第3章MATLAB程序设计.

第3章MATLAB程序设计M文件的概念与基本操作MATLAB程序控制结构MATLAB函数文件MATLAB程序举例MATLAB程序调试3.1M文件M文件：在matlab里可以将有关命令编成程序存储在一个文件中。文件扩展名是.m。随时使用。3.1.1M文件的分类根据调用方式的不同分为两类：命令文件(ScriptFile)和函数文件(FunctionFile)。所有的内部函数基本都是函数文件编写的程序两者区别(重要）：1.命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；函数文件可以带输入参数，也可以返回输出参数。2.命令文件对工作空间中的变量进行操作，文件中的所有命令的执行结果返回到工作工间中；函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕，这些变量被清除。3.命令文件可以直接运行(run)，在matlab命令窗口输入命令文件的名字，就会执行命令文件中的命令；函数文件不能直接运行，而要以函数调用的方式运行。特别注意3.1.2M文件的建立与打开1．建立新的M文件建立新的M文件，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。(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NewM-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。注意M文件名命名规则和变量一样，字母开始2．打开已有的M文件(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，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OpenFile命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。(4)直接双击M文件。例3-1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：首先建立命令文件并以文件名f1c.m存盘。clear;%清除工作空间中的变量f=80;c=5*(f-32)/9•在MATLAB的命令窗口中输入f1c，回车，执行该命令文件f1cc=•M文件窗口中点击运行命令（run），直接执行m文件注意变量是存在工作空间中注意如果这里加上分号，还会显示结果吗？程序2：首先建立函数文件f2c.m。functionc=f2c(f)c=5*(f-32)/9;在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。clearf2c(80)输出情况为？工作空间存在的变量？函数调用注意如果这里没有分号，结果会怎样？函数文件的开头格式3.2程序控制结构顺序；选择；循环结构3.2.1顺序结构1．数据的输入从键盘输入数据，使用input函数实现，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,省略时输入矩阵（或数）。注意：输入完数据后回车运行结果。m=input(‘1+3=’);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(‘What’‘syourname?’,'s');字符串用单引号括起来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。A=‘asdfg’;b=123;disp(A)disp(b)例3-2输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。建立M文件（命令文件），程序如下：x=input('Inputxplease.');y=input('Inputyplease.');z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);例:在M文件里编写程序，建立向量N=[1,2,3,4,5];利用向量N产生下列向量。（命令文件实现）A=[2,4,6,8,10];B=[1,1/4,1/9,1/16,1/25];3．程序的暂停暂停程序的执行可以使用pause函数，其调用格式为：pause(延迟秒数)如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行（转到命令窗口）。若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。3.2.2选择结构1．if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（end之后），若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句（end之后）。(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（end之后）。例3-4计算分段函数的值。程序如下（命令文件）：x=input('请输入x的值:');ifx0y=(x+sqrt(x))/2;elsey=x^2-x/2;endy运行一次程序，从键盘输入一个x值，回车查看结果，再运行一次程序，从键盘输入另一个x值，回车查看结果。(3)多分支if语句：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n;end语句用于实现多分支选择结构。例键盘输入两个数a，b，若两个数相等，则输出两个数的和；若a小于b，则输出a；若a大于b，输出b。a=input(‘请输入一个数');b=input(‘请输入一个数');ifa==bdisp(a+b);elseifabdisp(a);elsedisp(b);end2．switch语句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表达式case表达式1语句组1;case表达式2语句组2;……case表达式m语句组m;otherwise语句组n;endswitch子句后面表达式应为标量或字符串；case后面可以是标量、字符串或单元矩阵。当表达式的值等于表达式1的值时，执行语句组1，当表达式的值等于表达式2的值时，执行语句组2，…，当表达式的值等于表达式m的值时，执行语句组m，当表达式的值不等于case所列的表达式的值时，执行语句组n。当任意一个分支的语句执行完后，直接执行switch语句的下一句。switch子句后面表达式应为标量或字符串；case后面可以是标量、字符串或单元矩阵。如为单元矩阵时，表达式的值为单元矩阵中某一元素的值，就执行相应语句组。例3-6某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)：price200没有折扣200≤price5003%折扣500≤price10005%折扣1000≤price25008%折扣2500≤price500010%折扣5000≤price14%折扣输入所售商品的价格，求其实际销售价格。程序如下：price=input('请输入商品价格');switchfix(price/100)case{0,1}%价格小于200rate=0;case{2,3,4}%价格大于等于200但小于500rate=3/100;casenum2cell(5:9)%价格大于等于500但小于1000rate=5/100;casenum2cell(10:24)%价格大于等于1000但小于2500rate=8/100;casenum2cell(25:49)%价格大于等于2500但小于5000rate=10/100;otherwise%价格大于等于5000rate=14/100;endprice=price*(1-rate)%输出商品实际销售价格注意fix函数3．try语句语句格式为：try语句组1catch语句组2endtry语句先试探性执行语句组1，如果语句组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，并转去执行语句组2。例3-7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。p64程序如下：A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr%显示出错原因3.2.3循环结构1．for语句for语句的格式为：for循环变量=表达式1:表达式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3-9已知，当n=100时，求y的值。p66程序如下（命令文件）：y=0;n=100;fork=1:ny=y+1/(2*k-1);endy)12/(1...5/13/11ny例：建立函数文件，编写程序求下列表达式的值：调用函数，求出当n=10，20时的F值。（注：利用for循环实现求表达式的值）2221111...123Fn在实际MATLAB编程中，采用循环语句会降低其执行速度，可以采用矩阵实现循环，例3-9的程序可由下面的程序来代替：n=100;m=1:2:2*n-1;y=sum(1./m);yfor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3-10写出下列程序的执行结果。s=0;a=[1,2,3;4,5,6;7,8,9;10,11,12];fork=as=s+k;ends2．while语句while语句的一般格式为：while条件循环体语句；end其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环。例3-11从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们之和。67程序如下：sum=0;cnt=0;val=input('Enteranumber(endin0):');whileval~=0sum=sum+val;cnt=cnt+1;val=input('Enteranumber(endin0):');endifcnt0summean=sum/cntend3．break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。一般与if语句配合使用。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3-12求[100，200]之间第一个能被21整除的整数。程序如下：p68forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendn4．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。例写出下面程序性的运行结果a=[1,2,3;2,3,4;3,4,5];H=zeros(3,1);form=1:3s=0;fork=1:3s=s+a(m,k);endH(m,1)=s;endH3.3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，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。输入形参也可以含多个。都用逗号隔开。例3-14编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。p69函数文件如下：function[s,p]=fcircle(r)%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofa