第三章MATLAB程序设计基础

1、第三章 MATLAB 程序设计基础， 数据及数据文件1. 数据类型： 字符数组、数值数组、单元数组、结构数组Java 类和函数句柄等（表 31）。在工作空间浏览器中不同的数据类型有着不同的图标标识 （图 3 2。2. 数据文件MATLAB 支持的各种数据文件及其调用方法和返回 值见（表 3 2）（1）二进制数据文件 :以 .mat 为扩展名。是标准的 MATLAB 数据文件。.mat文件可以由MATLAB提供的save和load命 令直接存取。（2） ASC H码数据文件：扩展名为.txt,dat等， 可以是MATLAB 环境下存储，也可能是其他软件的计算结果，可以 被 MATLAB 调用，也

2、可以用文本编辑器打开进行观察与修 改。可以用save和load命令进行读入和存取。（3）.图象文件 ：扩展名为 .bmp, .jpg .tif 等，用于图形图象处理，可以用imread和imwrite命令进行读入和存取。（4）.声音文件：扩展名为.wav ,用 waveread和 wavwrite命令进 行读入和存取。3. 数据输入向导File 菜单下的工具 Import Wizard 用于将各种类型数据 文件中的数据导入工作空间，称为数据输入向导。在 Import 对话框中输入需要导入的数据文件名后出现 Import Wizard 窗口，可预观测将要导入的数据、显示图象、播放 声音等。几种数

3、据的导入：（1） mat 数据文件调入途径： File 输入文件名，也可用 Browse 打开文件浏览 器选择输入文件；Clipboard，数据从剪贴板中调入。窗口内容：左侧，变量名称、大小、类型。右侧观察前 10 行 10列信息。Next： 显示数据输入向导窗口第二页。（2） ASC H码数据文件：输入ASC H数据文件名-选择显示数 据内容 （date）或头文本内容（textdate）-选择Next下一页进行 导入内容选择（通过钩选决定将何变量导入工作空间） 按 Finish完成导入操作或按 Cancel 终止数据的导入。（3）图象数据文件： 输入图形数据文件名-点击show image

4、（可 在图象上拖曳放大区域） 按 Finish 完成数据导入（或按 Cancel终止数据导入。（ 4）。声音数据文件： 输入声音数据文件名 -点击 Play Sound 弹 出一个显示声音数据波形的图形窗口（按 Play agine 按钮重新播放声音，按 Done 按钮关闭预观察窗口） 按 Finish 完成数据导入（或按 Cancel 终止数据导入。（ 5）剪贴板的数据： 需要导入已存放在系统剪贴板中的数据，点数 据输入向导窗口中的 Clipboard 选项， -Next 进入下一页 -按 Finish 完成数据导入（或按 Cancel 终止数据导入。二 M 文件MATLAB 的两种工作方式

5、： 1，交互式命令操作方式 通过命令窗 口进行交互式操作； 2，M 文件的编程工作方式。1 M 文件编程： 可用普通文本编辑器编制 MATLAB 文件，文件由纯ASC H字符组成，确定文件名后加.m扩展名，称为M文 件。运行 M 文件时，只需在命令窗口键入文件名即可。 MATLAB 提供了一个方便的编辑 /调试器，功能较多，推荐使用。 建立 M 文件的一般步骤：（1）打开文件编辑器： 最简单的方法是在操作桌面的工具栏上选择新建文件键（New M- File）或打开已有文件键（Open File）,也 可以在命令窗口输入命令 edit建立新文件或输入edit filename, 打开名为 fil

6、ename 的 M 文件；（ 2） 编写程序内容： 编写新的文件或修改已有文件；（ 3） 保 存文件： 文件运行前必须完成保存操作，与一般的文件编辑 保存操作相同；（ 4） 运行文件： 在命令窗口输入文件名即可运行。如要在编辑器中 直接完成运行，可在编辑器的 Debug菜单下save and run选项，或按 Run 快捷键，最快捷的方法是直接按 F5 键执行运M 文件有两种形式：命令文件( Script File )和函数文件 ( FunctionFile) 2。命令文件 : M 文件中最简单的一种，不需输出输入参数，用 M 文 件可以控制工作空间的所有数据。运行过程中产生的变量都是全局 变

