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035_Progress_Dialog_in_Matlab中的进度条对话框

进度条

在这里插入图片描述

概念

在使用Matlab开发界面时,有一个很好用的工具就是进度条。在计算过程中,为用户提供计算进度的反馈是改善用户体验的重要手段。

一项进行的计算任务,如果其总体进度是比较容易量化,则可以按照0%~100%的方式,更新界面上的指示。

当一项任务的进度难以量化,或者只需要提示程序目前正在忙碌之中,则可以提供一个界面动画来提示任务正在进行中。

当然,进度条还可能提供另外一个功能,取消背景任务的功能。

综上所述,进度条的概念提供了三个方面的功能:

  1. 显示任务的量化进度;
  2. 显示非量化的任务进心中;
  3. 提供取消任务的功能。

这在UI/UX中,是三个不同的概念。

此外,在使用进度条中,还有一个需要分析清楚的需求。也就是是否需要有并行的才做。这就决定在显示进度条的对话框(窗口)是模式对话框还是非模式对话框。

  • 模式对话框:必须关闭对话框才能操作父窗口;
  • 非模式对话框:无需关闭对话框,可以把焦点切换到父窗口,与其中的控件交互。

这两种模式的对话框用途略有不同,模式对话框采取了中断用户操作的方式,使用户的全部注意力集中于当前对话框中;而非模式对话框则是提供独立的额外信息,随时可以关闭、置于后台和查看。通过用户体验进行需求分析,很容易就可以确定使用哪种对话框。

  • 如果程序只有一项中心任务正在进行,且不便于或者无需提供其它交互,则进度条选择模式对话框
  • 如果是一项背景任务或者异步任务,这更适合选择非模式对话框来实现进度条,或者把进度条放置于当前窗口中的某个位置(如状态栏)

在Matlab这种以计算为核心的环境中,大部分时候都会把主要的资源集中用于数值计算,所以模式对话框来显示进度、提供取消的功能可能会更加符合逻辑。

工具

在以uifigure为基础的App开发中,提供了一系列对话框和通知的工具:

函数作用
uialert显示警报对话框
uiconfirm创建确认对话框
uiprogressdlg创建进度对话框
uisetcolor打开颜色选择器
uigetfile打开文件选择对话框
uiputfile打开用于保存文件的对话框
uigetdir打开文件夹选择对话框
uiopen打开文件选择对话框并将选定的文件加载到工作区中
uisave打开用于将变量保存到 MAT 文件的对话框

进度条对话框

语法

进度条是一个对话框,名字都称为是dlg。调用的方式:

d = uiprogressdlg(fig)
d = uiprogressdlg(fig,Name,Value)

调用的第一个参数是不能省略的,对应一个图窗,必须采用uifigure函数创建。

而参数有以下几类:

  1. 外观:
    1. Message,显示在进度条上面的信息;
    2. Title,对话框的标题
    3. Icon,在进度条左侧显示的图标,采用图像名称或者图像数组
    4. Interpreter,文本的解释器(tex,latex,html),如果动态更新信息或者标题的频率过高,设置解释器可能会降低效率
  2. 进度:
    1. Value,这个是一个 ∈ [ 0 , 1 ] \in [0,1] [0,1]中的数值,就是主要的设定进度的接口
    2. ShowPercentage,是否显示比分比的文本,默认是’off’
    3. Indeterminate,设定不确定的进度,仅仅显示任务进行中
  3. 交互性
    1. Cancelable,是否允许取消,如果设置为on,则显示一个取消按钮
    2. CancelText,设定取消按钮的文本
    3. CancelRequest,是否已经请求取消的属性,如果已经按下取消按钮,这个值就是true,程序可以选择相应的处理。

在创建过程中,可以设定这些值,也可以采用仅仅传入fig的方式调用,后续采用属性的方式设定。

dlg = uiprogressdlg(fig);
dlg.Icon = "logo.png";
dlg.Cancelable = 'on';
dlg.CancelText = "Stop";% ...d.Message = "step 1 done";
d.Value = 0.55
% 更新进度的位置

这里还需要提一下Cancelable这个属性,如果这个属性设置为false,那么进度条对话框是没有关闭按钮的;如果这个属性设置为true,则进度条对话框有一个关闭按钮(窗体右上角),这个关闭按钮和取消按钮的作用完全一样。

示例

接下来就是一个例子,我们实现一个用蒙特卡洛采样计算 π \pi π的程序,没啥用,效率低,仅仅是为了展示如何使用进度条对话框。

需求:

  1. 用户输入:
    1. 蒙特卡洛采样次数
    2. 启动计算
  2. 用户报表:
    1. 计算的采样次数
    2. 计算得到的 π \pi π

经过设计,大概界面如下:

在这里插入图片描述

点击计算之后,显示计算过程的信息。

在这里插入图片描述

function f = calculationProgressf = uifigure(Visible=false, Name="又一个计算圆周率的没用程序(更别说计算效率感人)");g = uigridlayout(f, [3, 1], RowHeight={50, '1x', 100});startBut = uibutton(g, Text="开始计算", ButtonPushedFcn={@startCalculation, f});
startBut.Layout.Row = 1;
startBut.Layout.Column = 1;% line
g1 = uigridlayout(g, [1, 2], ColumnWidth={150, "1x"});
g1.Layout.Row=2;
g1.Layout.Column=1;l = uilabel(g1);
l.Layout.Row = 1;
l.Layout.Column=1;slider = uiknob(g1, Limit=[1, 100], Value=2, ValueChangedFcn={@setText, l});
slider.Layout.Row = 1;
slider.Layout.Column = 2;setText(slider, [], l);output = uilabel(g, Text="", Interpreter="latex", HorizontalAlignment='center', VerticalAlignment="center");
output.Layout.Row = 3;
output.Layout.Column = 1;cm = uicontextmenu(f);
uimenu(cm, Text="拷贝圆周率", MenuSelectedFcn={@copyToClipboard, f});
output.ContextMenu = cm;f.UserData = struct(..."piValue", nan, ..."startBut", startBut,..."output", output,..."slider", slider   );f.Visible = true;
end

这里的界面布局用一个列布局( N × 1 N\times 1 N×1网格)嵌套一个行布局( 1 × N 1\times N 1×N网格)的方式。整个界面的构造,非常直观。

计算和进度

按钮的动作调用回调函数ButtonPushedFcn={@startCalculation, f},这里把uifigure传输到函数中,也作为uiprogressdlg的父节点,这就使得进度条对话框只能在图窗的范围内移动。


function startCalculation(~, ~, fig)output = fig.UserData.output;
startBut = fig.UserData.startBut;
startBut.Enable = false;N = fig.UserData.slider.Value * 1024;
insideCount = 0.0;
idx = 0.0;d = uiprogressdlg(fig, ...Icon="matlab.png", ...Title="计算中...", ...ShowPercentage=true, ...Cancelable=true,...CancelText="够了,够了!");for i = 1:Nif d.CancelRequestedbreak;endx = rand;y = rand;idx = idx + 1;if (x * x + y * y < 1)insideCount = insideCount + 1;endestPi = 4 * insideCount / idx;fig.UserData.piValue = estPi;d.Value = idx / N;d.Message = sprintf("当前vs计划采样:%.0f / %.0f\n当前估计圆周率:%.8f", idx, N, estPi);
endoutput.Text = sprintf("共采样:%.0f 次\n估计得:\\tilde{\\pi}=%.8f", idx, estPi);startBut.Enable = true;end

这里在循环内部,设定进度条的状态:

d.Value = idx / N;
d.Message = sprintf("当前vs计划采样:%.0f / %.0f\n当前估计圆周率:%.8f", idx, N, estPi);

整个概念和使用都是极为直观的。

其它内容

上面的uiknob是一个模拟的旋钮。

回调函数中对应有一个旋钮的设置函数,ValueChangedFcn={@setText, l},这个函数就把旋钮的值在旁边的uilabel上显示出来。


function setText(src, ~, l)
l.Text = sprintf("设定采样次数: 1024*%.0f", src.Value);
end

这里还增加了一个把估计得到的 π \pi π值拷贝到剪贴板的上下文菜单。这个上下文菜单中,uicontextmenu的父节点为一个图窗;MenuSelectedFcn={@copyToClipboard, f}是对应的动作回调;创建好之后,要把菜单与输出的标签相关联。

值得注意的是,这里的uimenu的父节点为uicontextmenu,如果其父节点是uifigure,则是窗口的菜单。

cm = uicontextmenu(f);
uimenu(cm, Text="拷贝圆周率", MenuSelectedFcn={@copyToClipboard, f});
output.ContextMenu = cm;

这个回调函数非常简单,调用clipboard('copy', piValue);即可。

function copyToClipboard(~, ~, f)
piValue = f.UserData.piValue;
% add value to copy/paste pad
clipboard('copy', piValue);
end

总结

这个可以取消的进度条,在实际使用中应该足够保守,仅仅用于那些长时间计算、并且在计算中不允许用户进行其它交互的场合。不然,过于激进地使用模式对话框还是很容易影响用户体验的。

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