基于MATLAB GUI的圖書管理系統(tǒng)設(shè)計

方文雄，紀旭，何鑫海

(1.成都工業(yè)學院汽車與交通學院，四川成都 611730；2.成都工業(yè)學院自動化與電氣工程學院，四川成都 611730)

1 引言

MATLAB GUI 為圖形用戶界面(Graphical User Interface，簡稱GUI，又稱圖形用戶接口)[1]是指采用圖形方式顯示的計算機操作用戶界面，是MATLAB 用戶可視化交互式的工具，運用GUI 生成的操作界面用戶可以不用瀏覽繁冗的代碼而進行操作。GUI不僅深受用戶的喜愛[2]也是工程人員運用MATLAB進行可視化編程的捷徑，工程人員只需要拖動相應的工具，編寫回調(diào)函數(shù)即可[3-5]，同時可生成獨立的.exe 文件，用戶不需要安裝龐大的MATLAB 軟件就可以運行程序。隨著我國文化事業(yè)不斷發(fā)展，圖書資源也日益豐富，像農(nóng)家書屋、小型書店也日益增多[6]，該圖書管理系統(tǒng)使用MATLAB GUI編程實現(xiàn)，可實際應用于書店、農(nóng)家書屋對圖書資源進行管理，具有使用簡單、快捷高效的特點。

2 系統(tǒng)功能需求分析

如今技術(shù)人員已開發(fā)出許多類型的圖書管理系統(tǒng)，總的來說普遍具有如下功能：圖書信息錄入及查詢[7]、圖書信息更改[8]、圖書流動操作[9]等，但大都缺少系統(tǒng)登錄功能，具有登錄功能的圖書管理系統(tǒng)有利于保護用戶隱私。結(jié)合上述，本系統(tǒng)具有以下功能：

1)用戶登錄或注冊

登錄界面含有登錄、注冊、找回密碼選項。若第一次使用需要注冊賬號，注冊時需要填寫密保問題，以便于在忘記密碼時找回密碼。用戶擁有賬號后輸入賬號和密碼進行登錄，若忘記密碼可選擇找回密碼。

2)圖書信息錄入

在用戶完成了圖書信息的輸入后，點擊錄入操作按鈕，可完成書籍信息入庫。

3)圖書信息查詢

用戶可選擇按書名、作者、ISBN號等檢索方式進行查詢。

4)圖書信息變更

如果用戶需要修改已錄入的圖書信息，先查詢要修改的圖書信息，可在顯示查詢結(jié)果的表格中點擊要修改信息的單元格，選擇刪除或更改按鈕按下，完成信息更改。

5)圖書出售或出借、歸還

輸入折扣或日租金信息，按下出售按鈕，即可自動計算之前錄入的圖書價格乘以折扣的結(jié)果，并顯示在收費金額框中；按下借出按鈕，彈出對話框用于接收借出人登記的信息，同時自動記錄下借出時間；按下歸還按鈕，自動計算出出借天數(shù)，再根據(jù)輸入的日租金自動計算總租金，顯示在收費金額框中。

圖1 系統(tǒng)功能使用流程

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲設(shè)計

在MATLAB中，可采用以下3種可行方式對圖書信息進行存儲：

1)基于結(jié)構(gòu)數(shù)組的存儲模式

在MATLAB中，結(jié)構(gòu)體數(shù)組是使用名為字段的數(shù)據(jù)容器將相關(guān)數(shù)據(jù)組合在一起的數(shù)據(jù)類型，每個字段都可以包含任意類型的數(shù)據(jù)，類似于C 語言中的結(jié)構(gòu)體。定義時像使用一樣MATLAB變量一樣，可以直接定義，不需要事先聲明，支持動態(tài)擴充，因此將結(jié)構(gòu)數(shù)組作為圖書信息的存儲載體，在使用過程中是十分方便的。

對其進行數(shù)據(jù)查詢和記錄操作也是十分方便，可以使用structName.fieldName格式的圓點表示法來訪問字段中的數(shù)據(jù)，也可以利用MATLAB 函數(shù)setfield 和getfield 進行索引和存取[10]。在結(jié)構(gòu)數(shù)組模式中引用數(shù)據(jù)也像變量操作一樣便捷。

2)基于Execl的存儲模式

Execl 是廣為使用的辦公軟件，Execl 表格具有存儲數(shù)據(jù)的功能，將數(shù)據(jù)存儲在Execl表格中可以利用Execl強大的數(shù)據(jù)處理分析能力，對圖書的銷售數(shù)據(jù)、出借信息等進行直觀的分析[11]，并且Execl 在圖書管理中也得到了實際應用[12]。而在MATLAB 中對Execl 表格的操作具有很好的便利性，利用函數(shù)可以方便地讀取Execl表格中的信息。

