核心要點

• MATLAB，一種用於技術計算的高級語言，可以與MEAN堆棧集成以創(chuàng)建功能強大的Web應用程序。
• MEAN堆棧由MongoDB、Express.js、AngularJS和Node.js組成，與MATLAB結合使用時，允許在Web上進行實時數(shù)據(jù)可視化。
• 集成過程涉及使用MATLAB的計算能力來處理數(shù)據(jù)並生成結果，然後在使用MEAN堆棧構建的Web應用程序上顯示這些結果。
• JSONlab，一個免費的開源JSON編碼器/解碼器在MATLAB語言中的實現(xiàn)，用於將MATLAB數(shù)據(jù)轉換為JSON格式，以便在Web應用程序中使用。
• 創(chuàng)建MATLAB Web應用程序包括使用MATLAB Compiler創(chuàng)建獨立應用程序，在MATLAB Web App Server中創(chuàng)建Web應用程序項目，將獨立應用程序上傳到Web應用程序項目，以及將Web應用程序部署給用戶。

MATLAB是一種用於技術計算的高級語言，它在一個易於使用的環(huán)境中集成了計算、可視化和編程，在這個環(huán)境中，問題和解決方案可以用熟悉的數(shù)學符號來表達。全球有許多項目是用MATLAB編寫的，由數(shù)百萬科學家和工程師開發(fā)。人們從MATLAB獲得的各種實驗和操作數(shù)據(jù)可用於支持Web應用程序，但存在一些障礙：

• MATLAB理解矩陣格式數(shù)據(jù)，而Web應用程序更喜歡JSON或XML格式的數(shù)據(jù)。
• 數(shù)據(jù)通常在MATLAB程序內部創(chuàng)建和使用，這限制了開發(fā)人員在保存數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù)等方面的自由度。

如果MATLAB以JSON格式提供數(shù)據(jù)，而Web應用程序可以使用來自MATLAB的這些JSON數(shù)據(jù)來創(chuàng)建一些很棒的東西，那麼創(chuàng)建應用程序就會容易得多。

在本文中，我們將開發(fā)一個小型演示程序，以演示如何使MATLAB和MEAN堆棧協(xié)同工作。

關於Web應用程序

該Web應用程序將涉及從MATLAB到瀏覽器的實時數(shù)據(jù)傳輸。為簡便起見，我們將從MATLAB傳輸當前時間並在瀏覽器上顯示它。我們將使用JSONlab，這是一個在MATLAB中編碼/解碼JSON文件的工具箱。 Web應用程序將使用MEAN堆棧創(chuàng)建。如果您不熟悉MEAN堆棧，建議您在繼續(xù)之前閱讀《MEAN堆棧入門》一文。

JSONlab簡介

JSONlab是MATLAB語言中JSON編碼器/解碼器的免費開源實現(xiàn)。它可用於將MATLAB數(shù)據(jù)結構（數(shù)組、結構體、單元格、結構體數(shù)組和單元格數(shù)組）轉換為JSON格式的字符串，或將JSON文件解碼為MATLAB數(shù)據(jù)。

它使我們可以訪問四個函數(shù)：loadjson()、savejson()、loadubjson()和saveubjson()。最後兩個函數(shù)用於處理UBJSON格式。 loadjson()用於將JSON字符串轉換為相關的MATLAB對象。在我們的項目中，我們只使用savejson()函數(shù)，該函數(shù)將MATLAB對象（單元格、結構體或數(shù)組）轉換為JSON字符串。它可以按以下方式使用：

json = savejson(rootname, obj, filename)
json = savejson(rootname, obj, opt)
json = savejson(rootname, obj, 'param1', value1, 'param2', value2, ...)

由於我們必須編寫文件，因此我們將使用第一個簽名。它返回JSON字符串以及將字符串寫入文件。

JSONlab安裝

要開始使用，請下載JSONlab，解壓縮存檔，並使用以下命令將文件夾的路徑添加到MATLAB的路徑列表中：

addpath('/path/to/jsonlab');

如果您想永久添加此路徑，則需要鍵入pathtool，瀏覽到JSONlab根文件夾並將其添加到列表中。完成後，您必須單擊“保存”。然後，在MATLAB中運行rehash，並鍵入which loadjson。如果您看到輸出，則表示JSONlab已正確安裝。

MATLAB代碼

我們需要當前時間，因此我們將使用clock命令。它返回一個六元素日期向量，其中包含當前日期和時間，格式為[年 月 日 時 分 秒]。為了反復獲取時間，我們將clock命令放在無限while循環(huán)中。因此，我們將一直獲取實時數(shù)據(jù)，直到使用MATLAB命令窗口上的Ctrl C終止腳本執(zhí)行。

以下代碼實現(xiàn)了這個想法：

format shortg;
y=0;
while y == 0
    % c = [year month day hour minute seconds]
    c=clock;
    % 將每個值四舍五入為整數(shù)
    c=fix(c);
    x.clock=c;
    % 訪問c的第4列，即小時
    x.hours=c(:,4);
    % 訪問c的第5列，即分鐘
    x.minutes=c(:,5);
    % 訪問c的第6列，即秒
    x.seconds=c(:,6);
    % 將x轉換為JSON并寫入matlabData.json
    savejson('',x,'data/matlabData.json');
end

在我們的項目中，我們關注小時、分鐘和秒。上述代碼中使用的fix(c)函數(shù)將矩陣的所有元素四捨五入到最接近的整數(shù)。要獲取小時數(shù)據(jù)，我們需要矩陣第4列的值，因此我們使用命令c(:,4)。使用相同的方法，我們檢索分鐘和秒。

我們將分別向Web應用程序發(fā)送時鐘及其一些單獨的變量，以顯示從MATLAB對像到JSON的不同數(shù)據(jù)類型的轉換。雖然時鐘數(shù)據(jù)將轉換為數(shù)組，但小時、分鐘和秒的值將轉換為數(shù)字，我們稍後將看到這一點。

在我們的項目中，我們將使用savejson()函數(shù)使用JSON格式轉換和寫入變量x，並將其寫入文件matlabData.json。為簡便起見，rootname參數(shù)將是一個空字符串。

使用之前的代碼，我們就完成了所有需要的MATLAB代碼?，F(xiàn)在，一旦我們運行腳本，我們就可以觀察到JSON文件是在data文件夾內創(chuàng)建的，並且文件中的數(shù)據(jù)會自動不斷更新自身。 JSON文件內容示例如下：

{
   "hours": 19,
   "minutes": 28,
   "seconds": 28,
   "clock": [2015,5,27,19,28,28]
}

我們將監(jiān)視此文件並使用Node.js讀取最新數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在讓我們開始構建Web應用程序。

Web應用程序

現(xiàn)在我們的MATLAB數(shù)據(jù)已轉換為JSON並存儲在文件中，我們可以獨立讀取此文件並通過監(jiān)視其更改來獲取數(shù)據(jù)。此操作與MATLAB完全無關。在本文的其餘部分，我將假設您了解socket.io以及MEAN堆棧，即使我們只使用它們的某些基本概念。

讓我們開始編寫Web應用程序。

創(chuàng)建package.json文件

為了開始我們的應用程序，讓我們定義項目的依賴項。為此，我們將創(chuàng)建一個package.json文件，如下所示：

json = savejson(rootname, obj, filename)
json = savejson(rootname, obj, opt)
json = savejson(rootname, obj, 'param1', value1, 'param2', value2, ...)

創(chuàng)建文件後，在項目的根文件夾中運行npm install，以便安裝所有依賴項。如果您不熟悉npm，建議您閱讀《npm入門指南——Node包管理器》。

服務器端代碼

代碼的這一部分涉及使用Node.js、Express和MongoDB。服務器執(zhí)行的操作包括：

• 提供index.html文件
• 監(jiān)視和讀取JSON文件中的數(shù)據(jù)
• 使用MongoDB將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫
• 使用socket.io將數(shù)據(jù)發(fā)送到瀏覽器

我們將在根文件夾中創(chuàng)建一個名為server.js的文件，我們將在其中編寫所有描述的功能所需的代碼。

我們使用Express提供靜態(tài)文件：

addpath('/path/to/jsonlab');

每當向/發(fā)送請求時，將提供存儲在app目錄中的index.html文件。

為了監(jiān)視文件的任何更改，我們使用fs.watch()，並且為了在每次更改時讀取文件，我們使用fs.readFile()。一旦檢測到更改，就會讀取文件並檢索數(shù)據(jù)。整個過程使用以下代碼完成：

format shortg;
y=0;
while y == 0
    % c = [year month day hour minute seconds]
    c=clock;
    % 將每個值四舍五入為整數(shù)
    c=fix(c);
    x.clock=c;
    % 訪問c的第4列，即小時
    x.hours=c(:,4);
    % 訪問c的第5列，即分鐘
    x.minutes=c(:,5);
    % 訪問c的第6列，即秒
    x.seconds=c(:,6);
    % 將x轉換為JSON并寫入matlabData.json
    savejson('',x,'data/matlabData.json');
end

當與客戶端建立連接並開始獲取數(shù)據(jù)時，我們將執(zhí)行兩個操作：

1. 使用socket.io的emit()函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到瀏覽器
2. 使用mongoose中間件將數(shù)據(jù)保存到MongoDB

為了執(zhí)行第二個操作，我們創(chuàng)建數(shù)據(jù)的模式，然後基於該模式創(chuàng)建模型。這是使用下面顯示的代碼完成的：

{
   "hours": 19,
   "minutes": 28,
   "seconds": 28,
   "clock": [2015,5,27,19,28,28]
}

在前面代碼段的最後一條語句中，我們基於定義的模式創(chuàng)建模型。傳遞給函數(shù)的第一個參數(shù)是我們模型所屬集合的單數(shù)名稱。 Mongoose會自動為集合分配複數(shù)名稱。因此，這裡appData是appDatas集合的模型。

當我們獲得新數(shù)據(jù)時，我們將使用最新數(shù)據(jù)創(chuàng)建該模式的新實例，並使用save()方法將其保存到數(shù)據(jù)庫中。此實例稱為文檔。在下面的代碼中，savingData是一個文檔。

這部分的最終代碼如下所示：

json = savejson(rootname, obj, filename)
json = savejson(rootname, obj, opt)
json = savejson(rootname, obj, 'param1', value1, 'param2', value2, ...)

我們使用try和catch來防止應用程序崩潰。如果我們不使用它，並且JSON.parse由於更改速度快而導致數(shù)據(jù)有時未完全讀取而引發(fā)意外用戶輸入錯誤，則應用程序可能會崩潰。這是我們想要避免的！

另外需要注意的是，請確保MongoDB服務器正在運行，否則應用程序將崩潰。

客戶端代碼

在本節(jié)中，我們將創(chuàng)建一個簡單的靜態(tài)HTML頁面。當通過socket.io接收新數(shù)據(jù)時，我們將更新頁面上顯示的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)也可用於創(chuàng)建實時圖表。

以下是index.html文件的簡單代碼：

addpath('/path/to/jsonlab');

ngCloak指令用於防止在應用程序加載時瀏覽器短暫顯示AngularJS的模板的原始（未編譯）形式。

運行應用程序

在啟動Node.js服務器之前，我們需要確保MATLAB代碼和MongoDB服務器正在運行。要運行MongoDB服務器，您需要在終端上執(zhí)行命令mongod。要運行Node.js服務器，您必須在項目文件夾的根目錄中執(zhí)行命令node server.js。

顯示當前時間的靜態(tài)頁面將在127.0.0.1:3000提供服務。

結論

在本文中，我們使用MEAN堆棧創(chuàng)建了一個Web應用程序，該應用程序從MATLAB程序中獲取JSON格式的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在JSONlab的幫助下進行轉換。然後，數(shù)據(jù)使用socket.io發(fā)送到瀏覽器，因此瀏覽器上的更改會實時反映出來。此演示的完整源代碼可在GitHub上找到。

我希望您喜歡這篇文章，期待閱讀您的評論。

(FAQs部分，由於篇幅過長，建議單獨處理。可以根據(jù)需要提取關鍵問題和答案進行簡短概括或重新組織。)

以上是使用MATLAB和MEAN堆棧創(chuàng)建Web應用程序的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網(wǎng)其他相關文章！