第12章程序调试和编程技巧

1、第第1212章章 程序调试和编程技巧程序调试和编程技巧在编写在编写MATLAB程序时，难免会出现错误，这时就需要对程程序时，难免会出现错误，这时就需要对程序进行调试。序进行调试。MATLAB中，中，M文件的调试主要有两种方文件的调试主要有两种方法：直接调试法和工具调试法。法：直接调试法和工具调试法。编写的程序在能够完成特定的功能的情况下，还要对程序的编写的程序在能够完成特定的功能的情况下，还要对程序的性能进行分析，例如运算速度和效率等。在性能进行分析，例如运算速度和效率等。在MATLAB中中，采用，采用Profile工具对程序的性能进行分析。在本章的最工具对程序的性能进行分析。在本章的最后，介

2、绍了一些常用的编程技巧。后，介绍了一些常用的编程技巧。12.1 M12.1 M文件调试文件调试对于编程者来说，程序出现错误在所难免，尤其是在编写多对于编程者来说，程序出现错误在所难免，尤其是在编写多人参与的大型程序时，掌握常用的程序调试方法非常重人参与的大型程序时，掌握常用的程序调试方法非常重要。下面首先介绍出错信息，然后介绍常用的直接调试要。下面首先介绍出错信息，然后介绍常用的直接调试法和工具调试法等。法和工具调试法等。12.1.1 12.1.1 出错信息出错信息程序调试是一个很基础也很重要的问题。没有人能一遍写出程序调试是一个很基础也很重要的问题。没有人能一遍写出完全正确没有错误的程序。错

3、误的程序大致分为以下三完全正确没有错误的程序。错误的程序大致分为以下三类：类：拼写错误：比如应该是拼写错误：比如应该是sum( )，写成了，写成了smu( )。拼写错误非。拼写错误非常容易发现，在程序运行时，系统会提示错误。常容易发现，在程序运行时，系统会提示错误。语法错误：比如语法错误：比如6/0，输出结果变为无穷大，输出结果变为无穷大Inf。程序在运行。程序在运行时不一定会报错，但是输出结果不正常。时不一定会报错，但是输出结果不正常。逻辑错误：这样的错误非常隐蔽，通常是对程序的算法考虑逻辑错误：这样的错误非常隐蔽，通常是对程序的算法考虑不周全。程序可以正常执行，但是输出结果不符合预期不周全

4、。程序可以正常执行，但是输出结果不符合预期值。值。12.1.2 12.1.2 直接调试法直接调试法利用利用MATLAB编写脚本文件或函数，非常灵活，得到的程序编写脚本文件或函数，非常灵活，得到的程序也非常的简洁，比较容易阅读和理解。对于不是很复杂也非常的简洁，比较容易阅读和理解。对于不是很复杂的程序，可以使用直接调试法进行程序的调试。的程序，可以使用直接调试法进行程序的调试。（1）如果程序出错或给出警告信息，仔细分析出错或警告）如果程序出错或给出警告信息，仔细分析出错或警告信息，会得到出错的原因。信息，会得到出错的原因。 （2）在程序中，利用函数）在程序中，利用函数disp( )将函数将函数M

5、文件的中间结果文件的中间结果显示出来。显示出来。 （3）在单独调试一个函数）在单独调试一个函数M文件时，可以将该函数文件时，可以将该函数M文件文件修改为脚本修改为脚本M文件进行调试。文件进行调试。 （4）将程序的某些行通过注释进行屏蔽，在程序行的前面）将程序的某些行通过注释进行屏蔽，在程序行的前面输入注释符输入注释符%。 （5）在程序中需要调试的地方添加）在程序中需要调试的地方添加keyboard函数。函数。 12.1.3 12.1.3 工具调试法工具调试法在在MATLAB中，有强大的程序调试工具，可以在命令行窗口中，有强大的程序调试工具，可以在命令行窗口采用调试命令进行调试，也可以采用采用调

