑文本框送入的指令 <6>
popstr={'spring','summer','autumn','winter'}; %弹出框色图矩阵 <7>
liststr={'grid on','box on','hidden off','axis off'};%列表框选项内容 <8>
invstr={'grid off','box off','hidden on','axis on'};%列表框的逆指令 <9>
colormap(eval(popstr{vpop})) %采用弹出框所选色图 <10>
vv=zeros(1,4);vv(vlist)=1;
for k=1:4
if vv(k);eval(liststr{k});else eval(invstr{k});end %按列表选项影响图形
end
end
图 11.4.3.3-1
14
11.5 由M函数文件产生用户菜单和控件
11.5.1 利用全局变量编写用户界面函数文件
【*例11.5.1-1】目标：利用M函数文件创建与例11.4.3.3-1相同的用户界面。本例演示：如何依靠全局变量传递控件的图柄，从而保证回调动作正确执行。
（1）编写M函数文件exm1151_1.m和calledit1.m
[exm1151_1.m]
function exm1151_1( )
global hedit hpop hlist
（这中间是：原exm11433_1.m第〈1〉行到第〈25〉行的全部指令）
set(hedit,'callback','calledit1'); %编辑框输入引起回调 <26>
set(hpop,'callback','calledit1'); %弹出框选择引起回调 <27>
set(hpush,'callback','calledit1'); %按键引起的回调 <28>
[calledit1.m]
function calledit1( )
global hedit hpop hlist
（下面续接内容是：原calledit.m第〈2〉行以下的全部指令）
（2）在MATLAB指令窗中运行exm1151_1就可获得题目所要求的图形用户界面。
11.5.2 利用 'UserData' 属性编写用户界面函数文件
【*例11.5.2-1】目标：利用M函数文件创建与例11.4.3.3-1相同的用户界面。本例演示：如何依靠图形窗的'UserData' 属性传送用户控件的图柄，从而保证回调动作正确执行。
（1）编写M函数文件exm1152_1.m和calledit2.m
[exm1152_1.m]
function exm1152_1( )
（这中间是：原exm11433_1.m第〈1〉行到第〈25〉行的全部指令）
set(hedit,'callback','calledit2'); %编辑框输入引起回调 <26>
set(hpop,'callback','calledit2'); %弹出框选择引起回调 <27>
set(hpush,'callback','calledit2'); %按键引起的回调 <28>
set(gcf,'UserData',[hedit,hpop,hlist])
[calledit2.m]
function calledit2( )
H=get(gcf,'UserData');
ct=get(H(1),'string'); %获得输入的字符串函数 <2>
vpop=get(H(2),'value'); %获得选项的位置标识 <3>
vlist=get(H(3),'value'); %获得选项位置向量 <4>
（下面续接内容是：原calledit.m第〈5〉行以下的全部指令）
（2）在MATLAB指令窗中运行exm1152_1就可获得题目所要求的图形用户界面。
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11.5.3 利用递归法编写用户界面函数文件
【*例11.5.3-1】目标：利用M函数文件创建与例11.4.3.3-1相同的用户界面。本例演示：如何依靠图形窗'UserData' 属性在递归调用中传送用户控件的图柄，保证回调动作正确执行。
（1）编写M函数文件exm1153_1.m
[exm1153_1.m]
function exm1153_1(flag)
if nargin<1;flag='startup';end %允许在无输入宗量形式下调用该函数 <2>
if ~ischar(flag);error('flag must be character ''startup''.');end
switch flag %切换控制 <4>
case 'startup' % <5>
clf reset % <6>
set(gcf,'unit','normalized','position',[0.1,0.4,0.85,0.35]);
set(gcf,'defaultuicontrolunits','normalized');
set(gcf,'defaultuicontrolfontsize',11);
set(gcf,'defaultuicontrolfontname','隶书');
set(gcf,'defaultuicontrolhorizontal','left');
set(gcf,'menubar','none'); %删除图形窗工具条
str='通过多行指令绘图的交互界面';
set(gcf,'name',str,'numbertitle','off'); %书写图形窗名
h_axes=axes('position',[0.05,0.15,0.45,0.70],'visible','off');
uicontrol(gcf,'Style','text',... %制作静态文本框
'position',[0.52,0.87,0.26,0.1],...