7、量。运行一个命令文件等价于从命令窗口中顺序运行文件里的命令，程 序不需要预先定义，只要依次将命令编辑在命令文件中即可。 例：用三角函数计算画出花瓣图形。theta=-pi:0.01:pi。rho(1,:) =2*sin(5*theta)八2。rho(2,:)=cos(10*theta)八3。rho(3,: )=sin(theta)八2。rho(4,: )=5*cos(3 5*theta)八3。for k = 1:4Subplot(2,2,k),polar(theta,rho(k,: )end将程序保存成名为petals的M文件，并运行。注：(1) %引导注释行，不予执行；(2) 不需要用“ e

8、nd最为M文件的结束标志；( 3) 若文件存放在自己的目录上，在运行文件前，应先将自己的 目录设置为当前工作目录。最简单方法：在当前目录浏览器 中设置。( 4) 运行后存放在工作空间的变量可以用工作空间浏览器查看。3。函数文件如果M文件的第一个可执行行以function开始，便是函数文件，每一个函数文件定义一个函数。函数文件区别于命令文件之处在于命 令文件的变量在文件执行完成后保留在工作空间中，而函数文件内 定义的变量只在函数文件内起作用，文件执行完后即被清除。例：建立average函数用于计算矢量中单元的平均值。function y = average(x)%AVERAGE Mean of

9、vector elements.%A VERAGE(X),Whe re X is a vector, is the mean of vector element.%Non-vector input results in an error.m,n=size(x)。if(m=1) | (n=1) | (m=1& n=1)error( Input must be a vector)endy=sum(x)/length(x)。将文件存盘，缺省状态下自动存储名为 average.m 的函数。这样只 要接受一个输入参数便可计算返回一个输出参数，与其他 MATLAB 函数一样使用。例：用已建立的averag

10、e函数文件求199的平均值。z=1:99。average(z)函数文件的基本组成部分：( 1)函数定义行 ：由 function 引导，并定义函数名、输入参数 和输出参数，函数定义行必须放在文件的第一个可执行行上。可以 设多个输入输出参数，如： functionx,y,z=sphere(theta,phi,rho)也可以没有输出参数，如：function printresults(x)(2) H1行：帮助文本的第一行，是供lookfor查询时使用 的；(3) 帮助文本： 主要时为自己的函数文件建立在线查询信 息；(4) 函数体： 包含全部的用于完成计算及给输出参数赋值 等工作的语句；(5) 注

11、释： 以%起始导行尾结束部分的说明文字。可放置在 程序中的任何部位。2 局部变量与全局变量用global就可以把一个变量定义为全局变量.MATLAB中变量名是区分大小写的，习惯上常将大写字母定为全局变量。如：global A B C 三程序结构8 种控制程序流程的语句 ： for, while, if, switch, try, continue, break, return1。循环语句(1) for 语句 :for =表达式通常为一个矢量 形式为：m:s:n语句体end例：n=10for i=1:nx(i)=(i+1)八2。endxx =4 9 16 25 36 49 64 81 100 1

12、21例：嵌套循环：注意与end的配对。m=3。n=4。for i=1:mfor j=1:n a(i,j)=1/(i+j-1)。endendformat rat a a =11/21/31/41/21/31/41/51/31/41/51/6例： 运用非1 步长，产生 0-20 以内的偶数for i=0:2:20a(i/2+1)=i 。endaa =0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20(2) While 语句： 为条件循环语句 。循环不确定次数，只要表达 式的结果非零，语句体就重复执行，直到循环条件不成立为止。 While 表达式语句体end例：while循环，求解n!达到100

