《MATLAB应用》PPT课件.ppt

MATLAB程序设计,M文件编写与调试,交互式的命令行工作方式 M文件的程序工作方式,脚本文件(命令文件),函数文件,两类M文件,MATLAB两种工作方式,6.1 脚本文件,脚本文件（命令文件）是将需要运行的命令编辑到一个命令文件中。 在MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。 脚本文件没有输入参数，也不返回输出参数。,1. input函数：用于向计算机输入一个参数。 调用格式： A=input(提示信息，选项)； 注：s选项，则允许用户输入一个字符串。 例如想输入一个人的姓名，可采用命令 xm=input(Whats your name:,s),数据的输入,【例1】 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。 a=input(a=?); b=input(b=?); c=input(c=?); d=b*b-4*a*c; x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a) 将该程序以a1.m文件存盘，然后运行a1.m文件。,2 pause函数：暂停程序的执行。 调用格式： pause(延迟秒数) 注：如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。,hold on % 图形迭加 axis(0,100,0,120); % 设置坐标轴 k=0;A=0,0; %导弹初始位置 B=0,100; %飞机初始位置 v=1;dt=1; %离散时间改变量 d=100; %相距距离 while d0.5 plot(A(1),A(2), r.); %画导弹位置 plot(B(1),B(2), b*); %画飞机位置 pause(0.2); k=k+1; B=B+v*dt,0; %飞机移动位置 e=B-A; %导弹指向飞机向量 d=norm(e); e0=e/d; %取向量方向（单位化） A=A+2.0*v*dt*e0; %导弹追击位置 end,a2.m,【例2】,数据的输出,3 disp函数：命令窗口输出函数。 调用格式： disp(输出项) 注：输出项为字符串或矩阵。,【例3】 A=Hello,MATLAB; disp(A) %输出为： Hello,MATLAB,程序结构： 顺序结构 MatLab程序运算顺序 选择结构（分支结构） If 条件 ， 表达式; else(if), 表达式; end Switch 表达式， case 表达式，otherwise end 循环结构 For 变量=表达式， 循环语句; end While 条件，语句 ; end,6.1.1 MATLAB的程序结构,【例4】 if语句运用举例：输入三角形的三条边，求面积。,A=input(请输入三角形的三条边：); if A(1)+A(2)A(3) else disp(不能构成一个三角形。) end %运行： 请输入三角形的三条边：4 5 6 a4.m,程序结构: if选择结构,【例5】 switch语句运用举例：根据变量 num 的值来决定显示的内容。,num=input(请输入一个数); switch num case -1 disp(I am a teacher.); case 0 disp(I am a student.); case 1 disp(You are a teacher.); otherwise disp(You are a student.); end,a5.m,程序结构: switch 选择结构,实现循环结构的语句： 1 for语句： 格式： for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3 循环体语句 end 注：其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。 2 while语句 格式： while (条件) 循环体语句 end,程序结构:循环结构,【例6】循环语句应用举例：计算满足表达式 的最大y、n值。i为正整数。 y=0; i=1; while 1 %循环的条件为1。本例循环条件总是满足的，是个永真循环 f=1/(2*i-1); y=y+f; if y3 break; end i=i+1; end n=i-1 y=y-f,Break语句 break语句常用在for或while循环语句中，一般与if语句一起使用。其作用是当满足if语句时，在循环尚未结束时跳出当前循环。在嵌套循环中，break只能跳出包含它的最内层循环。,程序结构: while循环结构,Continue 语句 continue也常和if语句一起用在for或while循环中。其作用是当满足if语句时跳过循环体内位于continue之后的那些尚未执行的语句，执行下一次循环的判断。（但不会跳出当前循环）,循环的嵌套,如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。 多重循环的嵌套层数可以是任意的。可以按照嵌套层数，分别叫做二重循环、三重循环等。处于内部的循环叫作内循环，处于外部的循环叫作外循环。,【例7】多重循环结构举例：求100,1000以内的全部素数。,n=0; for m=100:1000 flag=1; j=m-1; i=2; while i=j %变量prime存放素数 end end prime,a7.m,程序结构: 多重循环结构,6.2 函数文件,函数文件：每一个函数文件都定义一个函数。MATLAB提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。函数文件可以输入参数，也可返回输出参数。,与脚本（命令）文件不同，函数文件犹如一个“黑箱”，把一些数据送入处理，再把结果送出来。MATLAB提供的函数指令大部分都是由函数文件组成。,1函数文件格式,函数文件由function语句引导，其格式为： function 输出形参表=函数名(输入形参表) 注释说明部分 函数体 注：其中函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。如果输出形参个数多于1，则应该用方括号括起来。