'String','绘图指令输入框');
hedit=uicontrol(gcf,'Style','edit',... %制作可编辑文本框 <19>
'position',[0.52,0.05,0.26,0.8],... % <20>
'Max',2); %取2，使Max-Min>1，而允许多行输入 <21>
hpop=uicontrol(gcf,'style','popup',... %制作弹出菜单 <22>
'position',[0.8,0.73,0.18,0.12],... % <23>
'string','spring|summer|autumn|winter');%设置弹出框中选项名 <24>
hlist=uicontrol(gcf,'Style','list',... %制作列表框 <25>
'position',[0.8,0.23,0.18,0.37],... % <26>
'string','Grid on|Box on|Hidden off|Axis off',...%设置列表框中选项名 <27>
'Max',2); %取2，使Max-Min>1，而允许多项选择 <28>
hpush=uicontrol(gcf,'Style','push',... %制作与列表框配用的按键 <29>
'position',[0.8,0.05,0.18,0.15],'string','Apply');
set(hedit,'callback','exm1153_1(''set'')'); %编辑框输入引起回调 <31>
set(hpop,'callback','exm1153_1(''set'')'); %弹出框选择引起回调 <32>
set(hpush,'callback','exm1153_1(''set'')'); %按键引起的回调 <33>
set(gcf,'UserData',[hedit,hpop,hlist]); %向'UserData'存放图柄 <34>
case 'set' %以下是回调函数 <35>
H=get(gcf,'UserData'); %从'UserData'获取图柄 <36>
ct=get(H(1),'string'); %获得输入的字符串函数 <37>
vpop=get(H(2),'value'); %获得选项的位置标识 <38>
vlist=get(H(3),'value'); %获得选项位置向量 <39>
if ~isempty(ct)
eval(ct') %运行从编辑文本框送入的指令
popstr={'spring','summer','autumn','winter'}; %弹出框色图矩阵
liststr={'grid on','box on','hidden off','axis off'};%列表框选项内容
invstr={'grid off','box off','hidden on','axis on'};%列表框的逆指令
16
colormap(eval(popstr{vpop})) %采用弹出框所选色图
vv=zeros(1,4);vv(vlist)=1;
for k=1:4
if vv(k);eval(liststr{k});else eval(invstr{k});end %按列表选项影响图形
end
end % <50>
end
（2）在MATLAB指令窗中运行exm1153_1就可获得题目所要求的图形用户界面（即图11.4.3.3-1无图形时的初始界面）。
【*例11.5.3-2】目标：利用M函数文件创建与例11.4.3.3-1相同的用户界面。本例演示：如何依靠 'Tag'属性 与findobj指令的配合使用获取回调操作所必须的控件图柄，保证回调动作正确执行。
本例的程序可由exm1153_1.m做如下修改而得：
（1）删去exm1153_1.m的指令<34><36>。
（2）在exm1153_1.m的<20>和<21>行之间增添一行
'Tag','H_edit',...
（3）在exm1153_1.m的<23>和<24>行之间增添一行
'Tag','H_popup',...
（4）在exm1153_1.m的<27>和<28>行之间增添一行
'Tag','H_list',...
（5）把exm1153_1.m的<31><32><33>条指令中的exm1153_1改为exm1153_2。
（6）在exm1153_1.m的<35>和<37>行之间增添以下三条指令。
H(1)=findobj(gcf,'Tag','H_edit');
H(2)=findobj(gcf,'Tag','H_popup');
H(3)=findobj(gcf,'Tag','H_list');
（7）把exm1153_1.m的函数头修改为
function exm1153_2(flag)
（8）把修改后的文件“另存为”exm1153_2.m ，就完成了新文件的编写。
（9）在MATLAB指令窗中运行exm1153_2就可获得题目所要求的图形用户界面。
11.6 图形用户界面设计工具
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图11.6-1
11.6.1 界面设计工具的结构和调用指令
11.6.1.1 界面设计工具的结构
11.6.1.2 图形窗的激活态和受控态
11.6.1.3 启动交互式编辑工具的指令
11.6.2 交互式用户界面设计工具应用示例
图11.6.2-1 待制作的用户界面
11.6.2.1 工序一：窗口初始位置和大小设计
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【例11.6.2.1-1】本例演示：界面设计工具guide 的启动和用户界面窗口初试几何制作。
图11.6.2.1-1 属性编辑工具界面
11.6.2.2 工序二：对象的几何布局
【例11.6.2.2-1】整个用户界面的几何布局：“轴”、控件种类、相对位置及大致尺寸。本例演示：（A）设计工具控制面板上“新对象模块区”的图标的使用；（B）几何布局时不必太多考虑各对象的精细位置和大小。
图 11.6.2.2-1 “第二道工序” 构成控件布局的界面
11.6.2.3 工序三：新建对象的属性设置
【例11.6.2.3-1】控件关键属性的设置。本例演示：（A）属性编辑工具的使用。（B）当
'Callback' 属性值可用比较简单的MATLAB语句表达时，则直接填写；如果语句较多，表达复杂，那么就应采用一个待写的M函数名填写。本例中的回调都借助M函数文件实现。（C）当控件上有字符串标识时，应注意文字的对齐方式和注意字体大小，使外观上与对象大小协调。（D）控件的 'String' 属性字符串的输入格式。在这过程中，可能还要适当调整对象几何尺寸，使字符表现清晰醒目。（E） 'Units' 采用 'normalized' ，使得所有新建对象随所在图形窗按比例缩放。
11.6.2.4 工序四：用户菜单的制作
用户菜单制作工序比较独立，因此该工序可前可后，也可以与“工序一”相合并。
19
【例11.6.2.4-1】用户菜单的制作。本例演示：菜单编辑工具的使用。在本例中菜单引起的回调都是直接、简单的MATLAB语句。
图 11.6.2.4-1 用户菜单编辑器界面
11.6.2.5 工序五：新建图形对象的齐整化
【例11.6.2.5-1】控件的齐整化。本例演示：演示“对齐编辑工具”的使用。
图11.6.2.5-1
20
11.6.2.6 工序六：回调函数的编写
【例11.6.2.6-1】回调函数的编写。本例演示：从处理方便出发编写回调函数。（关于回调函数的详细讨论，请看第11.5节的三个算例）
（1）弹出框的回调函数Mycolormap.m
[Mycolormap.m]
function Mycolormap
popstr={'spring','summer','autumn','winter'}; %弹出框色图矩阵
vpop=get(findobj(gcf,'Tag','PopupMenu1'),'value'); %获得选项的位置标识
colormap(eval(popstr{vpop})) %采用弹出框所选色图
（2）列表框和“Apply”按键配合的回调函数Myapply.m
[Myapply.m]
function Myapply
vlist=get(findobj(gcf,'Tag','Listbox1'),'value'); %获得选项位置向量
liststr={'grid on','box on','hidden off','axis off'}; %列表框选项内容
invstr={'grid off','box off','hidden on','axis on'}; %列表框的逆指令
vv=zeros(1,4);vv(vlist)=1;
for k=1:4
if vv(k);eval(liststr{k});else eval(invstr{k});end %按列表选项影响图形
end
（3）动态编辑框的回调函数Myedit.m
[Myedit.m]
function Myedit
ct=get(findobj(gcf,'Tag','EditText1'),'string');
eval(ct')
11.6.2.7 工序七：界面功能的全面测试
11.6.2.8 为读者提供的配套文件和数据
（1）机器自动生成的主控文件
[Mygui1.m]
function fig = Mygui1()
% This is the machine-generated representation of a Handle Graphics object
% and its children. Note that handle values may change when these objects
% are re-created. This may cause problems with any callbacks written to
% depend on the value of the handle at the time the object was saved.
% This problem is solved by saving the output as a FIG-file.%
% To reopen this object, just type the name of the M-file at the MATLAB
% prompt. The M-file and its associated MAT-file must be on your path.%
% NOTE: certain newer features in MATLAB may not have been saved in this
% M-file due to limitations of this format, which has been superseded by
% FIG-files. Figures which have been annotated using the plot editor tools
% are incompatible with the M-file/MAT-file format, and should be saved as
% FIG-files.
load Mygui1
h0 = figure('Units','normalized', ...
21
'Color',[0.8553876799929505 0.8553876799929505 0.8553876799929505], ...
'Colormap',mat0, ...
'FileName','F:99m5Mygui1.m', ...
'MenuBar','none', ...
'Name','GUI工具设计的界面', ...
'PaperPosition',[18 180 575.9999999999999 432], ...
'PaperUnits','points', ...
'Position',[0.1484375 0.52967 0.8 0.35], ...
'Tag','Fig1', ...
'ToolBar','none');
h1 = uimenu('Parent',h0, ...
'Label','Zoom', ...
'Tag','M_Z');
h2 = uimenu('Parent',h1, ...
'Callback','zoom on', ...
'Label','On', ...
'Tag','M_Zon');
h2 = uimenu('Parent',h1, ...
'Callback','zoom off', ...
'Label','Off', ...
'Tag','M_Zoff');
h1 = uicontrol('Parent',h0, ...
'Units','normalized', ...
'BackgroundColor',[0.7529411764706 0.7529411764706 0.7529411764706], ...
'Callback','Mycolormap', ...
'ListboxTop',0, ...
'Position',[0.80859375 0.7738 0.16 0.131], ...
'String',['spring ';'summer ';'autumn ';'winter '], ...
'Style','popupmenu', ...
'Tag','PopupMenu1', ...
'Value',1);
h1 = uicontrol('Parent',h0, ...
