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西南科技大学本科生课程备课教案计算机技术在安全工程中的应用 Matlab入门及应用授课教师：徐中慧班 级：专 业：安全技术及工程第六章 逻辑函数与控制结构课型：新授课 教具：多媒体教学设备，matlab教学软件一、目标与要求能够正确使用函数find，正解和正确使用if/else系列命令，理解switch/case结构，正确使用for循环和while循环。二、教学重点与难点本堂课教学的重点在于引导学生在编写matlab程序时能够熟练运用控制结构的相关函数实现相应的功能。三、教学方法 本课程主要通过讲授法、演示法、练习法等相结合的方法来引导学生掌控本堂课的学习内容。四、教学内容上机内容回顾（1）创建温度换算表。下列等式描述了华氏温度（TF）、摄氏温度（TC）、开氏温度（TK）和兰金温度（TR）之间的换算关系：根据表达式解答以下问题：（a）创建数据表，把00F到2000F的华氏温度换算成开氏温度。由用户输入华氏温度的步长，用disp和fprintf给表格添加标题和表头并输出格式化数据。x=input(请输入步长);tf=0:x:200;tk=5/9*(tf+459.67);disp( 温度换算表);disp(华氏 开氏);fprintf(%3.0f %6.2fn,tf;tk)请输入步长20 温度换算表华氏 开氏 0 255.37 20 266.48 40 277.59 60 288.71 80 299.82100 310.93120 322.04140 333.15160 344.26180 355.37200 366.48（b）创建一个有25行数据的表，把摄氏温度换算成兰金温度。由用户输入起始温度和合适的步长，用disp和fprintf给表格添加标题和表头并输出格式化数据。x=input(请输入起始摄氏温度);y=input(请输入步长);tc=x:y:x+24*y;tr=9/5*tc+32+459.67;disp( 温度换算表);disp(摄氏 兰金);fprintf(%3.0f %6.2fn,tc;tr)请输入起始摄氏温度0请输入步长20 温度换算表摄氏 兰金 0 491.67 20 527.67 40 563.67 60 599.67 80 635.67100 671.67120 707.67140 743.67160 779.67180 815.67200 851.67220 887.67240 923.67260 959.67280 995.67300 1031.67320 1067.67340 1103.67360 1139.67380 1175.67400 1211.67420 1247.67440 1283.67460 1319.67480 1355.67（c）创建数据表，把摄氏温度换算成华氏温度。由用户输入起始温度、步长和数据的行数。用disp和fprintf给表格添加标题和表头并输出格式化数据。m=input(请输入起始摄氏温度);n=input(请输入步长);w=input(请输入数据的行数)tc=m:n:m+(w-1)*n;tf=9/5*tc+32;disp( 温度换算表);disp(摄氏 华氏);fprintf(%3.0f %6.2fn,tc;tf)请输入起始摄氏温度0请输入步长10请输入数据的行数5w = 5 温度换算表摄氏 华氏 0 32.00 10 50.00 20 68.00 30 86.00 40 104.00（2）在t=0时刻，火箭的发动机关闭，此时火箭的海拔高度为500m，提升速度为125m/s。考虑重力加速度，火箭的高度是时间的函数：计算时间在0到30秒内火箭的高度，并画出曲线：l 用函数ginput估算火箭的最大高度和火箭返回地面的时间。l t=0:30;l h=-9.8/2*t.2+125*t+500;l plot(t,h)l axis(0,30,0,1500)l x,y=ginput(4)l m=max(y)l a,b=ginput(4)l n=mean(a) x = 11.9931 12.5461 12.7535 12.4770y = 1.0e+003 * 1.2917 1.2917 1.2961 1.2961m = 1.2961e+003a = 29.0668 29.0668 28.9286 29.2742b = -2.1930 2.1930 2.1930 2.1930n = 29.0841l 用disp把结果在命令窗口显示出来。 disp(火箭的最大高度(单位/m):);disp(m)disp(火箭返回地面的时间(单位/s):);disp(n)火箭的最大高度(单位/m): 1.2961e+003火箭返回地面的时间(单位/s): 29.0841 （3）完成下面的问题，用ginput在图形上截取数据：l 绘制一个圆形并定义角度数组，范围在0到2之间，步长为/100。l 用ginput在圆周上截取两个点。l 用hold on保持图形，用直线连接刚刚截取两个点。l 用勾股定理计算两点间距离。m=0:pi/100:2*pi;x=sin(m);y=cos(m);plot(x,y)hold onaxis(-1,1,-1,1)a1,b1=ginput(1);a2,b2=ginput(1);c=a1 a2;d=b1 b2;plot(c,d)z=sqrt(a1-a2)2+(b1-b2)2)z = 1.9928一、逻辑函数find命令find用于查找矩阵中符合某种条件的元素。例如，美国海军学院要求招收学员的身高必须高于66，假设拟招学员的身高为：height=63 67 65 72 69 78 75;用find命令查找符合身高要求的元素序号：accept=find(height=66)accept = 2 4 5 6 7函数find输出矩阵中符合要求的元素序号。若需要查看身高的数值，可以用元素序号调出该元素height(accept)ans = 67 72 69 78 75为了增加输出结果的可读性，使用函数disp和fprintf显示输出结果：The following candidates meet the height requirementCandidate # 2 is 67 inches tallCandidate # 4 is 72 inches tallCandidate # 5 is 69 inches tallCandidate # 6 is 78 inches tallCandidate # 7 is 75 inches tall完整代码：height=63 67 65 72 69 78 75;accept=find(height=66)height(accept)disp(The following candidates meet the height requirement);fprintf(Candidate # %4.0f is %4.0f inches talln,accept;height(accept)使用逻辑运算符可以创建更加复杂的搜索条件。