MATLAB第3章MATLAB程序设计ppt课件

1、第3章 MATLAB程序设计 3.1 M文件 3.2 数据的输入输出 3.3 选择构造 3.4 循环构造 3.5 函数文件 3.6 全局变量和部分变量 目录目录3.1 M文件编程vM文件的功能和特点vMATLAB是解释性言语v语法简单v调试容易v人机交互性强v开放性、可扩展性强3.1.1 M文件的建立与编辑1.建立新的M文件(1)菜单操作：MATLAB命令窗口的File菜单 New菜单项 M-file命令。(2)命令操作：在MATLAB命令窗口输入命令edit。(3)命令按钮操作：单击MATLAB命令窗口工具栏上的“新建命令按钮。 2. 编辑已有的M文件 3.1.2 M文件的分类文件的分类分类

2、：命令文件分类：命令文件(Script File/脚本文件脚本文件)和函数文件和函数文件(Function File)。1。命令文件。命令文件有效指令的集合，以文件名直接调用运转。有效指令的集合，以文件名直接调用运转。假设要一次执行大量的假设要一次执行大量的MATLAB命令，可将这些命令存放命令，可将这些命令存放於一个后缀为於一个后缀为m的文件，并在的文件，并在 MATLAB提示号下键入此提示号下键入此文件名即可。文件名即可。 命令文件命令文件v对于一些比较简单的问题 ，在指令窗中直接输入指令计算.v对于复杂计算，采用命令文件最为适宜.vMATLAB只是按文件所写的指令执行.vM命令文件的特点

3、是：v命令文件的构成比较简单，只是一串按用户意图陈列而成的包括控制流向指令在内的MATLAB指令集合vM文件中定义的变量为全局变量.命令文件运转后 ，所产生的一切变量都驻留在 MATLAB根本任务空间Base workspace中。只需用户不运用去除指令clear， MATLAB指令窗不封锁，这些变量将不断保管在根本任务空间中 例3.1 建立一个命令文件将变量a,b的值互换，然后运转该命令文件。 首先建立命令文件并以文件名exch.m存盘： clear; a=1:10; b=11,12,13,14;15,16,17,18; c=a;a=b;b=c; a b 然后在MATLAB的命令窗口中输入e

4、xch，将会执行该命令文件。目录目录函数文件函数文件v与命令文件不同与命令文件不同 ，函数文件犹如一个，函数文件犹如一个“黑箱，把一些黑箱，把一些数据送进并经加工处置，再把结果送出来数据送进并经加工处置，再把结果送出来.vMATLAB提供的函数指令大部分都是由函数文件定义的提供的函数指令大部分都是由函数文件定义的.用用M文件自定义函数，开头为文件自定义函数，开头为: function yname = fname(xname)yname: 因变量名，因变量名，fname: 函数名，函数名，xname：自变量：自变量名名. 文件名为文件名为fname，即与函数名一样，即与函数名一样. 例3.2 建

5、立一个函数文件将变量a,b的值互换，然后在命令窗口调用该函数文件。 首先建立函数文件fexch.m： function a,b=fexch(a,b) % exch c=a;a=b;b=c; 然后在MATLAB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=fexch(x,y)目录目录由上例可以看出函数文件的普通格式为：function 输出表函数名输入表函数体 函数文件的第一行必需是以关键字function开场，阐明该文件是函数文件输入表是以逗号相分隔的形参输出表是函数的前往值假设前往值只需一个方括号可以省略；假设前往值不

6、止一个，输出表中的各个变量要以逗号隔开规范的函数文件根本构造。规范的函数文件根本构造。 1函数定义行关键字函数定义行关键字functionfunctionout1,out2,. = filename(in1,in2,.)输入和输出前往的参数个数分别由输入和输出前往的参数个数分别由nargin和和nargout两两个个MATLAB保管的变量来给出。保管的变量来给出。2第一行协助行，即第一行协助行，即H1行以行以%开头，作为开头，作为lookfor指令搜索的行，可以使程式易於了解与管理。特别要阐明指令搜索的行，可以使程式易於了解与管理。特别要阐明的是，第一注解行通常用来简短阐明此的是，第一注解行通

7、常用来简短阐明此M档案的功能，以档案的功能，以便便lookfor能以关键字比对的方式来找出此能以关键字比对的方式来找出此M档案。档案。 举例来说，举例来说，fexch.m的第一注解行包含的第一注解行包含exch这个字，因此这个字，因此假设键入假设键入lookfor exch，MATLAB即可列出一切在第一注即可列出一切在第一注解行包含解行包含exch的的M档案，因此档案，因此fexch.m也会被列名在内。也会被列名在内。 3函数体阐明及有关注解函数体阐明及有关注解,以以%开头，开头，用以阐明函数的作用及有关内容用以阐明函数的作用及有关内容4函数体语句函数体语句函数体内运用的除前往和输入变量这些