'Units','normalized', ...
'BackgroundColor',[1 1 1], ...
'Max',2, ...
'Position',[0.80859375 0.32738 0.16 0.3988], ...
'String',['grid on ';'box on ';'hidden off';'axis off '], ...
'Style','listbox', ...
'Tag','Listbox1', ...
'Value',1);
h1 = uicontrol('Parent',h0, ...
'Units','normalized', ...
'BackgroundColor',[.752941176470588 .752941176470588 .752941176470588], ...
'Callback','Myapply', ...
'ListboxTop',0, ...
'Position',[0.80859375 0.12 0.16 0.15], ...
'String','apply', ...
'Tag','Pushbutton1');
h1 = uicontrol('Parent',h0, ...
'Units','normalized', ...
22
'BackgroundColor',[1 1 1], ...
'Callback','Myedit', ...
'FontName','Times New Roman', ...
'FontSize',10, ...
'HorizontalAlignment','left', ...
'ListboxTop',0, ...
'Max',2, ...
'Position',[.55078125 .32738 .232421875 .45238], ...
'Style','edit', ...
'Tag','EditText1');
h1 = axes('Parent',h0, ...
'CameraUpVector',[0 1 0], ...
'CameraUpVectorMode','manual', ...
'Color',[1 1 1], ...
'ColorOrder',mat1, ...
'Position',[0.05 0.15 0.45 0.65], ...
'Tag','Axes1', ...
'XColor',[0 0 0], ...
'YColor',[0 0 0], ...
'ZColor',[0 0 0]);
h2 = text('Parent',h1, ...
'Color',[0 0 0], ...
'HandleVisibility','off', ...
'HorizontalAlignment','center', ...
'Position',[0.49788 -0.2222222222222221 9.166], ...
'Tag','Axes1Text4', ...
'VerticalAlignment','cap');
set(get(h2,'Parent'),'XLabel',h2);
h2 = text('Parent',h1, ...
'Color',[0 0 0], ...
'HandleVisibility','off', ...
'HorizontalAlignment','center', ...
'Position',[-0.93013 0.4908 9.166], ...
'Rotation',90, ...
'Tag','Axes1Text3', ...
'VerticalAlignment','baseline');
set(get(h2,'Parent'),'YLabel',h2);
h2 = text('Parent',h1, ...
'Color',[0 0 0], ...
'HandleVisibility','off', ...
'HorizontalAlignment','right', ...
'Position',mat2, ...
'Tag','Axes1Text2', ...
'Visible','off');
set(get(h2,'Parent'),'ZLabel',h2);
h2 = text('Parent',h1, ...
'Color',[0 0 0], ...
'HandleVisibility','off', ...
'HorizontalAlignment','center', ...
'Position',[0.49788 1.815 9.166], ...
23
'Tag','Axes1Text1', ...
'VerticalAlignment','bottom');
set(get(h2,'Parent'),'Title',h2);
h1 = uicontrol('Parent',h0, ...
'Units','normalized', ...
'FontName','隶书', ...
'FontSize',13, ...
'HorizontalAlignment','left', ...
'ListboxTop',0, ...
'Position',[0.55 0.8 0.2 0.12], ...
'String','输入绘图指令', ...
'Style','text', ...
'Tag','StaticText1');
h1 = uicontrol('Parent',h0, ...
'Units','normalized', ...
'BackgroundColor',[.752941176470588 .752941176470588 .752941176470588], ...
'Callback','close(gcbf)', ...
'ListboxTop',0, ...
'Position',[0.5869921874999999 0.12 0.16 0.15], ...
'String','Close', ...
'Tag','Pushbutton2');
if nargout > 0, fig = h0; end
（2）配套数据文件
[Myguizzy.m]
function Myguizzy
%假如Mygui1.m所在目录不是d:matbook5mdisk ，那么第<10>条就应做相应的改变。
%一定要保证本函数生成的 与 Mygui1.m 在同一目录。
mat0=jet(64);
mat1=[ 0 0 1.0000
0 0.5000 0
1.0000 0 0
0 0.7500 0.7500
0.7500 0 0.7500
0.7500 0.7500 0
0.2500 0.2500 0.2500];
mat2=[-0.1179 1.3056 9.1603];
save d:matbook5mdiskMygui1 %<10>
（3）如何利用本节所提供的文件产生图11.6.2-1所示的界面
把本节提供的Mygui1.m , Myguizzy.m , Mycolormap.m , Myapply.m , Myedit.m 五个文件放在MATLAB的搜索路径上。
先运行Myguizzy.m ，创建数据文件 。
运行Mygui1.m ，就可得到符合要求的界面。
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