例如使用xlsread()函數(shù)讀取數(shù)據(jù)，[NUM,TXT,RAW]=xlsread('sheetName')，其中sheetName 是Excel 文件名，NUM 是Excel 中的數(shù)據(jù)內(nèi)容，TXT 是Excel 中文本內(nèi)容，RAW 是未處理數(shù)據(jù)。對于Excel的寫入需要用到的函數(shù)是xlswrite(filename,A,sheet-Name,xlRange)。其中filename為寫入的Excel文件名，A為寫入的內(nèi)容，sheetName 為指定的工作表名，xlRange 為寫入的范圍。本系統(tǒng)就是基于Execl文件為存儲載體。

3)基于數(shù)據(jù)庫存儲模式

數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的基礎(chǔ)軟件系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，數(shù)據(jù)從組織的角度上，主要分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)兩類。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是帶有固定結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，在組織形式上是整齊格式化的，同一數(shù)據(jù)對象的所有數(shù)據(jù)都具有完全相同的結(jié)構(gòu)。比如書籍信息數(shù)據(jù)，定義為“ISBN號、書名、作者、價格”這種結(jié)構(gòu)后，所有書籍的信息都會按照這個固定的格式來組織。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中最常見的數(shù)據(jù)，也是數(shù)據(jù)庫最擅長處理的數(shù)據(jù)。

Oracle 數(shù)據(jù)庫是目前主流的數(shù)據(jù)庫之一，在Matlab 開發(fā)環(huán)境下，有ODBC、JDBC 和ADO 三種數(shù)據(jù)庫訪問方式均可與Oracle 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互，如文獻[13-14]詳細介紹了MATLAB與Oracle數(shù)據(jù)庫交互使用。將書籍信息存儲于數(shù)據(jù)庫中，對海量信息進行管理是高效可行的辦法。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 用戶注冊模塊設(shè)計

此模塊目標功能為實現(xiàn)賬號注冊，同時注冊時收集密保問題。將面板、靜態(tài)文本、可編輯文本、按鈕等組件構(gòu)成如圖2界面。

圖2 注冊界面設(shè)計

在編寫完成按鈕回調(diào)函數(shù)時，應注意檢測新注冊的賬號是否已注冊過，同時考慮各可編輯文本輸入的內(nèi)容完整、合法?，F(xiàn)給出完成按鈕回調(diào)函數(shù)主體內(nèi)容：

str1=get(handles.edit1,'string');%獲取可編輯文本框賬號內(nèi)容

str2=get(handles.edit2,'string');%獲取可編輯文本框密碼內(nèi)容

str3=get(handles.edit3,'string');%獲取可編輯文本框問題內(nèi)容

str4=get(handles.edit4,'string');%獲取可編輯文本框答案內(nèi)容

data=xlsread('user','Sheet1');%讀取用戶表

num1=str2num(str1);%轉(zhuǎn)化字符為數(shù)字

num2=str2num(str2);

xlswrite('user',{num1 num2 str3 str4},'Sheet1',

...['A' num2str(dn+1) ':D' num2str(dn+1)])%注冊信息寫入用戶表

data=xlsread('user','Sheet1');%讀取用戶表

dn=size(data,1);%得到新寫入用戶所在行

if isempty(data(dn,1))%檢查是否完整寫入新用戶信息

warndlg('注冊未成功！','錯誤','modal')

4.2 用戶登錄模塊設(shè)計

此模塊目標功能為實現(xiàn)賬號登錄，同時具有找回密碼、下次登錄記住密碼、密碼輸入顯示加密、輸入框灰色提示等功能。其中設(shè)計難點為下次登錄記住密碼、密碼輸入顯示加密、輸入框灰色提示。將靜態(tài)文本、可編輯文本、按鈕等組件構(gòu)成如圖3界面。

圖3 登錄界面設(shè)計

下次登錄記住密碼，當?shù)卿浶畔⒈葘Τ晒螅瑥棾觥笆欠裼涀∶艽a”對話框，點擊“是”，即可記住賬號和密碼。下次登錄時，自動在賬號和密碼對話框輸入上次登錄的賬號與密碼，即可直接登錄。實現(xiàn)此功能依托于存儲下是否記住賬號和密碼的選擇狀態(tài)和此次登錄的賬號與密碼，將這些信息存儲為MATLAB中.mat文件。關(guān)鍵代碼如下：

如果選擇了“是”將本次登錄的賬號和密碼存儲為.mat 文件，其中l(wèi)ogin 為.mat 文件名，account 為賬號變量名其值為賬號，password為密碼變量名其值為密碼。下次登錄時直接加載.mat文件的賬號與密碼登錄。

密碼輸入顯示加密，指輸入密碼時顯示出特殊字符?？稍O(shè)置Edit Text 控件的屬性FontName 來完成密碼隱藏功能。雙擊用作輸入密碼的Edit Text 控件，打開其屬性設(shè)置面板，找到屬性FontName，默認的字體名為MS Sans Serif，將字體改為Symbol，即可完成密碼隱藏功能。效果如圖4所示。

