第4章MATLAB程序设计12417

1、第4章 MATLAB程序设计XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 24.1.1 M文件的分类文件的分类 用用MATLAB语言编写的程序，称为语言编写的程序，称为M文件。文件。M文件可以根据文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件调用方式的不同分为两类：命令文件(Script File)和函数文件和函数文件(Function File)。4.1 M文件文件命令文件：将原来要在MATLAB环境直接输入的语句， 放在一个以.m为后缀的文件中。函数文件：它的第一行必须是函数定义行， 用来标示其与脚本文件的不同， 也存在.m文件中。XIAN UNIVERSITYOF TE

2、CHNOLOGYPage 3命令文件和函数文件的比较4.1 M文件文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 4例例4.1 建立一个命令文件将建立一个命令文件将变量变量a,b的值互换，然后运的值互换，然后运行该命令文件。行该命令文件。程序程序1：首先建立命令文件并以文件首先建立命令文件并以文件名名exch.m存盘：存盘：然后在然后在MATLAB的命令窗口的命令窗口中输入中输入exch，将会执行该，将会执行该命令文件。命令文件。 clear;a=1:10;b=11,12,13,14;15,16,17,18;c=a;a=b;b=c;ab4.1 M文件文件XIAN UNIV

3、ERSITYOF TECHNOLOGYPage 5程序程序2：首先建立函数文件首先建立函数文件exch.m：function a,b=exch(a,b)c=a;a=b;b=c;然后在然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件：的命令窗口调用该函数文件：clear;x=1:10;y=11,12,13,14;15,16,17,18;x,y=exch(x,y)4.1 M文件文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 62、 函数工作空间函数工作空间每当函数文件运行时，matlab会为它开辟一个临时工作空间称之为函数工作空间。说明：1、函数工作空间相对于基本工作空间是独立的、

4、临时的2、函数工作空间随具体函数文件的调用而产生，随调用结束而删除3、函数运行时产生的所有中间变量都存放在函数工作空间中4、函数执行完成后，临时函数空间及所有的中间变量即被清除4.1 M文件文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 74.1.2 M文件的建立与打开文件的建立与打开1建立新的建立新的M文件文件 为建立新的为建立新的M文件，启动文件，启动MATLAB文本编辑器有文本编辑器有3种方法：种方法： (1) 菜单操作。从菜单操作。从MATLAB主窗口的主窗口的File菜单中选择菜单中选择New菜单菜单项，再选择项，再选择M-file命令，屏幕上将出现命令，屏幕上

5、将出现MATLAB 文本编辑器文本编辑器窗口。窗口。 (2) 命令操作。在命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令命令窗口输入命令edit，启动，启动MATLAB文本编辑器后，输入文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。文件的内容并存盘。 (3) 命令按钮操作。单击命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的主窗口工具栏上的New M-File命令按钮，启动命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入文本编辑器后，输入M文件的文件的内容并存盘。内容并存盘。4.1 M文件文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 82打开已有的打开已有的M文件文件 打开已有的打开已有的

6、M文件，也有文件，也有3种方法：种方法： (1) 菜单操作。从菜单操作。从MATLAB主窗口的主窗口的File菜单中选择菜单中选择Open命令，则屏幕出现命令，则屏幕出现Open对话框，在对话框，在Open对话框中选中所对话框中选中所需打开的需打开的M文件。在文档窗口可以对打开的文件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编文件进行编辑修改，编辑完成后，将辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。文件存盘。 (2) 命令操作。在命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：命令窗口输入命令：edit 文件文件名，则打开指定的名，则打开指定的M文件。文件。 (3) 命令按钮操作。单击命令按钮操作。单击MATLAB

7、主窗口工具栏上的主窗口工具栏上的Open File命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文文件。件。4.1 M文件文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 94.2.1 顺序结构顺序结构1数据的输入数据的输入从键盘输入数据，则可以使用从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调函数来进行，该函数的调用格式为：用格式为： A=input(提示信息，选项提示信息，选项)；其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。据。 如果在如果在input函数

8、调用时采用函数调用时采用s选项，则允许用户输入一个选项，则允许用户输入一个字符串。例如，想输入一个人的姓名，可采用命令：字符串。例如，想输入一个人的姓名，可采用命令：xm=input(Whats your name?,s);4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 10(1)当输入参数是数值时： y=input(x=); f=input(frequency is : );说明： 这里的input函数与c语言中的不同 它不需要对输入参数的类型进行说明。 如：%f,%d.在指令窗的工作区中会显示提示信息当直接输入表达式时: 这时先计算表达式的

9、值，然后将值赋给变量。4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 11(2(2)当直接输入字符串变量时: y=input(methods:,s);4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 122数据的输出数据的输出 MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调函数，其调用格式为用格式为 disp(输出项输出项)其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。4.2 程序控制结构程序控制结构 A=同学们，注意听讲呦

10、:; disp(A) A=1,2;3,4; disp(A)XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 13例例4.2 求一元二次方程求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。的根。程序如下：程序如下：a=input(a=?);b=input(b=?);c=input(c=?);d=b*b-4*a*c;x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 143程序的暂停程序的暂

11、停 若要强行中止程序的运行可使用若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。命令。pausepause(n)暂停执行文件，等待用户按任意键后继续暂停执行文件n秒，再继续执行4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 15t=0:2*pi/99:2*pi;x=1.15*cos(t);y=3.25*sin(t); plot(x,y),axis normal,grid on,title(Normal and Grid on)disp( 以上是轴的通常设置。)disp(按任意键继续！下面是X-Y轴刻度等长度设置情况。)pauseplot(x,y)

12、,axis equal,grid on,title(Equal)4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 164.2.2 选择结构选择结构1if语句语句 在在MATLAB中，中，if语句有语句有3种格式。种格式。 (1) 单分支单分支if语句：语句：if 条件条件 语句组语句组end 当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句。语句的后继语句。4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UN

13、IVERSITYOF TECHNOLOGYPage 17例： 假设定义mn的矩阵A A。下面的语句是判断 矩阵A的第1列元素是否为0，若全为0,则从 矩阵A A中删除第1列。A=0,1,1;0,2,2;0,3,3; if A(:,1)=0 m,n=size(A); A=A(1:m,2:n);end4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 18 (2) 双分支双分支if语句：语句： if 条件条件 语句组语句组1 else 语句组语句组2 end 当条件成立时，执行语句组当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组，否则执行语句组2，语句组，

14、语句组1或或语句组语句组2执行后，再执行执行后，再执行if语句的后继语句。语句的后继语句。4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 19例例4.3 计算分段函数。计算分段函数。程序如下：程序如下：x=input(请输入请输入x的值的值:);if x=10 y=x*x;else y=x;endy4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 20 (3) 多分支多分支if语句：语句：if 条件条件1 语句组语句组1elseif 条件条件2 语句组语句组2 elseif 条件条件m 语句组语句

15、组melse 语句组语句组nend说明：说明：表达式为空时，表达式为空时，MATLAB认为认为表达式为假。表达式为假。4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 21例：if n0 disp(input n must be positive.) elseif n=0 disp(n=0) elseif rem(n,2)=0 disp(n是2的整数倍) else disp(其它情况) end4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 222switch语句语句switch ex case t

16、est1 commands1 case test2 commands2 case testk commandsk otherwise commandsend 当ex等于test1时，执行组命令1，然后跳出该结构当ex等于testk时，执行组命令k，然后跳出该结构当表达式不等于前面所有的检测值时，则执行改组命令4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 23例例4.5 某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商商品价格用品价格用price来表示来表示)： price200 没有折扣没有折扣

17、 200price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1000price2500 8%折扣折扣 2500price 0) sum mean=sum/nend4.2 程序控制结构程序控制结构 例例4.11 从键盘输入若干个数，当输入从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值时结束输入，求这些数的平均值和它们之和。和它们之和。XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 36 在区间2 ,0.75 内，步长为0.25， 对函数y=f(x) = 1 + 1 /x求值，并列表。将所得x值和y值分别存入向量r和s中，并列表显示。r=;s=;fo

