M文件及程序调试PPT课件

1 2 6M文件及程序调试 2 6 1M文件M文件的分类用MATLAB语言编写的程序 称为M文件 M文件可以根据调用方式的不同分为两类 主程序文件 ScriptFile 函数文件 FunctionFile 2 例 建立一个命令文件将变量a b的值互换 然后运行该命令文件 程序1 首先建立命令文件并以文件名exch m存盘 clear a 1 10 b 11 12 13 14 15 16 17 18 c a a b b c ab然后在MATLAB的命令窗口中输入exch 将会执行该命令文件 3 程序2 首先建立函数文件exch m function a b exch a b c a a b b c 然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件 clear x 1 10 y 11 12 13 14 15 16 17 18 x y exch x y 4 2 6 2M文件的建立与打开M文件是一个文本文件 它可以用任何编辑程序来建立和编辑 而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器 1 建立新的M文件为建立新的M文件 启动MATLAB文本编辑器有3种方法 1 菜单操作 从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项 再选择M file命令 屏幕上将出现MATLAB文本编辑器窗口 2 命令操作 在MATLAB命令窗口输入命令edit 启动MATLAB文本编辑器后 输入M文件的内容并存盘 3 命令按钮操作 单击MATLAB主窗口工具栏上的NewM File命令按钮 启动MATLAB文本编辑器后 输入M文件的内容并存盘 5 2 打开已有的M文件打开已有的M文件 也有3种方法 1 菜单操作 从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令 则屏幕出现Open对话框 在Open对话框中选中所需打开的M文件 在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改 编辑完成后 将M文件存盘 2 命令操作 在MATLAB命令窗口输入命令 edit文件名 则打开指定的M文件 3 命令按钮操作 单击MATLAB主窗口工具栏上的OpenFile命令按钮 再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件 6 2 6 3主程序文件 一般是由用户为解决特定问题 将原本要在MATLAB命令窗口中直接输入的语句 放在一个以 m为后缀的文件中而编写的程序 通常MATLAB主程序文件由两部分组成 1 有关程序的功能 使用方法等内容的注释部分 2 程序的主体 7 1 有关程序的功能 使用方法等内容的注释部分主程序前面若干行通常是程序的注释 每行以 开始 注释是对程序用途的说明 也包括了运行时对用户输入数据的要求 此部分内容在运行时不被执行 在命令窗口输入 help文件名 指令时 屏幕上会将该文件中以 开头的最前面几行内容显示出来 使用户知道如何使用 用 type文件名 则会显示M文件的全部内容 8 2 程序的主体由若干条MATLAB函数命令组成 实现程序设计功能 通常用clear closeall等语句开始 清除工作空间中原有的变量和图形 以避免其他已执行程序的残留数据对本程序的影响 如果文件中有全局变量 即子程序与主程序公用的变量 应在程序的起始部分注明 格式为 Global变量名1变量名2 注意 程序中必须都用半角英文字母和符号 9 主程序的运行 在MATLAB命令窗口中 直接输入程序文件名 或 run程序文件名 回车后系统就自动执行文件中的程序 文件名不允许用汉字 10 思考题1 求一元二次方程ax2 bx c 0的根 程序如下 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 disp x1 num2str x 1 x2 num2str x 2 思考题2 将实验二的部分程序编写为M文件并运行 11 2 6 4函数文件1 函数文件的基本结构函数文件由function语句引导 其基本结构为 function输出形参表 函数名 输入形参表 注释说明部分函数体语句其中以function开头的一行为引导行 表示该M文件是一个函数文件 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 当输出形参多于一个时 则应该用方括号括起来 12 例 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长 函数文件如下 function s p fcircle r CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir r圆半径 s圆面积 p圆周长 2006年2月30日编s pi r r p 2 pi r 13 2 函数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 要注意的是 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 函数调用时 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 14 例 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 rho theta tran x y rho sqrt x x y y theta atan y x 用主程序文件main1 m调用函数文件tran m x input Pleaseinputx y input Pleaseinputy rho the tran x y rhothe 15 在MATLAB中 函数可以嵌套调用 即一个函数可以调用别的函数 甚至调用它自身 一个函数调用它自身称为函数的递归调用 例 利用函数的递归调用 求n n 本身就是以递归的形式定义的 显然 求n 需要求 n 1 这时可采用递归调用 递归调用函数文件factor m如下 functionf factor n ifn 1f 1 elsef factor n 1 n 递归调用求 n 1 end 16 3 函数参数的可调性在调用函数时 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 17 例 nargin用法示例 函数文件examp m 主程序文件mydemo m functionfout examp a b c x 1 3 ifnargin 1y 1 2 3 fout a examp x elseifnargin 2examp x y fout a b examp x y 3 elseifnargin 3fout a b c 2 end 18 4 全局变量与局部变量例 全局变量应用示例 先建立函数文件wadd m 该函数将输入的参数加权相加 functionf wadd x y globalABf A x B y 在命令窗口中输入 globalABA 1 B 2 s wadd 3 4 19 2 6 5程序调试1 程序调试概述一般来说 应用程序的错误有两类 一类是语法错误 另一类是运行时的错误 语法错误包括词法或文法的错误 例如函数名的拼写错 表达式书写错等 程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误 这类错误也称为程序逻辑错误 由于在函数程序中出错停机时 其变量不作保存 20 2 MATLAB调试菜单MATLAB的M文件编辑器除了能编辑修改文件外 还能对程序进行调试 通过调试菜单 可以查看和修改函数工作空间中的变量 从而准确地找到运行错误 通过调试菜单设置断点可以使程序运行到某一行暂停运行 这时可以查看和修改各个工作空间中的变量 通过调试菜单可以一行一行地运行程序 下面介绍调试菜单Debug 21 22 3 调试命令除了采用调试菜单调试程序外 MATLAB还提供了一些命令用于程序调试 命令的功能和调试菜单命令类似 具体使用方法请读者查询MATLAB帮助文档 23 程序的暂停暂停程序的执行可以使用pause函数 其调用格式为 pause 延迟秒数 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 若要强行中止程序的运行可使用Ctrl C命令 24 使用pause人机交互命令 theta pi 0 01 pi rho 1 2 sin 5 theta 2 rho 2 cos 10 theta 3 rho 3 sin theta 2 rho 4 5 cos 3 5 theta 3 fork 1 4polar theta rho k pauseend 25 Keyboard命令在子程序中适当部位加keyboard命令 执行到此处时 系统会暂停而等待用户输入命令 这时子程序中的变量还存于工作空间中 可以对它进行检查 若想继续运行完剩余程序代码 则键入return指令即可 26 例 下面的M文件ff m中使用的keyboard命令 a 3 A 4 b a 2 B b 2 1 c a A 2 B keyboardC b 2 B c 27 内存变量的存储与下载利用MAT文件可以把当前MATLAB工作空间中的一些有用变量长久地保留下来 扩展名是 mat MAT文件的生成和装入由save和load命令来完成 常用格式为 save文件名 变量名表 load文件名 变量名表 28 其中 变量名表中的变量个数不限