五Matlab编程入门

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1、,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,,,*,Matlab,,编程入门,1,Matlab 编程入门,,,Matlab,,编程简介,,Matlab,,作为一种广泛应用于科学计算的工具软件，不仅具有强大的数值计算、符号计算、矩阵运算能力和丰富的绘图功能，同时也具有和,C,、,FORTRAN,,等高级语言一样进行程序设计。,在,Matlab,,程序设计中，要充分利用,Matlab,,数据结构的特点，提高编程效率。,利用,Matlab,,的程序控制功能，可以将有关,Matlab,,命令编成程序存储在一个文件中,（,M,,文件,）,，然后在命令窗口中运行该文件，,Matl

2、ab,,就会自动依次执行文件中的命令，直到全部命令执行完毕。,2,,用,Matlab,,语言编写的程序称为,M,文件,。,,M,文件是由若干,Matlab,,命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法。事实上，,Matlab,,提供的内部函数以及各种工具箱，都是利用,Matlab,,语言开发的,M,文件。用户也可以结合自己的工作需要，开发自己的程序或工具箱。,,M,文件根据调用方式的不同可以分为两类：,,Script,：,脚本文件,/,命令文件,,Function,：,函数文件,M 文件,,,M,,文件以,.,m,,为扩展名。,3,,,M,,文件是一个文本文件，可以用任何文本

3、编辑器来建立和编辑，通常使用,Matlab,,自带的,M,,文件编辑器。,M 文件的建立与打开,,新建一个,M,文件,菜单操作,(,File, New  M-File,,),,命令操作,,(,edit,,M,文件名,),,命令按钮,,(,,快捷键,,),打开已有的,M,文件,菜单操作,,(,File, Open,,),,命令操作,(,edit,,M,文件名,),,命令按钮,,(,,快捷键,,),,双击,M,,文件,4,,选中,M,文件编辑器下拉菜单项,【Debug,：,Run】,，即可执行该文件。如果文件有错误，则会停在出错的指令行上，并在指令窗中指出错误的类型，和出错的位置,。,M,文

4、件编程基础,5,,,存盘要取文件名，通常保存到,\,matlab,\work\,目录中,.,,文件名要以,字母开头中间不含空格和标点符号,.,通常用拼音加数字，如：,zhuxu1,、,zx2,、,jixian-1,等,;,不能用数字和专用变量名，如,123,，,pi,，,ans,，,eps,，,matlab,等,.,文件名不能与程序中变量名一样,.(,能保存,,,运行出错,),,运行程序：点击工具条,Tools,中的,run,命令或在指令窗口输入程序名。其,运行结果或出错信息显示在指令窗口,，此时，用户应切换到指令窗口进行查看,.,,M,文件编写和运行,,6,,在命令窗口中输入,f2cs,，,

5、即可执行该,M,,文件。,例：,编写一个脚本文件将华氏温度转化为摄氏温度,脚本文件举例,,clear;,%,清除当前工作空间中的变量,,f=input(',Please input Fahrenheit temperature:,');,,c=5*(f-32)/9;,,fprintf('The centigrade temperature is %g\n',c);,新建一个,M,,文件,,f2cs.m,，,内容如下：,脚本文件运行后，文件中所产生的,所有变量都驻留在,Matlab,当前工作空间,，可以用,whos,,查看。,7,,关系运算,<,小于,<=,小于等于,>,大于,>=,大于等于,=

6、=,等于,~=,不等于,比较大小，如果结论是,真,则返回,1,，否则返回,0,注意,==,与,=,,的区别,关系操作符能用来比较两个,同样大小,的数组，或用来比较,一个数组和一个标量,，在后一种情况，标量和数组中的每一个元素相比较，比较结果与数组大小一样。,关系,运算符,8,,例：,关系运算举例,,>>,,2+2==4,>>,,2>3,>>,,A=[1 3 5; 2 0 6];,,>>,,B=[3 1 0; 2 4 6];,,>>,,A>=B,>>,,x=[5 0; 4 2];,,>>,,x<4,9,,&,与,(,Elementwise AND),|,或,(,Elementwise OR),~

7、,非,xor(x,y),异或,逻辑运算,,逻辑运算符,A,,&,,B,,等价于,and,(A,B),,A,,|,,B,,等价于,or,(A,B),,,~,,A,,等价于,not,(A),10,,运算对象,,与,或,非,异或,A,B,A&B,A|B,~,A,Xor(A,B),0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,0,逻辑运算表,,11,,all,(x),如果向量,X,,中,所有元素都非零,，则返回,1,，否则返回,0,若,x,为矩阵，则,any,,和,all,,按列运算，返回一个,0-1,向量,逻辑运算,,相关函数,any,(x),,如果向

8、量,X,,中,存在非零元素,，则返回,1,，否则返回,0,12,,isfinite,元素为有限值，返回真值,1,isinf,元素为无穷大，返回真值,1,isnan,元素为不定值，返回真值,1,isreal,参量无虚部，返回真值,1,isstr,参量为一个字符串，返回真值,1,isempty,参量为空，返回真值,1,一些测试函数,,13,,运算优先级,,高,低,14,,程序控制结构有三种：,顺序结构,、,选择结构,和,循环结构,。任何复杂的程序都由这三种基本结构组成。,顺序结构,M文件控制流,,按排列顺序依次执行各条语句，直到程序的最后。,这是最简单的一种程序结构，一般涉及数据的输入输出、数据

