matlab大三学年学习资料第4章

第4章MATLAB程序设计 4 1M文件4 2程序控制结构顺序结构选择结构循环结构4 3函数文件 4 1M文件 matlab中命令有2种执行方式 1 交互式命令执行方式 CommandWindow 2 M文件的程序执行方式M文件 用MATLAB语言编写的程序 由若干条命令组合在一起构成的 文件名都是 m 4 1 1M文件的分类 M文件可以根据调用方式的不同 分为两类 命令 脚本文件 ScriptFile 直接运行 函数文件 FunctionFile 只能被调用 文件名的命名规则与变量名相同 最多63个字符 以字母开头 后接字母 数字或下划线 不要与工作空间中的变量重名 clear 例4 1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 P56 建立一个新的命令文件 输入命令 保存文件exch m 运行文件clear a 1 10 b 11 12 13 14 15 16 17 18 c a a b b c a b 4 1 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文件启动MATLAB文本编辑器有3种方法 1 菜单操作 从主窗口的File菜单中选择New菜单项 再选择M file命令 2 命令操作 在命令窗口输入命令edit 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 2 打开已有的M文件3种方法 1 菜单操作 从主窗口的 File 菜单中选择 Open 命令 2 命令操作 在命令窗口输入命令 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 4 2程序控制结构 顺序 选择 循环结构4 2 1顺序结构1 数据的输入 1 直接输入数据 zjsr m2 从键盘输入数据 可以使用input函数来进行 可以输入矩阵或向量 input 函数的调用格式为 A input 提示信息 选项 提示信息 一个字符串 用于提示用户输入什么样的数据 如 输入矩阵A 选项 1 无 输入数据2 s 选项 则允许用户输入一个字符串 例1 输入一个矩阵 A input 输入矩阵A 例2 输入一个人的姓名 xm input What syourname s 例3 inputsr m 例41 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 若要分2行显示结果 如何修改 2 数据的输出 MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数 其调用格式为 disp 输出项 其中输出项既可以为字符串 也可以为矩阵 如 disp A disp xm 不显示矩阵的名字 输出格式更紧凑 例4 1a 建立命令文件 将华氏温度f转换为摄氏温度c c 5 f 32 9f2c m程序 首先建立命令文件并以文件名f2c m存盘 clear 清除工作空间中的变量f input InputFahrenheittemperature c 5 f 32 9执行该命令文件 InputFahrenheittemperature 73c 22 7778 例4 2输入x y的值 并将它们的值互换后输出 P59 li42 m 程序如下 x input Inputxplease y input Inputyplease z x x y y z disp x disp y 可以不用disp 如li42 1 m 3 程序的暂停 查看中间结果 观看输出的图形 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 fa m 若要强行中止程序的运行可使用Ctrl C命令 上机实验 1 习题一 3 4 5 6 p16 习题二 3 4 5 P37 习题三 1 不做 3 2 4 5 部分 p55 地点 公共机房 4 2 2选择结构 if switch try if语句 有3种格式 1 单分支if语句 if条件语句组end条件成立时 则执行语句组 执行完之后继续执行if语句的后继语句 条件不成立 则直接执行if语句的后继语句 2 双分支if语句 if条件语句组1else语句组2end条件成立时 执行语句组1条件不成立时 执行语句组2语句组1或语句组2执行后 再执行if语句的后继语句 例4 3计算分段函数 li43 m P61程序如下 x input 请输入x的值 ifx 10y cos x 1 sqrt x 2 1 elsey x sqrt x sqrt x endy 3 多分支if语句 if条件1语句组1elseif条件2语句组2 elseif条件m语句组melse语句组nend语句用于实现多分支选择结构 2 switch语句根据表达式的取值不同 分别执行不同的语句 其语句格式为 switch表达式 一个标量 一个字符串 case表达式1语句组1 当表达式的值等于表达式1的值时 执行语句组1 case表达式2语句组2 case表达式m语句组motherwise语句组nend swich分支结构例1 一个简单的分支结构的例子 li43 1 m a 10 switchacase0a a 1 case1a a 2 case2a a 3 case3a a 4 otherwisea a 5 enda switch分支结构例2 li43 2 m switch后面的表达式从键盘输入 例4 5某商场对顾客所购买的商品实行打折销售 标准如下 商品价格用price来表示 li45 m P64price 200没有折扣200 price 5003 折扣500 price 10005 折扣1000 price 25008 折扣2500 price 500010 折扣5000 price14 折扣 函数num2cell 将数值矩阵转化为单元矩阵num2cell 5 9 5 6 7 8 9 3 Try语句 try是一种试探性执行语句 语句格式为 try语句组1 若出现错误catch语句组2end语句组1若出现错误 将错误信息赋给保留的lasterr变量 转去执行语句组2 例4 6先求两个矩阵的乘积 若出错 则自动转去求两矩阵的点乘 程序如下 A 123 