第3章_Matlab程序设计_part2

1、3.3 M文件3.3.13.3.1 M M文件概述文件概述Matlab作为一种高级计算语言，不仅可以如前几章那样，以一种人机交互的命令行方式工作，还可以像Basic, Fortran, C 等其它高级语言一样进行程序设计。用用MATLABMATLAB语言编写的程序，称为语言编写的程序，称为M M文件文件。 M文件的分类1）命令式：命令式M文件（简称命令文件，也称为脚本式M文件，脚本文件）就是命令(或语句)的简简单叠加单叠加（不存在输入参数和输出参数的问题）。可在命令窗口直接输入文件名运行。当运行命令式 M文件时，MATLAB就会自动按顺序执行文件中的语句（或命令），这样就可以避免在命令窗口运行

2、许多命令的麻烦和重复性工作，也便于修改。2 2）函数式：函数式M文件（简称函数文件）用来定义函数,主要解决参数传递和函数调用问题，它的第一条语句以function语句为引导。3.3.2 M文件的创建与打开M文件是一个文本文件，可以用任何编辑程序来建立和编辑。最常用的是利用Matlab提供的M文件编辑器。1. 1. 建立新的建立新的M M文件文件为建立新的文件，启动M文件编辑器的方法有三种：1）菜单方式。从Matlab主窗口中选择File-New-M-file命令，出现M文件编辑器窗口。2）命令方式：在命令窗口输入edit命令。3）命令按钮方式：单击Matlab主窗口工具栏上的New M-fil

3、e命令按钮。例：绘制y=sin(x)在区间 内的图形。方式1. 交互的命令行工作方式: 直接在命令窗口输入命令:x=linspace(0,2*pi, 101);y=sin(x);plot(x,y);方式2. M文件方式（程序方式）: 按照前面三种方式之一启动M文件编辑器,依次输入以上三条语句，保存文件（不妨将文件命名为test1.m）注意： 我们建立的M文件是命令式M文件（或简称为命令文件）。2 , 0命令文件的运行：在命令窗口中输入该M文件名（test1），或者选择M文件编辑器窗口中debug菜单下的run子菜单运行该命令文件，就会顺序执行该命令文件中的语句（或命令）。关于函数的定义格式、调

4、用格式、参数传递及有关的问题我们将在后面专门介绍。2. 打开已有的文件打开已有的文件有多种方法：1) 在当前目录窗口当前目录窗口选中要打开的文件，双击鼠标左键。2)菜单方式：从Matlab主窗口中选择File-Open子菜单，则屏幕出现“Open”对话框，选择所需打开的M文件。3)命令按钮方式：单击Matlab主窗口工具栏上的Open file命令按钮。4)命令方式：在命令窗口输入命令edit edit 文件名文件名例：修改test1.m, 改为绘制 的图形。方法：打开文件test1.m，将语句y=sin(x)修改为y=exp(-0.5*x).*sin(x)， 保存文件，然后运行该命令文件即可

5、。)sin(5 . 0 xeyx3.3.3 输入输出语句1.1. inputinput 函数函数 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。 例如: R=input(input the value of radius); 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)例3-11 建立一个命令文件，实现数组a的平方运算和a中各个元素的平方。程序：a=input(a=? );x=a2y=a.2运行以上程序：1) 输入一个

6、标量：例如输入，观察运行结果.2) 输入一个方阵：例如输入1 2;3 4，观察运行结果3)输入一个行向量：例如输入1,2,3,4 ，观察运行结果）还可以输入 ones(2), eye(2), etc.2. disp 和 display函数 调用格式为: disp(X) 或 display(X) 其中X既可以为字符串，也可以为矩阵。 注意：用disp函数显示矩阵时将不显示矩阵的名字，而且其格式更紧密，且不留任何没有意义的空行。例 建立一个命令文件，实现以下功能：输入数值型矩阵a，求a中所有元素的最大值、最小值、所有元素的和与乘积。程序如下：a=input(输入矩阵a= )maxval=max(a

7、(:); minval=min(a(:);sum_a=sum(a(:); pro_a=prod(a(:);display(The max value is , num2str(maxval), The min value is, num2str(minval), The sum is , num2str(sum_a), The production is ,num2str(pro_a)运行以上程序，每次输入不同的值，观察运行结果。1) 输入标量：例如2) 输入向量：例如1 2 3 4 5或1:5或linspace(1,5,5)3) 输入矩阵：例如1 2 3;4 5 6 或 rand(3) 3.

