MATLAB程序设计及应用实例.ppt

5.1MATLAB程序设计5.2应用实例,第5章MATLAB程序设计及应用,5.1MATLAB程序设计,5.1.1M文件5.1.2脚本文件和函数文件5.1.5数据的输入输出5.1.3选择结构5.1.4循环结构5.1.6M文件调试,5.1.1M文件,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。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。,1.建立新的M文件(1)菜单操作：MATLAB命令窗口的File菜单New菜单项M-file命令。(2)命令操作：在MATLAB命令窗口输入命令edit。(3)命令按钮操作：单击MATLAB命令窗口工具栏上的“新建”命令按钮。2.编辑已有的M文件3.M文件的分类P1164.1.2内容分类：脚本文件(ScriptFile)和函数文件(FunctionFile)。主要区别。,M文件的建立与编辑,M文件的基本结构,函数定义行H1行对程序的总体介绍函数说明对程序详细描述程序主体注释解释程序功能的文字说明：除程序主体外，其他部分以%开头。P116实例,1脚本文件没有输入和输出由一系列指令组成可在命令窗口直接运行产生的所有变量存储在workspace中。例exam5_1.m。,5.1.2脚本文件和函数文件,(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,2函数文件,函数文件的格式说明(1)关于函数文件名:函数文件名与函数名也可以不相同（一般设为相同！）。当两者不同时，MATLAB将忽略函数名而确认函数文件名，因此调用时使用函数文件名。(2)关于注释说明部分。注释说明包括三部分内容：紧随函数文件引导行之后以%开头的第一注释行。第一注释行及之后连续的注释行。与在线帮助文本相隔一空行的注释行。,(1)函数文件的基本结构,函数调用的一般格式：输出实参表=函数名(输入实参表)注意：等号左边是方括号，右边输入参数用括号,（2）函数文件的调用,例5.1编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长functions,p=fcircle(r)%FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圆半径%s圆面积%p圆周长s=pi*r*r;p=2*pi*r;以上函数文件以文件名fcircle.m存入c:matlab7workmas下，然后在MATLAB命令窗口调用该函数：s,p=fcircle(10),函数的递归调用例：利用递归调用函数文件factor.m：functionf=factor(n)ifn=Aend,3.多分支if语句,5.1.4选择结构-switch语句,switch语句其语句格式为：switch表达式case值1语句组1case值2语句组2case值m语句组motherwise语句组m+1end,例某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，已知打折标准，求所售商品的实际销售价格程序如下：price=input(请输入商品价格);switchfix(price/100)case0,1rate=0;case2,3,4rate=3/100;casenum2cell(5:9)rate=5/100;casenum2cell(10:24)rate=8/100;casenum2cell(25:49)rate=10/100;otherwiserate=14/100;endprice=price*(1-rate),5.1.4选择结构-switch语句,5.1.4选择结构-try语句,语句格式为：try语句组1catch语句组2endtry语句先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。这种试探性执行语句是其他高级语言所没有的。,5.1.4选择结构-try语句,例矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的点乘程序如下：main5_3.mA=1,2,3;4,5,6;B=7,8,9;10,11,12;tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr%显示出错原因,5.1.5循环结构,循环语句for语句while语句循环的嵌套,5.1.5循环结构-for语句,1.for语句语句格式为：for循环变量=表达式1:表达式2:表达式3循环体语句end,for语句更一般的格式：for循环变量=矩阵表达式循环体语句end执行过程是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，直至各列元素处理完毕。实际上，“表达式1:表达式2:表达式3”是一个仅为一行的矩阵(行向量)，因而列向量是单个数据。