2024-11-21 |欢迎您，第位读者！|

High_Level_Skip_in_Matlab中的高端跳过循环

循环控制

Matlab的循环控制语句有两个，分别是for和while。for循环是一种计数循环，while循环是一种条件循环。在循环中，有时候我们需要跳过一些循环，这时候就需要用到continue语句；当我们需要提前结束循环，这时候就需要用到break语句或者return语句。

`for`循环

Matlab的for循环基本语法如下。

 1for column = Columns
 2    % for each column of Columns, do the following
 3    % ...
 4    if needsToBreak
 5        break
 6    end
 7
 8    if needsToReturn
 9        return
10    end
11
12
13    if needsToSkipFollowing
14        contine
15    end
16end

在循环过程中，有三种控制循环的方式，其中break直接跳到end的外面；return（在函数里）直接跳出函数；continue则忽略接下来到end的所有代码，进入下一个列的循环。

值得注意的是，for循环被循环数组的列。1:10是一个行向量，所以for i = 1:10循环10次，i从1到10；如果for c = C中C是一个矩阵，那么就是循环C的每一个列。

 1for i = magic(3), disp(i), end
 2     8
 3     3
 4     4
 5
 6     1
 7     5
 8     9
 9
10     6
11     7
12     2

`while`循环

这个循环语法则更为简单，也更加本质。

 1while conditionExpression    
 2    if needsToBreak
 3        break
 4    end
 5
 6    if needsToReturn
 7        return
 8    end
 9
10    if needsToSkipFollowing
11        contine
12    end
13end

首先检测表达式conditionExpression是否为真，否则跳到对应的end之后。在这个循环体重，同样可以采用break/return/contine进行中断和跳过的操作。

这两种低级的操作太没有水准，今天我们必须高一点高端的跳过循环的操作。

高端的跳过之一

这个实现这样的功能，后台计算过程中，有一个进度条，提示计算的当前步骤，提供一个按钮来发送跳过当前步骤的提示，然后的命令窗口进行确认。

这个界面上有一个按钮，这个按钮的文字我还没找到办法修改，按照道理，应该可以找到一个Childeren，改掉那啥…

每次点击取消，就可以把控制权切换到命令行窗口，确认跳过，继续运行。

这个代码里面有几个有意思的函数：

waitbar，产生一个等待进度条窗口，是传统基于Figure的界面的一部分
setappdata/getappdata，把数据存储在图形对象中，用一个字符串作为索引，邪路
commandwindow把焦点放回命令行窗口，是个很实用的函数
gcbf返回回调函数调用的对象，比如delete(gcbf)删掉回调函数对应的图形对象
pause，暂停运行若干时间，函数是一个浮点数，则为暂停的秒数

这里就是一个典型的while循环用continue跳过部分代码继续运行。从这里也可以看到，恰面的break代码的判断部分，很容易就在while的表达式中隐含。所以，break在for循环中是刚需，在while中有可能简化合并。

源代码

 1function skipExample
 2
 3cleanObj = onCleanup(@cleanAll);
 4
 5hWaitbar = waitbar(0, 'Iteration 1', 'Name', 'Solving problem', ...
 6    'CreateCancelBtn', @(~,~)fcn);
 7
 8hWaitbar.CloseRequestFcn = @(~,~)cleanAll;
 9
10setappdata(hWaitbar, 'skip', false);
11
12n = 3;
13i = 0;
14try
15    while(ishandle(hWaitbar))
16        if getappdata(hWaitbar, 'skip')
17            setappdata(hWaitbar, 'skip', false);
18            % for keyboard conformation to continue
19            fprintf("%d   - skip this round, ", i)
20            fprintf("Press any key to continue...")
21            commandwindow; % switch to command window
22            pause % delete to just run through
23            fprintf("\n");
24            continue;
25        end
26        % pretent to calculate sth
27        pause(0.5)
28        
29        i = i + 1;
30        waitbar( mod(i, n) / (n-1),  hWaitbar,  ['Iteration ' num2str(i)]);
31    end
32catch ME
33    fprintf("%s: %s\n", ME.identifier, ME.message);
34    cleanAll;
35end
36end
37
38function cleanAll
39delete(gcbf);
40end
41
42function fcn
43setappdata(gcbf, 'skip', true);
44end

