第3章MATLAB编程

1、第3章MATLAB程序设计 【本章学习目标】 掌握建立和执行M文件的方法。 掌握利用if语句、switch语句实现选择结构的方法。 掌握利用for语句、while语句实现循环结构的方法。 熟悉利用向量运算来代替循环操作的方法。 掌握定义和调用MATLAB函数的方法。3.1 M文件 交互式的命令执行方式 M文件的程序执行方式3.1.1 M文件的建立与打开1建立新的M文件（1）命令按钮操作。（2）菜单操作。（3）命令操作。2打开已有的M文件 3.1.2 M文件的分类M文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件（Script File）和函数文件（Function File）。（1）命令文件没有输

2、入参数，也不返回输出参数，而函数文件可以带输入参数，也可返回输出参数。（2）命令文件对MATLAB工作空间中的变量进行操作，文件中所有命令的执行结果也完全返回到工作空间中，而函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量被清除。（3）命令文件可以直接运行，在MATLAB命令窗口输入命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令，而函数文件不能直接运行，而要以函数调用的方式来调用它。【例3.1】建立一个M文件，其功能是：用两个实变量R、M生成复变量RM，然后运行该M文件。程序1：建立一个命令文件。建立命令文件setcomp.mclear;R=1,2,3;4,5,6;M=11,12,

3、13;14,15,16;RM=R+i*M然后在MATLAB的命令窗口中输入setcomp，将会执行该命令文件，输出为RM = 1.0000 +11.0000i 2.0000 +12.0000i 3.0000 +13.0000i 4.0000 +14.0000i 5.0000 +15.0000i 6.0000 +16.0000i3.2 程序控制结构3.2.1 顺序结构顺序结构是指按照程序中语句的排列顺序依次执行，一般涉及数据的输入、数据的计算或处理、数据的输出等内容。1数据的输入从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为A=input（提示信息，选项）；其中，“提示信息”

4、为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。例如，从键盘输入A矩阵，可以采用下面的命令来完成：A=input（输入A矩阵:);如果在input函数调用时采用s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：xm=input（Whats your name?,s);2数据的输出MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为disp（输出项）其中，输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。例如：A=Hello,World!;disp（A)【例3.2】求一元二次方程ax2 + bx+ c = 0的根。由于MATLAB能进行复数运算，所以不需要判断方程的判别式，而直

5、接根据求根公式求根。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);3程序的暂停当程序运行时，为了查看程序的中间结果或者观看输出的图形，有时需要暂停程序的执行。这时可以使用pause函数，其调用格式为pause（延迟秒数)如果省略延迟时间，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C组合键。3.2.2 选择结构选择结构是根据给定的条件成立

6、或不成立，分别执行不同的语句。1if语句（1）单分支if语句：if 条件 语句块end当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句。（2）双分支if语句：if 条件 语句块1else 语句块2end当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。【例3.3】计算分段函数 ：程序如下：x=input(请输入x的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(str2num(c)2);else disp(c);end2switch语句switch

7、语句根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语句格式为switch 表达式 case 结果表1 语句块1 case 结果表2 语句块2 case 结果表n 语句块n otherwise 语句块n+1 end 图2.3 switch语句的执行过程switch子句后面的表达式应为一个标量或一个字符串，case子句后面的结果不仅可以为一个标量或一个字符串，而且还可以为一个将多个结果用大括号括起来的单元数据（Cell）。如果case子句后面的结果为一个单元数据，则表达式的值等于该单元数据中的某个元素时，执行相应的语句组。 【例3.5】将例3.4改用switch语句实现。c=input(请输入一个字

8、符：,s);cc=abs(c);switch(cc) case num2cell(abs(A):abs(Z) disp(lower(c); case num2cell(abs(a):abs(z) disp(upper(c); case num2cell(abs(0):abs(9) disp(abs(c)-abs(0)2); otherwise disp(c);endnum2cell函数是将数值矩阵转化为单元矩阵，num2cell（1:5）等价于1,2,3,4,5。3try语句try语句是一种试探性执行语句，为开发人员提供了一种捕获错误的机制，其语句格式为try 语句块1catch 语句块2en

9、dtry语句先试探性执行语句块1，如果语句块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，并转去执行语句块2。【例3.6】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。A=input(请输入A矩阵：);B=input(请输入B矩阵：);lasterr(); %清除原有的错误信息try C=A*B;catch C=A.*B;endCdisp(lasterr) %显示出错原因3.2.3 循环结构循环是指按照给定的条件，重复执行指定的语句。1for语句图3.4 for语句执行过程for语句的格式为for 循环变量=表达式1:表达

10、式2:表达式3 循环体语句end其中，表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。【例3.7】一个3位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。输出全部水仙花数。程序如下：shu=; %用于存放结果，先赋空值for m=100:999 m1=fix(m/100); %求m的百位数字 m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位数字 m3=rem(m,10); %求m的个位数字 if m=m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 shu=shu,m; %存入结果 endendshufor语句的循环

11、变量可以是一个列向量。for语句更一般的格式为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。【例3.9】写出下列程序的执行结果。s=0;a=12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23;for k=a s=s+k;enddisp(s);该程序的功能是求矩阵各行元素之和，执行结果是： 39 48 57 662while语句while语句的一般格式为while(条件) 循环体语句end【例3.10】求使 最小的n。程序如下：y=0;n=0;while (y1 & n1) | (m

12、=1 & n=1) error(Input must be a vector)ends=sum(v); %求向量和m=s/length(v); %求向量平均值将以上函数文件以文件名fvector.m存盘，然后在MATLAB命令窗口调用该函数：s,p=fvector(1:10)（2）注释说明包括如下3部分内容。紧随函数文件引导行之后以%开头的第一注释行。这一行一般包括大写的函数文件名和函数功能简要描述，供lookfor关键词查询和help在线帮助用。第一注释行及之后连续的注释行。通常包括函数输入输出参数的含义及调用格式说明等信息，构成全部在线帮助文本。与在线帮助文本相隔一空行的注释行。包

13、括函数文件编写和修改的信息，如作者、修改日期、版本等内容，用于软件档案管理。采用help命令或lookfor命令可以显示出注释说明部分的内容，其功能和一般MATLAB函数的帮助信息是一致的。利用help命令可查询fvector函数的注释说明：help fvector再用lookfor命令在第一注释行查询指定的关键词：lookfor fvector（3）如果在函数文件中插入了return语句，则执行到该语句就结束函数的执行，程序流程转至调用该函数的位置。3.3.2 函数调用函数调用的一般格式为输出实参表=函数名(输入实参表)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

14、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。【例3.14】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：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan2(y,x);调用tran.m的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe【例3.15】利用函数的递归调用，求n！。n!本身就是以递归的形式定义的：显然，求n!需要求（

15、n1)!，这时可采用递归调用。递归调用函数文件factor.m如下：function f=factor(n)if n，利用命令操作方式来实现程序调试。3.4.2 MATLAB调试菜单1控制单步运行（1）Step：单步运行。每单击一次，程序运行一次，但不进入函数。（2）Step In：单步运行。遇到函数时进入函数内，仍单步运行。（3）Step Out：停止单步运行。如果是在函数中，跳出函数；如果不在函数中，直接运行到下一个断点处。（4）Go Until Cursor：直接运行到光标所在的位置。2断点操作（1）Set/Clear Breakpoint：设置或清除断点。（2）Set/Modify Conditional Breakpoint：设置或修改条件断