9、的计算或处理等。,程序,模块,1,程序模块,2,15,,例：,A=input,(,',Please input A: '),数据的输入：,input,A=input,(,提示信息),其中,提示信息,为字符串，,,该命令要求用户输入,A,,的值,(,可以是数或字符串,),数据输入 input,,A=input,(,提示信息,,,',s'),注：,此时输入的字符串,不要加单引号,！,如果是输入字符串，也可以使用下面的方法,name=input,(,',What,'',s your name?,',,,',s,',),例：,16,,数据输出 fprintf,,fprintf,(fid,format,

10、variables),按指定的,格式,将变量的值输出到指定的,文件,数据的输出：,fprintf,,fid,,为文件句柄，若缺省，则将变量的值输出到屏幕上,,,format,,用来指定数据输出时采用的格式，常见的有,%e,(,采用科学计算形式,),,%f,(,采用浮点数形式,),,%g,(,由系统自动选取上述两种格式之一,),,,,%s,(,输出字符串,),,,format,,中还可以使用一些特殊格式，如：,\n,,(,换行,),\t,,(,制表符,),\b,,(,退格,),,\\,,(,反斜杆,),,%%,,(,百分号,),,17,,数据输出 fprintf,,>>,,a=,',Hello,

11、',; b=2.4; c=100*pi;,,>>,,fprintf,(,',a=%s,b=%f,c=%e\n,',,,a,b,c),例：,,format,,中的输出格式要与输出变量一一对应,,可以没有输出变量,>>,,fprintf,(,',,Today is Monday\n,',),例：,18,,选择结构,是根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。,Matlab,,用于实现选择结构的语句有,if,,语句,和,switch,,语句,。,选择结构,,条件,程序模块1,成立,不成立,程序模块2,19,,单分支结构,if,expression,,（,条件）,,,statements （,语

12、句组）,,end,if 条件语句,,if,expression （,条件）,,,statements1（,语句组1）,,else,,,statements2（,语句组2）,,end,双分支结构,20,,if,expression1,（,条件,1,）,,,statements1（,语句组,1）,,elseif,expression2 （,条件,2,）,,,statements2（,语句组,2）,,... ...,,,elseif,expressionm （,条件,m,）,,,statementsm（,语句组,m,）,,else,,,statements（,语句组,）,,end,多分支结构,if

13、条件语句,,21,,将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出,-if,实现,,clear,,n=input(',输入,n= ');,,if n>=90,,r='A',,elseif n>=80,,r='B',,elseif n>=70,,r='C',,elseif n>=60,,r='D',,else,,r='E',,end,运行结果：,,输入,n= 87,,r =,,B,条件,1,语句组,1,条件,2,是,语句组,2,是,否,条件,n,语句组,n,语句组,n+1,否,否,是,if 语句举例,,22,,根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句。,switch,expression （,表达式）

14、,,case,value1 （,表达式1）,,,statement1（,语句组1）,,case,value2 （,表达式2）,,,statement2（,语句组2）,,... ...,,case,valuem,,（,表达式,m）,,,statementm（,语句组,m）,,otherwise,,,statement （,语句组）,,end,switch 语句,,23,,,Matlab,,首先计算,expression,的值，然后将它依次与各个,case,指令后的检测值进行比较，当比较结果为真时，就执行相应的语句组，然后跳出,switch,结构。,,switch,后面的表达式,expressio

15、n,的值可以是一个标量或字符串。,switch 语句,,,otherwise,指令可以不出现。,如果所有的比较结果都为假，则执行,otherwise,后面的语句组，然后跳出,switch,结构。,24,,clear,n=input(',输入,n= ');,,switch fix(n/10),,,case {10,9},,r='A',,case 8,,r='B',,case 7,,r='C',,case 6,,r='D',,otherwise,,r='E',,end,25,,循环结构,是按照给定的条件，重复执行指定的语句。,Matlab,用于实现循环结构的语句有,for,语句,和,while,语

16、句,循环结构,,程序模块,不成立,成立,条件,26,,for,variable=expression,,,statement（,循环体,）,,end,循环变量,,表达式,expression,,可以是行向量，也可以是矩阵,for 循环,,clear;,,y=0; n=100;,,for,k=1:n,,,y=y+1/(2*k-1);,,end,例：,已知,，当,n,=100,时，求,y,的值,27,,循环语句可以嵌套使用,while 循环,,while,expression,（,条件,）,,,statement（,循环体,）,,end,不能在,for,循环体,内改变循环变量的值,为了提高代码的运

17、行效率，应尽可能提高代码的向量化程度，避免,,for,循环,的使用,如果预先就知道循环的次数，则可以采用,for,循环,；否则，如果预先无法确定循环的次数，则可以使用,while,循环,。,28,,【,例,】,使用,while,结构计算,1+2+3+…+100,,。,clear,,sum=0; i=0;,,while i<100,,i=i+1;,,sum=sum+i;,,end,,i,,sum,i =,,100,,ans =,,5050,执行结果为,clear,,sum=0;,,for i=1:100,,sum=sum+i;,,end,,i,,sum,29,,,break,,和,,contin