456 B 789 101112 tryC A B catchC A B endClasterr 4 2 3循环结构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 例46 1 计算1到100的和 a 0 fori 1 100a a i enda 在实际MATLAB编程中 采用循环语句会降低其执行速度 所以前面的程序通常由下面的程序来代替 n 1 100 y sum n 例4 8已知 当n 100时 求y的值 li48 m 程序如下 y 0 n 100 fori 1 ny y 1 i i endy 如果没有该语句 去掉分号会怎样 将会显示每一个循环中的y值 li48 1 m 如果采用键盘输入n 程序如何修改 li48 2 m i 虚数单位 最好不用作循环变量 在实际MATLAB编程中 采用循环语句会降低其执行速度 所以前面的程序通常由下面的程序来代替 n 100 i 1 n f 1 i 2 y sum f for语句的矩阵形式 for循环变量 矩阵循环体语句end 执行过程 依次将矩阵的各列元素赋给循环变量 然后执行循环体语句 直到各列元素处理完毕 例4 10写出下列程序的执行结果 P67 li410 m 例410 a已知5个学生4门功课的成绩 求每名学生的总成绩 程序如下 s 0 a 65 76 56 78 98 83 74 85 76 67 78 79 98 58 42 73 67 89 76 87 fork as s k enddisp s 如果想求每门功课的学生总分 如何求 li410 b m 2 while语句 while语句的一般格式为 while 条件 循环体语句end执行过程 1 若条件成立 则执行循环体语句 2 执行后再判断条件是否成立 如果不成立则跳出循环 用于事先不能确定循环次数的情况 例410 1 求10的阶乘 s 1 n 1 while n 10 s s n n n 1 ends 以上程序用for循环如何计算 li410 2 m 例4 11从键盘输入若干个数 当输入0时结束输入 求这些数的和 li411 m p68 sum 0 val input Enteranumber endin0 while val 0 sum sum val val input Enteranumber endin0 endsum 若还求这些数的平均值 怎样做 li411 1 m 3 break语句和continue语句与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句 它们一般与if语句配合使用 break语句用于终止循环的执行 当在循环体内执行到该语句时 程序将跳出循环 继续执行循环语句的下一语句 continue语句控制跳过循环体中的某些语句 当在循环体内执行到该语句时 程序将跳过循环体中所有剩下的语句 继续下一次循环 例4 13求 100 200 之间第一个能被21整除的整数 li413 p69程序如下 forn 100 200ifrem n 21 0continueendbreakendn 求 100 200 之间所有能被21整除的数 li413 1 也可以用if else的结构 li413 2 在程序中的应用 可放在程序的任意位置 不是执行语句 只作说明用 不参与程序的运行 如li413 m M文件可以根据调用方式的不同分为两类 命令文件 ScriptFile 直接运行 函数文件 FunctionFile 只能被调用 4 3函数文件4 3 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引导行 以function开头的一行 第1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 用 圆括号 括起来 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 函数文件名 m1 函数文件名与函数名可以相同 也可不同 2 当两者不同时 MATLAB将忽略函数名而确认函数文件名 3 调用时 函数文件名 最好相同 注释说明部分 包括3部分 开头 1 第一注释行 大写的文件名 函数功能描述 供 lookfor 和 help 查询使用 2 连续的注释行 输入输出参数的含义等说明信息 与第一注释行 构成在线帮助文本 3 注释行 隔一空行 编写与修改信息 如 编写时间 作者 版本等 例4 16编写函数文件求半径为r的圆的面积s和周长p fcircle mp72函数文件 fcircle m 如下 function s p fcircle r FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir r圆半径 s圆面积 p圆周长 2004年7月30日编s pi r r p 2 pi r 4 3 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 如 s p fcircle 4 function s p fcircle r 或 x y fcircle 4 或a 4 s p fcircle a 注意 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 例416 a 计算半径分别为1 10的园面积和周长 fcirclematrix m 调用 a 1 10 例416 1 建立一个函数文件将变量a b的值互换 然后运行该文件 建立一个新的函数文件 输入命令 保存文件fexch m 在命令窗口输入 clear x 1 5 y 20 x y fexch x y 例4 18利用函数的递归调用 求n 递归调用函数文件factor mfunctionf factor n ifn 1f 1 elsef n 1 n end 求s 1 2 3 4 5 li418 ms 0 fori 1 5s s factor i ends 例4 19任意排列问题 MATLAB提供的函数randperm n 可以产生一个从整数1到整数n的任意排列 编写一个函数文件来实现它的功能 即给出一个任意数组成的行向量 然后产生这个行向量元素的任意排列 函数文件rndprm1 m调用函数文件 rn