輸入框灰色提示，指輸入框有淡灰色提示內(nèi)容，點擊輸入框時，提示內(nèi)容消失。實現(xiàn)此功能的思路為先預設(shè)賬號文本框的'ForegroundColor'屬性為[0.8 0.8 0.8]顯示為灰色，再編寫賬號文本框的KeyPressF 回調(diào)函數(shù)，KeyPressF 回調(diào)函數(shù)在鼠標光標鍵入文本框時被觸發(fā)執(zhí)行，回調(diào)函數(shù)如下：

set(hObject,'string',[],'Enable','on');

%清除預設(shè)內(nèi)容

set(hObject,'ForegroundColor',[0,0,0]);

%將文本字體調(diào)回黑色

uicontrol(hObject);

%繼續(xù)控制GUI界面。

值得注意的是，如果少了第三句，當點擊輸入框時，前兩行代碼正常執(zhí)行，提示內(nèi)容消失，但當鍵盤開始輸入時，輸入內(nèi)容會輸入在MATLAB的命令行窗口。

4.3 圖書管理模塊設(shè)計

此模塊目標功能為實現(xiàn)圖書信息錄入、圖書信息查詢、圖書借出歸還登記、借出租金計算。此模塊界面設(shè)計為錄入、查詢、流動三個選項卡，點擊其中之一選項卡顯示出其對應的功能界面。該模塊設(shè)計難點為分選項卡顯示不同界面、“彈出式菜單”構(gòu)件選項選擇定位、“表”構(gòu)件的行列定位。將靜態(tài)文本、可編輯文本、彈出式菜單、表、按鈕等組件構(gòu)成圖6、圖7、圖8界面。

圖7 查詢界面設(shè)計

圖8 流動界面設(shè)計

圖6 中涉及點擊不同選項卡時，顯示不同界面，例如點擊“查詢”選項時才顯示查詢界面。分選項卡顯示不同界面，實質(zhì)是設(shè)置三個菜單選項，點擊一個菜單選項時將另外兩個菜單界面隱藏，達到只顯示一個菜單界面的效果。具體過程為，除錄入界面構(gòu)件外(默認顯示錄入界面)，修改所有構(gòu)件Visible 屬性，將所有的可編輯文本、靜態(tài)文本、表、彈出式菜單和按鈕的Visible 屬性改為Off。再對三個菜單的Callback 回調(diào)函數(shù)進行編程，以錄入菜單回調(diào)函數(shù)為例，將Callback 回調(diào)函數(shù)內(nèi)容設(shè)置為所有的錄入界面構(gòu)件Visible 屬性改為ON，其他菜單界面構(gòu)建Visible屬性改為Off，當點擊錄入菜單選項卡時，執(zhí)行錄入Callback回調(diào)函數(shù)，只顯示錄入界面，而隱藏其他兩個界面。

圖7中查詢時需要使用到彈出式菜單構(gòu)件，而彈出式菜單的選項選擇定位是通過它的Value 屬性值來定位的，例如彈出式菜單依次有“書名”“作者”“ISBN”號三個選項，當選擇了“作者”選項時，其Value屬性值為2。需要強調(diào)的是，彈出式菜單可以理解為是一個“數(shù)組”，選擇的是第幾個元素，那么返回的就是這個元素在這個“數(shù)組”中所在的位置。所以在使用彈出式菜單時需要預設(shè)選項數(shù)組，才能定位所選選項，代碼如下：

圖8中涉及“表”的行列定位，在對圖書進行出售、出借、歸還登記要點擊表中需要操作的書籍，此時就需要對所點擊單元格進行定位，即獲取點擊的是哪一行哪一列，從而判斷需要進行操作的是哪一本書籍。其中關(guān)鍵涉及對handles結(jié)構(gòu)體的理解，handles結(jié)構(gòu)體是一個以GUI中所有控件的Tag屬性為字段的結(jié)構(gòu)體，handles.控件A的tag 就可以存取控件A的信息。為了將所點擊單元格的行列值存儲下來并可被其他控件所調(diào)用，先獲取所點擊單元格的行列值，再給handles 結(jié)構(gòu)體中添加新的hangIndex、lieIndex屬性存儲行列值，在其他控件中使用handles.hangIndex 就可以獲取行值，需要使用guidata(hObject,handles)函數(shù)來保存對handles添加屬性的更改操作，給出如下具體代碼進行說明：

5 結(jié)束語

MATLAB GUI 編程具有易上手的特點，但需要掌握各種構(gòu)件的基本屬性才能靈活使用GUI 進行編程。通過介紹MATLAB 中圖書信息數(shù)據(jù)的3種存儲方式，并使用GUI 對圖書管理系統(tǒng)進行設(shè)計，著重講解設(shè)計過程的難點問題，對使用MATLAB GUI 編程具有借鑒和指導作用。同時此管理系統(tǒng)已獲得軟件著作權(quán)并線下應用于書店，得到實際檢驗。