6、试命令进行调试，也可以采用Debugger工具在图工具在图形窗口中进行程序的调试。下面分别进行介绍。形窗口中进行程序的调试。下面分别进行介绍。1命令行为主的调试命令行为主的调试在命令行在命令行 窗口中输入：窗口中输入：help debug可以查看调试命令。可以查看调试命令。dbstop设置断点。设置断点。dbclear清除断点。清除断点。dbcont从断点处恢从断点处恢复执行。复执行。dbstack调用堆栈。调用堆栈。dbstatus列出所有断点。列出所有断点。dbstep执行一行或多行程序。执行一行或多行程序。dbtype查看程序的代码。查看程序的代码。2图形化程序调试图形化程序调试12.1

7、.4 12.1.4 错误处理错误处理在程序运行过程中，如果遇到警告或错误，需要进行处理。在程序运行过程中，如果遇到警告或错误，需要进行处理。在在MATLAB中，可以采用中，可以采用trycatch语句来捕获错误。语句来捕获错误。可以利用函数可以利用函数error( )发出错误信息，利用函数发出错误信息，利用函数warning( )发出警告信息。发出警告信息。1使用使用trycatch语句语句2使用函数使用函数error( )3使用函数使用函数warning( )12.2 M12.2 M文件性能分析文件性能分析在在MATLAB中，通过程序的调试，可以改正程序中的语法错中，通过程序的调试，可以改正

8、程序中的语法错误和逻辑错误等。程序调试结束以后，用户编写的误和逻辑错误等。程序调试结束以后，用户编写的MATLAB程序可以正常运行了，但可能并不是最优的，程序可以正常运行了，但可能并不是最优的，运行效率也不是最好的。这就需要对运行效率也不是最好的。这就需要对MATLAB程序的性程序的性能进行分析，并进行优化。能进行分析，并进行优化。MATLAB提供的提供的M文件分析工具包括：文件分析工具包括：Code Analyzer工具工具和和Profiler工具，它们都有图形操作界面，使用起来非常工具，它们都有图形操作界面，使用起来非常的方便，下面进行详细的介绍。的方便，下面进行详细的介绍。12.2.1

9、Code Analyzer12.2.1 Code Analyzer工具工具在在MATLAB中，可以利用中，可以利用Code Analyzer工具来分析程序中工具来分析程序中的错误和性能等。在以前的的错误和性能等。在以前的MATLAB版本中叫版本中叫M-lint，基，基本功能类似，只是名称不一样。本功能类似，只是名称不一样。用户首先采用用户首先采用M文件编辑器打开要分析的文件编辑器打开要分析的M文件，然后选择文件，然后选择M文件编辑器中文件编辑器中Tool菜单下的菜单下的Code Analyzer选项，如图选项，如图12.8所示。其中菜单所示。其中菜单MATLAB Compiler Messag

10、e Default Setting将将Code Analyzer工具设置为默认值，单工具设置为默认值，单击菜单击菜单Show Code Analyzer Report，会在浏览器窗口，会在浏览器窗口中显示分析报告。中显示分析报告。12.2.2 Profiler12.2.2 Profiler分析工具分析工具在在MATLAB中，采用中，采用Profiler工具对工具对MATLAB代码进行分析代码进行分析。用户可以在。用户可以在MATLAB的主界面中单击菜单的主界面中单击菜单Desktop| Profiler，显示，显示Profiler工具。在工具。在Run this code后面输入后面输入程序文

11、件名或程序语句后，通过单击按钮程序文件名或程序语句后，通过单击按钮Start Profiling进行程序的性能分析。进行程序的性能分析。12.3 12.3 编程技巧编程技巧由于由于 MATLAB 语言是一种解释性语言，有时语言是一种解释性语言，有时 MATLAB 程程序的执行速度不是很理想。下面给出了一些编程的技巧序的执行速度不是很理想。下面给出了一些编程的技巧，例如：尽量采用向量运算来代替循环，对于大型的矩，例如：尽量采用向量运算来代替循环，对于大型的矩阵预先给出维数等。阵预先给出维数等。12.3.1 12.3.1 程序执行时间程序执行时间在在MATLAB中，可以对程序进行计时，从而获得程序