,2函数文件调用,函数调用的一般格式是： 输出实参表=函数名(输入实参表),function Yd=DYdt(t,Y) %输入量 global G ME % 定义全局变量 xy=Y(1:2);Vxy=Y(3:4); % ,global G ME G=6.672e-11;ME=5.97e24; . t,YY=ode45(DYdt,tspan,Y0); %采用4、5阶Runge-Kutta法,结构形式上： 函数文件的第一行总是以“function”引导，称为函数申明行。该行以关键字function开头，函数名以及函数的输入输出变量都在这一行被定义。 函数申明行之后以%开头的第一行称注释行。这行供lookfor关键字查询。 第一注释行及其之后的连续以%开头的所有注释行构成整个在线帮助文本。可通过help查询到，称为帮助文本区。 与在线帮助文本区相隔一个“空”行，也以%开头，标志编写及修改该M文件的作者和日期，称为编写和修改记录。 接下来是函数体。为清晰起见，它与前面的注释行以“空”格隔开。,6.2.1 函数文件的结构与特点,function Yd=DYdt(t,Y) %输入量 global G ME % 定义全局变量 xy=Y(1:2);Vxy=Y(3:4); % r=sqrt(sum(xy.2); % Yd=Vxy;-G*ME*xy/r3; %计算Y(t),运行上与脚本文件运行不同 ： -脚本文件运行后 ，所产生的所有变量都驻留在 MATLAB基本工作空间（Base workspace）中。只要用户不使用清除指令（clear）， MATLAB指令窗不关闭，这些变量将一直保存在基本工作空间中。 -函数文件运行时，MATLAB专门为它开辟一个临时工作空间，称为函数工作空间（Function workspace）。当执行文件最后一行指令时，就结束该函数文件的运行，同时该临时函数工作空间及其所有的中间变量就会立即被清除。,6.2.1 函数文件的结构与特点,6.2.2 函数文件调用,调用格式：输出实参表=函数名(输入实参表) 函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个数一致，否则会出错。调用时先将实参传递给相应的形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。 函数调用可以嵌套，一个函数可以调用别的函数，甚至可以调用它自己（递归调用）。 文件名与函数名必须一一对应，这样才能保证调用成功。如果函数名和文件名不一致时以文件名为主,【例8】 编写函数文件求小于任意自然数n的 Fibonacci数列。,function f=ffib(n) %用于求Fibonacci数列的函数文件 %f=ffib(n) %1999年30日编 f=1,1; i=1; while f(i)+f(i+1)n f(i+2)=f(i)+f(i+1); i=i+1; end,将以上函数文件以文件名ffib.m存盘，然后在MATLAB命令窗口输入以下命令，可求小于2000的Fibonacci数： ffib(2000),函数文件编写与调用,【例9】 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)之间的转换。,函数文件tran.m： function gama,theta=tran(x,y) gama=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x);,转换公式： 极坐标的矢径：= 极坐标的幅角：tg()=y/x,命令窗口直接调用： g,th=tran(1,2),函数文件编写与调用,调用文件main1.m： x=input(Please input x=:); y=input(Please input y=:); gam,the=tran(x,y); gam, the,main1,6.2.2 函数文件调用,调用格式：输出实参表=函数名(输入实参表) MATLAB允许使用比“标称数目”少的输入输出参数，实现对函数的调用。 调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。 只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。,【例10】 nargin用法示例,函数文件charry.m： function fout=charry(a,b,c) if nargin=1 fout=a; elseif nargin=2 fout=a+b; elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2; end,命令文件mydemo.m： x=1:3;y=4; charry (x) charry (x,3) charry (x,y,3),执行mydemo.m后的输出是： ans = 1 2 3 ans = 4 5 6 ans = 6 12 18 %注意：nargin和nargout本身都是函数，所以用户不能赋值，也不能直接显示,函数文件编写与调用,函数的类别,主函数和子函数： 开头定义的函数文件为主函数，而在函数体内定义的其他函数为子函数。 子函数只能被主函数或者同一主函数下的其他子函数所调用。 局部函数 Matlab语言中把存放在目录private下的函数称为局部函数，这些函数只有private目录的父目录中的函数才可以调用，而子函数只能被其所在M文件的主函数所调用，所以，局部函数在可用范围上大于子函数。 注：M文件调用函数时，首先检测该函数是否为此文件的子函数；如不是，再检测是否为可用的局部函数；仍然为否时，再检测该函数是否为Matlab搜索路径上的其他M文件。,6.2.3全局变量和局部变量,全局（Global）变量：通过 global 指令定义，MATLAB允许几个不同的函数以及基本工作空间共享同一个变量，这种被共享的变量称为全局变量。 局部（Local）变量：它存在于函数内部的中间变量，产生于函数的运行过程中，其影响范围仅限于该函数本身 %全局变量的作用域是整个MATLAB工作空间，即全程有效。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。但由于所有的函数都可以对它进行存取和修改，故易出错。,【例11】建立函数文件wadd.m，函数将输入的参数乘以相应 的系数后相加。,function f=wadd(x,y) % add two variable global ALPHA BETA % 识别命令窗口的alpha beta值 f=ALPHA*x+BETA*y