第三章Matlab编程基础

1,第3章MATLAB程序设计,2,本章目标,掌握MATLAB的几种基本控制转移语句学会使用M文件进行编程具备对复杂问题的编程求解能力,主要内容,3.1程序设计概述3.2M文件3.3MATLAB程序结构3.4程序调试,4,3.1程序设计概述,MATLAB是第四代编程语言程序简洁可读性很强调试容易编程效率高易移植和维护通过编程可求解复杂性更高或特殊的问题,5,3.2.1m文件概述用matlab语言编写的程序，称为m文件。根据调用方式的不同分为两类：命令文件(ScriptFile)函数文件(FunctionFile),3.2m文件,6,命令文件,又称为脚本文件，是一串指令的集合。用户只需键入该命令文件的文件名，系统就会自动逐行执行该文件中的各条语句。适用于小规模运算。,7,2.函数文件函数文件由function引导.基本结构：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注意：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。,8,例.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%2008年5月8日s=pi*r*r;p=2*pi*r;,9,例.分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c。程序1：首先建立命令文件并以文件名f_c.m存盘。clear;f=input(InputFahrenheittemperature：);c=5*(f-32)/9然后，在matlab命令窗口中输入f_c，将会执行该命令文件，执行情况为：InputFahrenheittemperature：73c=22.7778,10,程序2：首先，建立函数文件f2c.m。functionc=f2c(f)c=5*(f-32)/9然后，在matlab的命令窗口调用该函数文件。clear;y=input(InputFahrenheittemperature：);x=f2c(y)InputFahrenheittemperature：70c=21.1111x=21.1111,11,函数文件和命令文件的区别,函数文件可以传递参数，而命令文件不具备这种功能；命令文件中的变量都是全局变量，文件执行完后，还是有效变量，仍然保存在工作区间中；而函数文件中的变量都是局部变量，只在本函数文件中才有效，当函数文件执行完成后，这些变量将被清除。,12,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、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。,13,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：functionrho,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,theta=tran(x,y);rhotheta,14,m文件是一个文本文件，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：,3.2.2m文件的建立与打开,15,(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。,16,2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。,17,3.3MATLAB程序结构,三种基本程序结构:顺序结构：程序按程序语句或模块在执行流中的顺序逐个执行。选择结构：程序按设定的条件实现程序执行流的多路分支。循环结构：程序按给定的条件重复地执行指定的程序段或模块。,18,3.3.1顺序结构,程序模块1,程序模块2,MATLAB中实现顺序结构的方法非常简单：只需将程序语句顺序排列即可,19,3.3.2选择结构,在MATLAB中，选择结构由两种语句结构实现：if语句switch语句try语句,条件,程序模块1,成立,不成立,程序模块2,20,一if语句,if表达式程序模块1else程序模块2end,21,if语句的两种变形,单分支if语句：只有一个分支的选择结构if表达式程序模块end多分支if语句：超过2个的选择if表达式1程序模块1elseif表达式2程序模块2elseif表达式n程序模块nelse程序模块n+1end,22,例.计算分段函数的值;要求给定一个输入，则计算一个输出。,x=input(请输入x的值:);ifx=90r=Aelseifn=80r=Belseifn=70r=Celseifn=60r=Delser=Eend,运行结果：输入n=87r=B,24,例.输入一个字符，若为大写字母，则输出其对应的小写字母；若为小写字母，则输出其对应的大写字母；若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。,25,c=input(请输入一个字符:,s);ifc=Aend,26,二switch语句,switch表达式case数值1程序模块1；case数值2程序模块2；otherwise程序模块nend,27,例：将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出使用switch语句,clearn=input(输入n=);switchfix(n/10)case10,9r=Acase8r=Bcase7r=Ccase6r=Dotherwiser=Eend,运行结果：输入n=65r=D,28,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。,三try语句,29,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：A=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,30,3.3.3循环结构,在MATLAB中，循环结构可以由两种语句结构实现：for语句循环结构while语句循环结构,程序模块,不成立,成立,条件,31,for语句循环结构,for循环变量起始值：步长：终止值循环体end,例：使用for结构计算1+2+3+100,clearsum=0;fori=1:100sum=sum+i;endsum,运行结果：sum=5050,32,while语句循环结构,while表达式循环体end,例：使用while结构计算1+2+3+100,clearsum=0;i=0;whilei100i=i+1;sum=sum+i;endsum,运行结果：sum=5050,33,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。,break语句和continue语句,34,例.求100，200之间第一个能被21整除的整数。forn=100:200ifrem(n,21)=0continueendbreakendn,35,3.3.4其它流程控制语句,ReturnEchoInputKeyboardPause,36,3.4.1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。,3.4程序调试,37,1Debug菜单项该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。2Breakpoints菜单项该菜单项共有6个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和清除断点的，后4个是设置停止条件的，用于临时停止m文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在m文件指定的行号前加入了一个keyboard命令。,3.4.2调试器,38,应用举例,求1！+2！+3！+5！的值clearsum=0;fori=1:5pdr=1;fork=1:ipdr=pdr*k;endsum=sum+pdr;endsum,运行结果：sum=153,