例如：除身高外，还要求学员的年龄必须在18岁到35岁之间。身高，英寸年 龄身高，英寸年 龄6318693667197834651875127220程序代码：applicants=63 18;67 19;65 18;72 20;69 36;78 34;75 12;pass=find(applicants(:,1)=66 & applicants(:,2)=18 & applicants(:,2)98.6) row,col=find(temp98.6) fprintf(Patient %4.0f at station %4.0f had a temp of %6.1f n,row,col,temp(element)二、选择结构（1）简单的if语句 if语句的语法结构： if 逻辑表达式 程序行 end如果比较结果（逻辑表达式）为true，那么执行if语句和end语句之间的程序代码。若比较结果为false，则程序直接跳转到end之后的语句。（2）if/else结构 在if/else结构中，若条件满足，则执行某段程序；若条件不满足，则执行另外一段程序。例如：在编写计算变量x对数的程序。根据初等数学中的概念可知函数log的输入参数必须大于0。在程序中使用if/else结构，保证输入参数为正数时才计算x的对数值。若输入参数为0或负数，则输出错误信息：if x0 y=log(x)else disp(The input to the log function must be postive)end如果x为矩阵，则只有当矩阵中所有元素都满足条件时，比较结果才为true。 Eg: 如果输入 x=0:0.5:2; 则因为输入向量并非所有元素都大于0，因此则Matlab会跳转到else部分，输出错误信息。在if/else语句中使用矢量会有很大的局限性，因此最好使用标量提 示在程序中，使用函数beep可以发出嘟嘟，用于提示用户出现错误。 x=input(Enter a value of x greater than 0: );if x0 y=log(x)else beep disp(The input to the log function must be positive)end（3）elseif结构在if/else结构中如果有多层嵌套，就会很难判断到底应该执行哪段程序。如果在程序中使用函数elseif，程序代码就会变得更容易理解。下面这段程序可以根据申请人的年龄判定是否发放驾驶执照：age=input(Enter a value of age: )if age16 disp(Sorry-Youll have to wait)elseif age18 disp(You may have a youth license)elseif age70 disp(You may have a standard license)else disp(Drivers over 70 require a special license)end在这个例子中，Matlab首先检查申请人年龄是否小于16岁即age16。如果表达式为true，则执行下一条语句，显示信息Sorry-Youll have to wait，然后退出if结构。如果比较结果为false，Matlab对后面的elseif语句进行判断，检查年龄是否小于18岁即age18。如果elseif比较结果为true，则显示You may have a youth license，。注：在这段程序中，如果age是标题就很容易理解。如果age为矩阵，则要求矩阵中所有元素必须都满足条件。假如：年龄矩阵为age=15 17 25 55 75矩阵中并非所有元素都满足条件，因此第一个判断语句if age16为false。同理，第二个判断语句 esleif age18和第三个判断语句esleif age70都是false。最后只能输出Drivers over 70 require a special license,这样结果就会使符合条件的申请人得不到驾驶执照。提 示初学者常常会把if语句中的条件写得过于烦琐。在前面的例子中，第二个条件语句用age18表示就足够了，不需要表示成age=16,因为当程序运行到这种语句时，申请人的年龄不可能小于16岁。如果非要按照类似的方式书写条件语句，就会得到错误的结果。age=input(Enter a value of age: )if age16 disp(Sorry-Youll have to wait)elseif age16 disp(You may have a youth license)elseif age18 disp(You may have a standard license)elseif age70 disp(Drivers over 70 require a special license)end当age=16,18或70时，会输出错误结果。一般来说，elseif结构适用于标量，find适用于矩阵。在下面的例子中，用find对年龄矩阵进行分类，结果用数据表格的形式输出：age=input(Enter a value of age: )set1=find(age=16&age=18&age=70);fprintf(Sorry-Youll have to wait-youre only %3.0fn,age(set1)fprintf(You may have a youth license because youre %3.0fn,age(set2)fprintf(You may have a standard license because youre %3.0fn,age(set3)fprintf(Drivers over 70 require a special license.Youre %3.0fn,age(set4)15 17 65 75Sorry-Youll have to wait-youre only 15You may have a youth license because youre 17You may have a standard license because youre 65Drivers over 70 require a special license.Youre 75（4）switch/case结构在Matlab中，switch/case结构可以根据一个给定参数的不同取值，执行不同的命令。它和if/else/elseif类似，都属于条件分支结构。凡是能够用if/else/elseif结构实现的程序功能都可以用switch/case结构实现。而且用switch/case结构实现程序代码更容易理解。switch/case结构和elseif结构的最大区别在于判断的条件既可以是标题也可