8、在函数体内运用的除前往和输入变量这些在function语句中直接援用的变量以外的一语句中直接援用的变量以外的一切变量都是部分变量，即在该函数前往之切变量都是部分变量，即在该函数前往之后，这些变量会自动在后，这些变量会自动在MATLAB的任务空的任务空间中去除掉。假设希望这些中间变量成为间中去除掉。假设希望这些中间变量成为在整个程序中都起作用的变量，那么可以在整个程序中都起作用的变量，那么可以将它们设置为全局变量将它们设置为全局变量例3.3 建立一个自变量为m, n的函数，用其构造mn矩阵，其元素随机取均匀分布在09中的整数： function a=randint(m,n) a=floor(10

9、*rand(m,n);以上两句存为M文件randint.m. 用法： A=randint(2,3) %z那么A为23矩阵，其元素为随机取自09中的整数. 函数M文件中的变量为部分变量，要想在Command Window 或其他M文件中可调用，必需在这些地方把此变量阐明为global: 例如，global a; 留意，M文件必需存放在MATLAB的搜索途径中才可被调用. 3.2 数据的输入输出3.2.1 input函数 调用格式为： A=input(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据。 假设在input函数调用时采用s选项，那么允许用户输入一个字符串。例

10、如，想输入一个人的姓名，可采用命令： xm=input(Whats your name?,s) Whats your name?xiaoweixm = xiaowei目录目录 3.2.2 disp函数 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。 留意：用disp函数显示矩阵时将不显示矩阵的名字，而且其格式更严密，且不留任何没有意义的空行。目录目录 例3.4 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。 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),(-

11、b-sqrt(d)/(2*a); disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2)目录目录disp(x) 显示显示x的内容，与的内容，与x 的区别是：前者仅显示的区别是：前者仅显示x的内容，后者多个的内容，后者多个x=.a=? 3b=? 4c=? 9x1=-0.66667+1.5986i,x2=-0.66667-1.5986i 3.2.3 pause函数 其调用格式为： pause(延迟秒数) 假设省略延迟时间，直接运用pause，那么将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。 假设要强行中止程序的运转可运用Ctrl+C命令。目录目录MATLAB流程控制流程控制循

12、环语句循环语句 for, while条件转移条件转移 if end, if elseif else end开关语句开关语句 switch case注释语句注释语句 %中断语句中断语句 break暂停语句暂停语句 pause回显语句回显语句 echo on/off 3.3 选择构造 3.3.1 if语句 在MATLAB中，if语句有3种格式。 1.单分支if语句 语句格式为： if 条件 语句组 end 当条件成立时，那么执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，假设条件不成立，那么直接执行if语句的后继语句。目录目录 2.双分支if语句 语句格式为： if 条件 语句组1 else 语

13、句组2 end 当条件成立时，执行语句组1，否那么执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。目录目录 例3.4计算分段函数值目录目录2cos(1)1,10,10 xxxyx xx x程序如下： x=input(请输入请输入x的值的值:); if x=10 y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); else y=x*sqrt(x+sqrt(x); end y请输入请输入x的值的值:y = 47.189312 3.多分支if语句语句格式为：if 条件1 语句组1 elseif 条件2 语句组2 elseif 条件m 语句组m else 语句组m+1end目录目录 例3

14、.5 输入一个字符，假设为大写字母，那么输出其后继字符，假设为小写字母，那么输出其前导字符，假设为数字字符那么输出其对应的数值，假设为其他字符那么原样输出。目录目录 c=input(请输入一个字符,s); if c=A & c=a& c=0& c *Inner matrix dimensions must agree. 3.4 循环构造 3.4.1 for语句 根本格式for 循环变量起始值：步长：终止值 循环体 end步长缺省值为1，可以在正实数或负实数范围内恣意指定。对于正数，循环变量的值大于终止值时，循环终了；对于负数，循环变量的值小于终止值时，循环终了。循环构造可以嵌套运用。目录目录

15、for i=1:5 for i=1:5 for j=1:5 for j=1:5 a(i,j)=1/(i+j-1); a(i,j)=1/(i+j-1); end endendenda=a= 1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667 0.1

16、429 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.2500 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111 0.2000 0.1667 0.1429 0.1250 0.1111 例例3.8 知求知求y的表达式，的表达式， 当当n=100时，求时，求y的值。的值。 目录目录在实践在实践MATLAB编程中，为提高程序的执行速度，常编程中，为提高程序的执行速度，常用向量运算来替代循环操作：用向量运算来替代循环操作： n=100; i=1:n; f=1./i.2; y=sum(f)11/ /n

17、iyi i程序如下：程序如下： y=0;n=100; for i=1:n y=y+1/i/i; end yy = 2047/1252 例3.9 求定积分 。程序如下： a=0;b=3*pi;n=1000; h=(b-a)/n; x=a:h:b; f=exp(-0.5*x).*sin(x+pi/6); for i=1:n s(i)= (f(i)+f(i+1)*h/2; end s=sum(s) 目录目录1320()sin()6xexdx 现实上，MATLAB提供了有关数值积分的规范函数，实践运用中可直接调用这些函数求数值积分。s = 754/837 for语句更普通的格式：语句更普通的格式：fo

18、r 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，直至各列元素处置终了。实践上，“表达式1:表达式2:表达式3是一个仅为一行的矩阵(行向量)，因此列向量是单个数据。目录目录 例3.10 知5个学生4门功课的成果，求每名学生的总成果。程序如下：s=0;a=65,76,56,78;98,83,74,85;76,67,78,79;98,58,42,73;67,89,76,87for k=a s=s+k;enddisp(s);目录目录a = 65 76 56 78 98 83 74 85 76 67 78 79 98 58 42 73 67

19、89 76 87 275 340 300 271 319 3.4.2 while语句 while语句普通用于不能事先确定循环次数的情况 while语句的普通格式为： while (条件) 循环体语句 end 其执行过程为：假设条件成立，那么执行循环体语句，执行后再判别条件能否成立，假设不成立那么跳出循环(如图3.5所示)。目录目录While循环和循环和for循环的区别在于，循环的区别在于，while循环构造循环构造的循环体被执行的次数不是确定的，而的循环体被执行的次数不是确定的，而for构造中循构造中循环体的执行次数是确定的。环体的执行次数是确定的。例 用循环求解例 用循环求解 最小的 m用用

20、while循环语句编写一个计算循环语句编写一个计算1000以内以内的的Fibonacci数：数： f=1 1; i=1; while f(i)+f(i+1)1000 f(i+2)=f(i)+f(i+1); i=i+1; end f= 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 例例3.11 产生一个长度为的调和数列。产生一个长度为的调和数列。 程序如下：程序如下： X=zeros(1,6); i=1; while i=6 X(i)=1/i; i=i+1; end format rat %运用分数表示数值运用分数表示数值 disp(X)目录目录C

21、olumns 1 through 5 1 1/2 1/3 1/4 1/5 Column 6 1/6 与循环构造相关的还有一个break语句，当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环。该语句普通与if语句配合运用。 例3.12 用while语句实现例3.8。 程序如下： y=0; i=1; while 1 f=1/i/i; y=y+f; if i=100 break; end i=i+1; end y目录目录 3.4.3 循环的嵌套假设一个循环构造的循环体又包括一个循环构造，就称为循环的嵌套，或称为多重循环构造。可以按照嵌套层数，分别叫做二重循环、三重循环等。处于内部的循环叫作内循环，处于外部

22、的循环叫作外循环。在设计多重循环时，要特别留意内、外循环之间的关系，以及各语句放置的位置，不要搞错。目录目录 例3.13 用挑选法求某自然数范围内的全部素数。 程序如下： m=input(m=); p=2:m; for i=2:sqrt(m) n=find(rem(p,i)=0&p=i); p(n)=; end p目录目录m=100p = Columns 1 through 5 2 3 5 7 11 Columns 6 through 10 13 17 19 23 29 Columns 11 through 15 31 37 41 43 47 Columns 16 through 20 53

23、59 61 67 71 Columns 21 through 25 73 79 83 89 97 3.5 函数文件 3.5.1 函数文件的根本构造 函数文件由function语句引导，其根本构造为： function 输出形参表=函数名(输入形参表) 注释阐明部分 函数体语句目录目录 阐明：(1)关于函数文件名: 函数文件名与函数名也可以不一样。当两者不同时，MATLAB将忽略函数名而确认函数文件名，因此调用时运用函数文件名。(2)关于注释阐明部分。注释阐明包括三部分内容：紧随函数文件引导行之后以%开头的第一注释行。第一注释行及之后延续的注释行。与在线协助文本相隔一空行的注释行。 (3)关于r

24、eturn语句。执行到该语句就终了函数的执行，程序流程转至调用该函数的位置。通常，在函数文件中也可不运用return语句，这时在被调函数执行完成后自动前往。目录目录 例3.14 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。 函数文件如下： function s,p=fcircle(r) %CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r %r 圆半径 %s 圆面积 %p 圆周长 %2019年7月30日编 s=pi*r*r; p=2*pi*r; 将以上函数文件以文件名fcircle.m存入c:matlabr11work下，然后在MATLAB命令窗口调用该函数： s,p=fcircle(10)目录目录s = 23/44 p = 7100/113 3.5.2 函数调用 函数调用的普通格式是： 输出实参表=函数名(输入实参表)例3.15 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=atan(