xin第3章MATLAB程序设计

1、第3章 MATLAB程序设计MATLAB常用数学函数 MATLAB提供了许多数学函数，函数的自变量规定为矩阵变量，运算法则是将函数逐项作用于矩阵的元素上，因而运算的结果是一个与自变量同维数的矩阵。函数使用说明：取整函数fix（向零）、floor（-）、ceil（+ ）、round（四舍五入）三角函数sin(正弦)，cos（余弦）,tan（正切）,cot（余切），sec（正割）,csc（余割）对数函数:log2： 以2为底的对数log： 以e为底的对数log10：以10为底的对数反三角函数：asin, acos , atan , acot , asec , acsc幂函数pow2(5):2的5次

2、方sqrt(4):4开平方指数函数：exp(3):自然对数e的3次方其他函数abs(x):实数取绝对值，复数求模rem(x,y):除后取余数gcd(x,y):最大公约数lcm(x,y):最小公倍数randint(m,n,min.max):在区间minmax之间产生m*n的整数随机矩阵。 数据的输入，输出格式1.Input函数调用格式：变量名=input（提示信息，选项）； 例： input(qing shu ru yi ge shu:,s)qing shu ru yi ge shu:123ans =1232.disp函数disp（输出项）注意：输出项可以是字符串也可以是矩阵例：disp（nih

3、ao）nihao3.暂停程序Pause（n）n是一个常数，便是延迟多少秒Ctrl+c强行中止程序运行3.1 M文件3.1.1 M文件概述 用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。 M文件可以根据调用方式的不同分为两类： 命令文件(Script File) 函数文件(Function File)。命令文件:是一系列命令行的堆积或集合,系统执行命令文件的效果与在命令窗口一条条输入这些命令的效果是相同的.函数文件是为了计算过程中参数的传递,程序的嵌套调用而编写的m文件.两者的区别: 1.命令文件不用输入任何参数,也不返回输出参数,系统只是按给定的指令一条条执行下去;而函数文件则要求有用户输入参数,

4、经过计算机运行以后再给出某些参数. 2. 命令文件的运行过程中的变量会出现在工作空间窗口，而函数文件不会出现中间过程，只有结果。例 分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c。程序1： 步骤一:首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盘。clear; %清除工作空间中的变量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9步骤二:然后在MATLAB的命令窗口中输入f2c，将会执行该命令文件，执行情况为：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.7778注意:1.调用该m文件是时,在命令窗口输入文件

5、名即可. 2.M文件保存时候,文件名不能以数字开头,也不要用汉字命名例:ClearA=1 2 ; 3 4;B=4 5;7 8;C=A*B;D=A/B;E=AB;程序2：首先建立函数文件f2c.m。function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9;然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。clear;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y)输出情况为：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.1111注意: 1.创建函数文件格式: function 输出参数列表=函数文件名(

6、输入参数)调用格式: 输出参数列表=函数文件名(实参) 2.保存时候的文件名和函数名一致例如: function r,t=comvalue(x,y) r=x+y; t=x-y;/调用格式r,t=comvalue(2,3)r = 5t =-13.1.2 M文件的建立与打开 M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。1建立新的M文件 为建立新的M文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法： (1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。

7、 (2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。 (3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。2打开已有的M文件 打开已有的M文件，也有3种方法： (1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中选中所需打开的M文件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。 (2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：edit +文件名，或 open+

8、文件名 则打开指定的M文件。 (3) 命令按钮操作。单击MATLAB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M文件。3.2 程序控制结构3.2.1 选择结构1if语句 在MATLAB中，if语句有3种格式。 (1) 单分支if语句： if 条件 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 语句组1 else 语句组2 end 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. 计算分段

9、函数的值。 程序如下：x=input(请输入x的值:);if x=A & c=a& c=0& c 0) sum mean=sum/cntend3break语句和continue语句 与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句。break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。continue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，继续下一次循环。例 求100，200之间第一个能被21整除的整数。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 cont

10、inueelse disp(n)breakendend4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，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。 3.3 函数文件 3.3.1 函数文件的基本结构 函数文件由function语句引导，其基本结构为： function 输出形参表=函数名(输入形参表) 注释说明部分 函数体语句 其中以function开头的一行为引导行，表示该M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。 例 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： func

11、tion 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s=pi*r*r;p=2*pi*r;3.3.2 函数调用函数调用的一般格式是： 输出实参表=函数名(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，然后再执行函数的功能。 例 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)之间的转换。（在命令文件main.m中调用函数文件tran

12、.m） 函数文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(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);rhotheta 在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。 例 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(n-1)!，这时可采用递归调用。递归调

13、用函数文件factor.m如下：function f=factor(n)if n fout=ch(5)fout = 5 fout=ch(5,10)fout = 15 fout=ch(5,10,20)fout = 500 fout,fout2=ch(5,10)fout =kkkfout2=mmm3.3.4 全局变量与局部变量全局变量用global命令定义，格式为：global 变量名 例 全局变量应用示例。 先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y)global A Bf=A*x+B*y; 在命令窗口中输入：global A BA=1;B=2

14、;s=wadd(1,2)测定程序执行时间tic：启动秒表toc：停止秒表默认返回变量是elapsed_time例如：ticA=magic(100)toc加快程序执行的方法：1.避免使用循环matlab 不足是在对矩阵中单个元素进行循环操作运算时速度很慢，因此编程时，尽量对矩阵或向量编程。若必须使用多重循环时，尽量在循环的内层执行次数多，外层执行次数少的2.定义大矩阵时，先用内部函数定义维数，再进行赋值3.优先使用内部函数，4.考虑接口语言，c或fortran等 3.4 程序举例例 猜数游戏。首先由计算机产生一个1,100之间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数。根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示“High”，小于则显示“Low”，等于