13、位数的第一个n是多少。 n=1。while prod(1:n)=0.90) & (grade=60)pass=1。elsefail=1 。end(1) if elsei end 语句if 表达式 1语句体 1；elseif 表达式 2 语句体 2。else语句体 3。end例： 用色彩区分数据点的范围n=100。x=1:n。y=randn(1,n)。hold onfor i=1:nif y(i)=-1 & y(i)=1plot(x(i),y(i), xr )endendhold off(3) 分支语句： switch caseend 通过对某个变量值的比较做各种不同的执行选择 形式：switc

14、h表达式(数字或字符串)case 数字或字符串 1语句体 1；case 数字或字符串 2语句体 2；otherwise语句体 n；end例：检查input_num的数值.switch input_numcase -1disp( negative one %当 input_num=-1 时显示case 0disp( zero % 当 input_num= 0 时显示case 1disp( positive one % 当 input_num= 1 时显示otherwisedisp( other value %当input_num 等于其他值时显示 end(4) 检测语句：用于检测错误并改变流程，

15、形式：try语句体 1catch语句体 2end例： 判断错误语句的用法n=4。 a=magic(3)trya_n=a(n,:),catcha_n=a(end, : ),endlasterra =81635 7a_n =4 9 2ans =Index exceeds matrix dimensions.(5)其他流程控制语句：(a), continue 语句： 用于控制 for 循环和 while 循环跳过某些执行语 句。例：continue语句的用法.fid=fopen( magic.m。, r %)打开文件count=0。%计数器置零while feof(fid)%判断是否到文件末尾lin

16、e=fgetl (fid)。if isempty(line) | strncmp(line,%,1)%判断是否为空行或注释行continue%如果是空行或注释行继续下一次循环endcount=count+1。%如果不是空行或注释行计数器加 1enddisp(sprintf( d lines ,cou%显示行数(b) break语句：用于终止for循环和while循环的执行.例： break 语句的用法 .fid=fopen( fft.m。 , %打开文件s=%清空字符数组while feof(fid)%判断是否为文件末尾line=fgetl(fid)%从文件中读行if isempty(line

17、)%如果是空行break %如果是空行退出循环ends=strvcat(s,line。)%如果不是空行，丛向连接字符数组enddisp(s)%显示字符数组结果(c )return 语句： 用于终止当前的命令序列，并返回到调用的 函数或键盘。例：return语句的用法function d=det(A) %定义函数% det(A) 计算矩阵 A 的行列式if isempty(A) %如果矩阵是空的d=1return %返回调用函数else计算过程略end四. 数据的输入与输出1数据的输入常用方法：(a)键盘输入：数据少时较方便，多时不益使用；( b) 用 M 文件产生数据： 使用于较多数据的输入；

18、(c)从ASC H码文件装载数据： 对文本格式的数据文件可 用 load 命令直接读入 MATLAB ，器内容存放在以文件 名命名的变量中( d) 利用 fopen, fscanf, fread 及 MATLAB 其他低层 I/O 命 令读取数据： 用于读取其他外部应用程序建立的各种 特定格式的数据。2。数据的输出(a) 利用 diary 命令输出语句 : 运行 diary 命令可以在当前 工作目录上产生一个名为 diary 的日记文件，文件内 容可以输出。关闭日记文件的命令为 dairy off.(b) 利用Notebook获取数据：于dairy用法相仿优点是文 字质量高，版面规范，且 M-book 中的命令可以随时 运行或修改， MATLAB 工作空间中的数据随之改变。 运行Notebook要求计算机上装有 MS-Word。(c) save 命令输出数据： 将当前内存中的变量存到文件中 去。(d) 利用 fopen, fprintf, fwrite 及其他底层 I/O 命令输出特 殊格式的数据： 如需要在其他外部应用程序中使用 MATLAB 输出的特定格式的数据，使用此方法。3. Save和load命令的使用(