8、 pause3. pause命令命令格式：pause 暂停程序的执行，等待用户按任意键后再继续运行 pause(n) 等待n秒后继续运行pause on 表示其后的pause命令起作用pause off 表示其后的pause命令不起作用pause query 查询当前pause命令的状态3.4 分支结构（选择结构）3.4.13.4.1 if if 语句语句在MATLAB中，if语句有3种格式。1. 1. 单分支单分支ifif语句语句语句格式为： if if 条件表达式条件表达式 语句组语句组 endend 当条件表达式的值为真（非零）时，则执行if和end之间的语句组；否则，（不执行if和en

9、d之间的语句组），直接执行if语句的后继语句（end后面的语句）。 2. 双分支双分支if if语句语句语句格式为： if if 条件表达式条件表达式 语句组语句组1 1 else else 语句组语句组2 2 end end 当条件表达式非零时，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（end后面的语句）。例3-12 计算分段函数 的值程序如下：x=input(please input x:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(str2num(c)2);else disp(c);end练习 输入x的值，求以下分段函数的值练习

10、输入x的值，求以下分段函数的值otherwisexxxy11112104410065062xxxxxxxy3.4.2 switch-case结构switch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 switch 表达式表达式 case case 表达式表达式1 1 语句块语句块1 1 case case 表达式表达式2 2 语句块语句块2 2 case case 表达式表达式n n 语句块语句块n n otherwise otherwise 语句块语句块n+1n+1 end endswitch子句后面的表达式应为一个标量或一个字符串，case子句后面的表达式不仅

11、可以为一个标量或一个字符串，而且还可以是一个将多个值（标量或字符串）用大括号括起来的单元数据（Cell）。如果case子句后面的表达式为一个单元数据，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。switch语句的执行过程 例3-14 通过键盘输入百分制成绩，输出对应的等级（A: 90100, B: 8089,C:7079,D:6069,E: 60)程序如下：n=input(n=);if n100 display(Error!);else i=fix(n/10); switch i case 9,10 display(A) case 8 display(B) case 7 dis

12、play(C) case 6 display(D) otherwise display(E)end %switchend % if例：判断用户选择的是哪种插值方法（bilinear, cubic或nearest）method = input(Input method: (bilinear,cubic or nearest), s) switch lower(method) case linear,bilinear disp(Method is linear) case cubic disp(Method is cubic) case nearest disp(Method is nearest

13、) otherwise disp(Unknown method.)End练习：利用if-elseif-else结构重写以上两个程序。3.4.3 try-catch结构Matlab从5.3版本开始提供了一种新的试探式语句结构。其一般格式为：try try 语句组语句组catchcatch 语句组语句组endend执行时，首先试探性地执行语句组。如果在执行语句组的过程中出错，则将错误信息赋给Matlab预定义变量lasterr后转去执行语句组（如果执行语句组时也出错，将终止程序的执行）。例矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。创建一个命令文件，先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的

14、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) %显示出错原因运行程序，观察程序的执行结果。输入矩阵A：1 2 3;4 5 6输入矩阵B ：7 8 9;10 11 12运行结果：（略）再运行一次，输入矩阵A：1 2 3;4 5 6输入矩阵B ：1 2;3 4;5 6运行结果：（略）例采用单下标方式对n阶魔方阵的元素进行引用。当下标超出元素个数（最大单下标）时，改为引用最后一个元素，并显示出错警告信息。程序如下：n=input(输入魔方矩阵的阶数:);

15、 A=magic(n)index=input(输入单下标:)try a=A(index)catch a=A(end) lasterrend练习： 用if语句来完成本题。 3.5 循环结构Matlab中循环语句有两种：for语句和while语句。3.5.1 for语句for 语句的一般格式：for for 循环变量循环变量= =数组数组 循环体语句循环体语句endend数组为向量或矩阵。执行时依次将数组的各列赋值给循环变量，然后执行循环体语句，直至各列元素处理完毕。例 建立命令文件,输入以下程序，分析执行过程A=input(A=)sumA=0;for x=A sumA=sumA+x;end su