12、的执行中，可以对程序进行计时，从而获得程序的执行时间。在本书第时间。在本书第2章的章的2.3.4节，给出了节，给出了3种计时方法，分种计时方法，分别是别是1）采用函数）采用函数tic和和toc进行计时；进行计时；2）利用函数）利用函数etime进行计时；进行计时；3）利用）利用cputime进行计时。进行计时。如果程序不小心进入死循环，或者计算时间太长，用户可以如果程序不小心进入死循环，或者计算时间太长，用户可以在命令窗口中使用在命令窗口中使用Ctrl+c来中断当前程序的执行。来中断当前程序的执行。12.3.2 12.3.2 编程技巧编程技巧（1）在利用）在利用MATLAB编程时，应尽量避免使

13、用循环。编程时，应尽量避免使用循环。（2）如果必须使用多重循环，但是两个循环执行的次数不）如果必须使用多重循环，但是两个循环执行的次数不同，则建议在外循环执行循环次数少的，内循环执行循同，则建议在外循环执行循环次数少的，内循环执行循环次数多的。这样也可以显著提高速度。环次数多的。这样也可以显著提高速度。（3）对于大型矩阵，如果预先定维，会减少程序的执行时）对于大型矩阵，如果预先定维，会减少程序的执行时间，提高程序的运算效率。间，提高程序的运算效率。在程序中，给大型矩阵动态的确定维数，花费的时间非常多在程序中，给大型矩阵动态的确定维数，花费的时间非常多。建议在定义大矩阵时，首先用。建议在定义大矩

14、阵时，首先用 MATLAB 的内在函数，的内在函数，如函数如函数zeros( )或或ones( )对之先进行定维，然后再进行赋对之先进行定维，然后再进行赋值处理，这样会显著减少所需的时间的。值处理，这样会显著减少所需的时间的。（4）在编写程序时，优先考虑）在编写程序时，优先考虑MATLAB的内在函数。的内在函数。（5）如果用户想继续提高程序的效率，可以考虑采用更加）如果用户想继续提高程序的效率，可以考虑采用更加有效的算法。有效的算法。（6）此外，还可以尝试采用）此外，还可以尝试采用Mex 技术。技术。12.3.4 12.3.4 小技巧小技巧下面给出在利用下面给出在利用MATLAB编程时，可能会

15、用到的一些小技巧编程时，可能会用到的一些小技巧。在有些时候这些小技巧，也能起到事半功倍的效果。在有些时候这些小技巧，也能起到事半功倍的效果。（1）对于）对于M文件的命名，尽量不要用简单的英文单词，最好文件的命名，尽量不要用简单的英文单词，最好是由大小写英文字母、数字和下划线等组成。是由大小写英文字母、数字和下划线等组成。（2）在调试程序时，经常要屏蔽掉多行程序，可以在选定）在调试程序时，经常要屏蔽掉多行程序，可以在选定程序后，按快捷键程序后，按快捷键Ctrl+r将这些程序行注释掉。将这些程序行注释掉。（3）快捷键）快捷键Ctrl+c可以中断正在执行的操作。可以中断正在执行的操作。（4）使用）使用Tab键补全函数名或文件名。键补全函数名或文件名。（5）在命令行窗口中，使用上下光标键）在命令行窗口中，使用上下光标键和和，将历史记录，将历史记录中的命令复制到输入位置。中的命令复制到输入位置。（6）使用文本编辑器的）使用文本编辑器的cell模式，能使程序更加清晰。模式，能使程序更加清晰。 12.4 12.4 本章小结本章小结本章给出了在本章给出了在MATLAB编程时，程序调试的方法，包括命令编程时，程序调试的方法，包括命令行下的直接调试法和工具调试法。