,5.1.5循环结构-for语句,例已知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);,5.1.5循环结构-for语句,5.1.5循环结构-while语句,while语句的一般格式为：while(条件)循环体语句end其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环,其他常用指令,ContinueBreak,continue命令,通常用于for或while循环语句中,与if语句一起使用,达到跳过本次循环,去执行下一轮循环的目的分析下列程序，说明运行结果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi2break%当if条件满足时不再执行循环enda=a+2end,运行结果:a=7b=9,i2,a=3b=6,程序流控制语句return指令终止当前的命令序列，把控制返回到调用函数或键盘。keyboard把“控制权”交给键盘。error和warning显示出错和警告信息。,5.1.5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。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。在设计多重循环时，要特别注意内、外循环之间的关系，以及各语句放置的位置，不要搞错。,补充：1Matlab命令执行过程,2MATLAB程序设计原则和技巧,1、后面的内容是程序的注解，要善于运用注解使程序更具可读性。2、养成在主程序开头用clear指令清除变量的习惯，以消除工作空间中其他变量对程序运行的影响。但注意在子程序中不要用clear。3、参数值要集中放在程序的开始部分，以便维护。要充分利用MATLAB工具箱提供的指令来执行所要进行的运算，在语句行之后输入分号使其及中间结果不在屏幕上显示，以提高执行速度。,4、程序尽量模块化，也就是采用主程序调用子程序的方法，将所有子程序合并在一起来执行全部的操作。5、充分利用Debugger来进行程序的调试（设置断点、单步执行、连续执行）6、设置好MATLAB的工作路径，以便程序运行。,1.矢量化尽可能使用向量和矩阵操作,例求,t=cputime;s=0;fori=1:100000s=s+(1/2i+1/3i);endcputime-tans=,向量运算t=cputime;n=1:100000;s=sum(1./2.n+1./3.n)；cputime-tans=,阵列预分配阵列矩阵的初始化工作；在成熟规范的商业软件里必不可少，同时也是一个良好的编程素养的体现。变量管理matlab中的变量类型是不需要预先定义的，编程过程中不要改变变量的使用类型。例如chardouble,realcomplexx=23;程序，x=A4.尽量使用MATLAB内部定义的函数,本节内容是需上机应用的重点内容。程序出错主要为两类：1、语法错误如缺（或）等，在运行时可检测出大多数该类错误，并指出错在哪一行。2、算法错误逻辑上的错误，不易查找，遇到此类错误时需耐心。一般可考虑如下方法：直接调试法和工具调试法,5.1.6程序的调试,直接调试法是指在利用matlab的相关指令对程序进行调试。主要方法有：删除句尾分号和利用disp语句，显示中间结果；在适当位置加上keyboard语句，使程序暂停；在函数定义行之前加上%注释，使之变成脚本语言；利用echo指令，使运行时在屏幕上逐行显示文件内容。Ctrl+C强行停止程序,直接调试法,直接调试法一些辅助函数：常用指令：return,echo,input,pause,keyboard,break;echo命令可以使文件命令在执行时可见，这对程序的调试和演示很有用。keyboard请求键盘输入命令pause等待用户反映命令警告命令：error,warning.lasterr,lastwarn,提示命令:warndlg,errordlg,工具调试法,工具调试法是指利用matlab的相关调试工具对程序进行调试调试步骤为：,(1)在程序可疑处设置断点；(2)执行程序；(3)检查程序运行至断点处变量当前值(4)在程序中一步步执行(5)结束调试状态。(6)取消断点。,1Debug菜单项该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。Step：单步运行StepIn：单步运行，调用函数时进入函数程序StepOut：Run：运行GoUntilCursor：运行到光标处,工具调试法调试菜单项,2Breakpoints菜单项（matlab7.0以上菜单内容在Debug菜单中包括）Set/ClearBreakpoint：设置/清除断点Set/ModifyConditionalBreakpoint：设置条件断点Enable/DisableBreakpoint：使能断点ClearBreakpointinAllFiles：清除断点StopifErrors/Warnings：错误停止条件设置设置条件断点时注意光标的位置,设置错误停止条件,设置条件断点,常见错误,中英文输入法未注意习惯用i,j作为变量变量名同函数名文件名相同搜索路径设置不当,5.2MATLAB应用实例,5.2.1在高数中的应用5.2.2在线性代数中的应用5.2.3在普通物理中的应用5.2.4在电路中的应用,5.2.1在高数中的应用,函数的傅立叶级数,程序实现：,functions=mfourier(f,n)symsxabcs=int(f,-pi,pi)/(2*pi)%计算a0fork=1:na(k)=int(f*cos(k*x),-pi,pi)/pi;b(k)=int(f*sin(k*x),-pi,pi)/pi;s=s+a(k)*cos(k*x