这里的整个都很丑，还会因为这样那样的情况无法暂停导致窗口关不掉，用close all也不行，因为，handleVisibility='off'。这个时候就需要下面这个大杀器，干掉所有窗口，一旦你走上用Matlab编GUI程序的邪路，就会发现下面这两个语句的魅力！

1set(groot,'ShowHiddenHandles','on')
2delete(get(groot,'Children'))

太丑不能忍之后的考虑

因为要用同一个按钮（右上角$\times$）来完成两个职责：跳过和退出，造成了上面那个例子所有的混乱，窗口的关闭和句柄删除会干扰程序的逻辑。这就告诉我们，在设计GUI是一定要好好分析业务逻辑，一个界面元素（一组界面元素）应该有内聚性很高的职责，也就是只做一件事情。

出于这个考虑，我们又设计了下面的例子，这里，取消按钮和右上角的关闭按钮，都按照原有的语义，负责关闭进度条，取消/停止计算任务。那么跳过怎么办呢？我们不能用Ctrl-C来完成，因为这个快捷键有很高的优先级，会中止正在进行的计算。

那么我们设置一个快捷键，Ctrl-K来跳过一步计算。这里的关键就是给进度条设置监控键盘事件的回调函数。

1f.KeyReleaseFcn = @skipABeat;
2
3function skipABeat(src, evt)
4    if ismember('control', evt.Modifier) && evt.Key == 'k'
5        setappdata(src, 'skip', true);
6    end
7end

基本上，基于Figure或者基于UiFigure的GUI程序的回调函数都至少包含两个基本的参数，一个是发出消息的来源，一个是事件对象。对于键盘事件就是一个KeyData数据结构：

1KeyData - 属性:
2
3    Character: 'k'
4     Modifier: {1x0 cell}
5          Key: 'k'
6       Source: [1x1 Figure]
7    EventName: 'KeyRelease'

上面这个对象，很容易得到，我们只需要运行这个，然后把焦点放在图窗上，按动键盘就可以得到实际拿到的事件对象是什么样子的。这是GUI编程中一个很重要的思路：因为系统可以运行，所以想要什么信息就要构造程序来获得。

1f = figure;
2f.KeyReleaseFcn = @(src, evt)disp(evt)

大概就是这样的，所以我们可以判断是否按下了k，是否同时按着control。

这个GUI就让人满意很多，因为概念上更加清晰，就不需要打那么多补丁。

源代码

 1function skipExample3
 2
 3
 4f = waitbar(0,'1','Name','Approximating pi...',...
 5    'CreateCancelBtn','setappdata(gcbf,''canceling'',1)', ...
 6    'Position', [0, 0, 480, 360]);
 7
 8
 9movegui(f, 'center');
10
11f.KeyReleaseFcn = @skipABeat;
12
13setappdata(f,'canceling',0);
14
15% Approximate pi^2/8 as: 1 + 1/9 + 1/25 + 1/49 + ...
16pisqover8 = 1;
17denom = 3;
18valueofpi = sqrt(8 * pisqover8);
19
20steps = 20000;
21for step = 1:steps
22    % Check for clicked Cancel button
23    if getappdata(f,'canceling')
24        break
25    end
26
27    if getappdata(f, 'skip')
28        fprintf("Skip step = %d\n", step);
29        setappdata(f, 'skip', false);
30        continue
31    end
32    
33    % Update waitbar and message
34    waitbar(step/steps,f,sprintf('%12.9f',valueofpi))
35    
36    % Calculate next estimate 
37    pisqover8 = pisqover8 + 1 / (denom * denom);
38    denom = denom + 2;
39    valueofpi = sqrt(8 * pisqover8);
40end
41
42delete(f)
43end
44
45
46function skipABeat(src, evt)
47    if ismember('control', evt.Modifier) && evt.Key == 'k'
48        setappdata(src, 'skip', true);
49    end
50end

总结

两种循环方式，for和while
break/return/continue控制循环提前结束和跳过
for循环中使用break更加自然
while循环中使用break的条件可以合并到while表达式中
设计UI的过程中，一定要考虑清楚每个元素的职责，不要让一个元素负责多个职责