18、r x=-2.0:0.25:-0.75 y=1+1/x; r=r x; s=s y;end r;s4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 373break语句和语句和continue语句语句 与循环结构相关的语句还有与循环结构相关的语句还有break语句和语句和continue语句。它们语句。它们一般与一般与if语句配合使用。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。时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语

19、句。 continue语句控制跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执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。下一次循环。4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 38var=1 2 3 4 5 6 -1 7 8 0 ;a=;k=1;while var(k) if var(k)=-1 break; end a=a var(k).2; k=k+1;end disp(a) 不必等到循环自然结束，而是根据循环另设的条件来判断是

20、否跳出循环4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 39例例4.13 求求100，200之间第一个能被之间第一个能被21整除的整数。整除的整数。for n=100:200 if rem(n,21)=0 continue end disp(The number is:); break;endn4.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 404循环的嵌套循环的嵌套 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

21、构。为循环的嵌套，或称为多重循环结构。P70,例例4.144.2 程序控制结构程序控制结构XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 414.3.1 函数文件的基本结构函数文件的基本结构 函数文件由函数文件由function语句引导，其基本结构为：语句引导，其基本结构为： function 输出形参表输出形参表=函数名函数名(输入形参表输入形参表) 注释说明部分注释说明部分 函数体语句函数体语句其中以其中以function开头的一行为引导行，表示该开头的一行为引导行，表示该M文件是一个文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数文件。函数名的命名规则与

22、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。参多于一个时，则应该用方括号括起来。 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 42 例例4.16 编写函数文件求半径为编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。的圆的面积和周长。function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圆半径圆半径%s 圆面积圆面积%p 圆

23、周长圆周长%2008年年2月月30日编日编s=pi*r*r;p=2*pi*r; 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 434.3.2 函数调用函数调用函数调用的一般格式是：函数调用的一般格式是： 输出实参表输出实参表=函数名函数名(输入实参表输入实参表) 要注意的是，函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函要注意的是，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，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，然后再执先将实参传递给相应的形参，从

24、而实现参数传递，然后再执行函数的功能。行函数的功能。 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 44例例4.18 利用函数的递归调用，求利用函数的递归调用，求n！。！。递归调用函数文件递归调用函数文件factor.m如下：如下：function f=factor(n)if n=1 f=1;else f=factor(n-1)*n; %递归调用求递归调用求(n-1)!end 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 454.3.3 函数参数的可调性函数参数的可调性函数的输入、输出宗量函数的输入、输出宗

25、量相同点： MATLAB中，函数的输入、输出变量的含义与C语言的函数相同。异同点： 实际调用时，所用的输入、输出变量的个数可以少于原定义函数的变量的个数。 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 46narginnargout在函数体内，用于获取实际输入宗量在函数体内，用于获取实际输出宗量function c=test(a,b)% test it is a check functionif (nargin=1) c=a.2;elseif (nargin=2) c=a*b;end 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TEC

26、HNOLOGYPage 47function sa=circle(r,s)%circle plot a circle of radii r in the line by sif nargin=0 error(输入宗量太少!)end;if nargin=1 s=b;end;t=0:pi/100:2*pi;x=r*exp(i*t) ;if nargout=0 plot(x,s);else sa=pi*r*r; plot(x,s);end 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 484.3.4 全局变量与局部变量全局变量与局部变量局部变量： 是存在于

27、函数工作空间内部的中间变量，产生于函数的运行过程中，影响范围仅限于该函数本身。全局变量： 通过globle指令定义的变量，可以同时由几个不同的函数工作空间以及基本工作空间共享。 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 49global 变量名变量名 例例4.21 全局变量应用示例。全局变量应用示例。 先建立函数文件先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中输入：在命令窗口中输入：g

28、lobal ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2) 4.3 函数文件函数文件XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 504.4.1 程序调试概述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。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。为程序逻辑错误。4.4 程序调试程序调试XIAN UNIVERSITYOF TECHNOLOGYPage 51错误的识别：错误的识别： 将程序每一步执行的结果输出到命令窗口，以检查运行中间的结果； 实现方法：将程序中屏蔽输出的“；