16、mA请分别输入以下数据，观察程序的运行结果，分析程序的功能：1) 1 2 3;4 5 62) 1 2 3 4 5 63) 1;2;3说明：本题可以用sum函数来改写（留作练习）。for语句最常用的形式格式：for for 循环变量循环变量= =表达式表达式1 1：表达式：表达式2 2：表达式：表达式3 3 循环体语句循环体语句endend其中，表达式1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。当步长为1时，表达式2可以省略。执行过程例3-18求 ，其中，n=10.程序如下：y=0;for k=1:10 y=y+1/2k;endy说明：若用sum函数，本题可改写为：K=

17、1:10; x=1./2.K; y=sum(x) nkk121或者：n=10; k=1; term=1/2; y=term;for i=2:n term=term/2; y=y+term;endy 练习已知y= ,求y的值程序如下：n=100;y=0;for i=1:n y=y+(-1)(i+1)/i;endy思考：本题不用循环如何实现？（利用sum函数）10014131211或者：n=100; i=1; sig=1; y=1;for i=2:n sig=-sig; y=y+sig/i;endy 练习分别用循环语句和sum函数两种方法求解以下两题：(1)求(2)编写程序，计算的值（用input

18、语句输入n的值）100131nny) 12(7531ny例3-19 设 , 求 分析：为计算定积分我们将积分区间a,b分成n等分，则第i个分点为第i个小区间为 ，于是，当n充分大时6sin6cos)(xxxf20)(dxxfsbadxxf)(,1iixx1,.,1,) 1(ninabhhiaxihxfxfdxxfiixxii2)()()(11hxfxfdxxfdxxfniiinixxbaii1112)()()()(1（梯形公式）程序如下：a=0;b=2*pi;n=1000; h=(b-a)/n;x=a:h:b; %或x=linspace(a,b,n+1); f=cos(x-pi/6).*sin

19、(x+pi/6);y=0;for i=1:n s(i)=(f(i)+f(i+1)/2*h; y=y+s(i);endy思考本题不用循环如何实现？ 练习 编写程序，求定积分3021dxxxs例3-20 求100,200之间第一个能被13整除的整数。程序如下：for n=100:200 if rem(n,13)=0 break; endendn思考：不用循环，如何实现相同的功能？（提示：利用find函数）例3-22 一个整数各位数字的立方和等于这个数本身，则称该数为水仙花数。输出全部三位的水仙花数。程序如下：for m=100:999 m1=fix(m/100); %求m的百位数 r1=rem(m

20、,100); %m的后两位 m0=fix(r1/10); %m的十位数 m3=rem(r1,10) %m的个位数 if m13+m23+m33=m display(m) endend 循环的嵌套例3-24 编程：输入n，输出n阶Hilert矩阵说明：Hilbert矩阵的第i行第 j列元素为程序如下：N=input(N=); format rat ; H=zeros(N);for i=1:N for j=1:N H(i,j)=1/(i+j-1); endendH11,jihji例 设x,y,z均为正整数，下列不定方程组共有多少组解？求出它的所有正整数解。分析：根据题意， ， 我们用枚举法求解程序

21、：n=0; solutions=;for x=1:18 for y=1:18 z=20-x-y; 40016202520zyxzyx18,1zyx if z0 & 25*x+20*y+16*z=400 solutions =solutions; x,y,z; n=n+1; end %if end % for yend % for x display(方程共有 num2str(n) 组解)disp(solutions)3.5.2 while语句while语句的一般格式为： while while 条件表达式条件表达式 循环体语句循环体语句 endend 其执行过程为：若条件表达式为真（非零），则执行循环体语句，否则，跳出循环。每次执行循环体语句后，重新判断条件表达式是否为真（如果为真，则继续执行循环体语句，否则跳出循环）。重复以上过程，直至条件表达式为假(零）时，跳出循环。 break和continue命令另外，在执行循环体语句时，当执行到break 命令时，也跳出for循环或while 循环（注意：只跳出break所在的一层循环）。如果在循环体语句中遇到continue 语句，则停止执行剩余的循环体语句，转到下一次循环的开始执行（对于for语句，则给循