18、ue,,break,,语句用于,终止循环,的执行，即跳出最内层循环,,,continue,,语句用于结束,本次循环,，进行下一次循环,,,break,,和,continue,,一般与,if,,语句配合使用,其它流控制语句,,,return,,return,,语句用于,退出,正在运行的脚本或函数，通常用在函数文件中。,30,,function,,输出形参列表,=函数名,(,输入形参列表,),,%,注释说明部分,(,可选,),,函数体语句,(必须),,第一行为,引导行,，表示该,M,文件是函数文件,,函数名的命名规则与变量名相同,(,必须以字母开头,,),,当输出行参多于一个时，用,方括号,括起来

19、,,函数必须是一个,单独的,M,文件,,函数,文件名必须与函数名一致,,以,百分号,开始的语句为,注释语句,函数文件,,函数文件由,function,,语句引导,31,,,例 编写函数文件求半径为,r,的圆的面积和周长,,,,function [s,p]=fcircle(r),,%FCIRCLE 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;,,,,,以上函数文件以文件名,fcircle.m,存入,c:\matlab7\work,下

20、，然后在,MATLAB,命令窗口调用该函数：,,,[s,p]=fcircle(10),函数文件举例,,32,,函数调用的一般格式,输出实参列表,=函数名,(,输入实参列表,),函数调用时，,实参的顺序,应与函数定义时的,形参的顺序,一致。,,函数可以,嵌套调用,，即一个函数可以被其它函数调用，甚至可以被它自身调用，此时称为,递归调用,。,,函数所传递的参数具有可调性，,Matlab,,用两个永久变量,nargin,,和,nargout,,分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。,函数调用,,33,,%,,函数文件,factor.m,,function,f=,factor,(n),,if

21、 (n<=1),,f=1;,,else,,f=n*,factor,(n-1);,,end,% main.m,,%,计算,,s=1!+2!+3!+4!+5!,,%,,s=0;,,for i=1:5,,s=s+,factor,(i);,,end,,fprintf,(' s=%g \n',s),例：利用函数的递归调用计算,n,!,递归函数举例,,34,,子函数,,function,[avg, med] =,ex4subfun,(x),%,主函数,,,n =,length,(x);,,avg =,mean,(x, n);,,med =,median,(x, n);,,,function,a =,mea

22、n,(x, n),%,子函数,,a = sum(x)/n;,,,function,m =,median,(x, n),%,子函数,,x =,sort,(x);,,if rem(n, 2) == 1,,m = x((n+1)/2);,,else,,m = (x(n/2)+x(n/2+1))/2;,,end,35,,函数通过,输入和输出参数,与其它,M,文件进行数据传递。,当函数调用完毕后，该函数文件中定义的所有局部变量都将被释放，即,全部被清除,。,如果在若干个,M,文件中，,都把某个变量定义为全局变量,，则这些函数将公共使用这一变量,。,所有函数都可以对它进行存取和修改操作。,,函数文件中的变

23、量都是,局部,的，即一个函数文件中定义的变量不能被另一个函数文件或其它,M,文件使用。,全局变量与局部变量,,定义全局变量是,M,文件间传递信息的一种手段。,36,,变量名列表中的各个变量,用空格隔开,，不能用逗号！,全局变量给函数间的数据传递带来了方便，但却破坏了函数对变量的封装，降低了程序的可读性，因而,在结构化程序设计中，全局变量是不受欢迎的,。特别是当程序较大，子程序较多时，全局变量将个程序调试和维护带来不便，故不提倡使用全局变量。,global,,变量名列表,全局变量的定义,,37,,程序示例,,clear;,,global a b,,a=1;,,b=3;,,y=,mysquares

24、um,(a,b);,,fprintf(' a=%g, b=%g \n',a,b);,,z=,myproduct,(a,b);,,fprintf(' a=%g, b=%g\n',a,b);,function,square_sum=,mysquaresum,(x,y),,square_sum=x^2 + y^2;,function,product=,myproduct,(x,y),,global,a,,product=x*y;,,a=x+y;,38,,子函数,,,函数文件中可以含有一个或多个子函数,,,子函数由,function,,语句引导,,主函数必须位于最前面，子函数出现的次序任意,,子函数只能被主函数和位于同一个函数文件中的其它子函数调用,,除了用,global,,定义的全局变量外，子函数中的变量都是局部变量，子函数与主函数及其它子函数之间通过输入、输出参数进行数据传递,调用一个函数时，,Matlab,,会首先检查该函数是否为一个子函数。,39,,Matlab,命令执行过程,输入,,china,输出变量,,china,的值,变量？,执行该,,内部函数,当前目录中有,,china.m,？,内联函数？,搜索路径中有,,china.m,？,否,执行该,,M,文件,执行该,,M,文件,报错！,子函数？,,私有函数？,执行该,,M,文件,是,是,是,是,是,否,否,40,,