函数与程序的调试PPT课件

1 第11讲函数与程序的调试 本讲教学目标掌握函数文件的基本结构掌握Matlab函数的调用方法了解函数参数的可调性掌握函数的句柄和常用的程序调试方法了解各种不同类型的函数 11 1函数11 1 1函数文件基本结构由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 例1 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 calculatetheareaandperimeterofacircleofradiirfunction s p fcircle r r 圆半径 s 圆面积 p 圆周长s pi r r p 2 pi r 11 1 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 注意 函数调用时各实参出现的顺序和个数 应与函数定义时形参的顺序和个数一致 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 在MATLAB中 函数可以嵌套调用 即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递归调用 例2 利用函数文件 实现直角坐标 x y 与极坐标 rho theta 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 调用tran m的命令文件main1 m x input Pleaseinputx y input Pleaseinputy rho the tran x y 例3 利用函数的递归调用 求n 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 endn 本身就是以递归的形式定义的 即求n 需要求 n 1 这时可采用递归调用 11 1 3函数参数的可调性函数nargin和函数nargout分别用于确定函数的输入输出参数个数 函数nargin和函数nargout允许函数接收或返回任意数目的参数 只要在函数文件中包含这两个函数 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4 nargin用法示例 函数文件examp m functionfout charray a b c ifnargin 1fout a elseifnargin 2fout a b elseifnargin 3fout a b c 2 end 命令文件my m x 1 3 y 1 2 3 examp x examp x y examp x y 3 11 1 4函数句柄函数句柄可以实现对函数的间接操作 可以通过将函数句柄传递给其他函数实现对函数的操作 也可以将函数句柄保存在变量中 留待以后调用操作 函数句柄的创建格式如下 fhandle functionname其中fhandle为创建的函数functionname的函数句柄 若要保存函数句柄 可以使用单元数组 如下 trigFun sin cos tan 通过函数句柄实现对函数的间接调用 其调用格式与直接调用函数的格式相同 fhandle arg1 arg2 argn 其中fhandle为函数句柄 例5 函数句柄操作 trigFun sin cos tan plot trigFun 2 pi 0 01 pi 函数句柄的操作 11 1 5匿名函数匿名函数提供了一种创建简单程序的方法 可以使用户不必每次都编写M文件 可以在命令窗口或其他任意M文件和脚本文件中使用 格式为 fhandle arglist expr其中fhandle为该函数创建的函数句柄 符号用于创建函数句柄 arglist为用逗号分隔的参数列表 expr为函数主体 一般为表达式 11 1 6主函数通常M文件中的第一个函数为主函数 主函数之后可以是任意数量的子函数 它们可以作为主程序的子程序 一般来说 主函数可被该文件之外的其他函数调用 而子函数只能被该文件内的函数调用 在命令窗口或M文件种只能调用主函数 调用的时候是通过存储该函数的M文件名进行 11 1 7子函数与其他语言一样 在MATLAB7语言中也可以很方便地定义子函数 用来扩充函数的功能 在函数文件中题头定义的函数为主函数 而在函数体内定义的其他函数都被视为子函数 每个子函数以函数定义语句开头 直至下一个函数的定义或文件的结尾 子函数只能为主函数或同一主函数下的其他子函数所使用 11 1 8嵌套函数一个函数内部可以定义其他的函数 这种内部的函数称作嵌套函数 定义嵌套函数时 只要在一个函数内部直接定义嵌套函数即可 注意 当一个M文件中存在嵌套函数时 该文件内的所有函数必须以end结尾 例6 嵌套函数的结构functionx A p1 p2 functiony B p3 end end每个函数中可以嵌套多个函数 11 1 9私有函数这类函数位于名为 private 的子文件夹中 只能被上一级文件夹中的函数或者这些函数所调用的M文件调用 如当前文件夹为math 其中包含private文件夹 则private中的函数只能被math根目录下的函数及这些函数调用的M文件调用 用户可开发自己的函数库 其名称可以与系统标准M函数库名称相同 而不必担心在函数调用时发生冲突 因为MATLAB首先查找私有函数 再查找标准函数 11 1 10重载函数函数重载为程序编写和用户调用都提供了很大的方便 函数重载允许多个函数使用相同的函数名 不同的输入参数类型 在函数调用时 系统根据输入参数的情况自动选择相应的函数执行 11 2程序的调试和优化11 2 1程序的调试程序的错误种类错误的识别和程序调试11 2 2程序的优化程序优劣的分析程序优化的技巧有效地使用内存 11 2 1程序的调试程序的错误种类在MATLAB的表达式中存在两种类型的错误 1 语法错误语法错误发生在M文件程序代码的生成过程中 一般是由函数参数输入类型有误或是矩阵运算阶数不符等引起 2 运行错误运行错误一般指在程序运行过程中 出现溢出或是死循环等异常现象 11 2 1程序的调试错误的识别和程序调试错误识别函数及其功能 11 2 1程序的调试错误的识别和程序调试程序断点的设置 11 2 2程序的优化程序优劣的分析在MATLAB7语言中 使用profile函数以及计时函数tic和toc来分析程序中各个部分的耗时情况 从而帮助用户找出程序中需要改进的地方 其中profile在计算相对耗时以及查找文件执行过程中瓶颈问题时更为有效 而tic和toc函数在计算绝对耗时时更为有效 11 2 2程序的优化程序优化的技巧 1 程序的向量化操作循