MATLAB程序设计及应用实例

5.1MATLAB程序设计5.2应用实例第5章MATLAB程序设计及应用5.1MATLAB程序设计5.1.1M文件5.1.2脚本文件和函数文件5.1.5数据的输入输出5.1.3选择结构5.1.4循环结构5.1.6M文件调试5.1.1M文件例建立一个命令文件将变量a,b的值互换，然后运行该命令文件。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;ab然后在MATLAB的命令窗口中输入exch，将会执行该命令文件。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.M文件的分类P1164.1.2内容分类：脚本文件(ScriptFile)和函数文件(FunctionFile)。主要区别。M文件的建立与编辑M文件的基本结构函数定义行H1行对程序的总体介绍函数说明对程序详细描述程序主体注释解释程序功能的文字说明：除程序主体外，其他部分以%开头。P116实例1脚本文件没有输入和输出由一系列指令组成可在命令窗口直接运行产生的所有变量存储在workspace中。例exam5_1.m。5.1.2脚本文件和函数文件(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2函数文件函数文件的格式说明(1)关于函数文件名:函数文件名与函数名也可以不相同（一般设为相同！）。当两者不同时，MATLAB将忽略函数名而确认函数文件名，因此调用时使用函数文件名。(2)关于注释说明部分。注释说明包括三部分内容：①紧随函数文件引导行之后以%开头的第一注释行。②第一注释行及之后连续的注释行。③与在线帮助文本相隔一空行的注释行。(1)函数文件的基本结构函数调用的一般格式：[输出实参表]=函数名(输入实参表)注意：等号左边是方括号，右边输入参数用括号（2）函数文件的调用例5.1编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长function[s,p]=fcircle(r)%FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%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\mas下，然后在MATLAB命令窗口调用该函数：[s,p]=fcircle(10)函数的递归调用例：利用递归调用函数文件factor.m：functionf=factor(n)ifn=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;end在命令文件main5_1.m中调用函数文件factor.m求s=1!+2!+3!+4!+5!。（2）函数文件的调用函数所传递参数的可调性在调用函数时，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。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理例：nargin用法示例（2）函数文件的调用函数文件examp.m：functionfout=charray(a,b,c)ifnargin==1fout=a;elseifnargin==2fout=a+b;elseifnargin==3fout=(a*b*c)/2;end命令文件main5_2.m：x=[1:3];y=[1;2;3];examp(x)examp(x,y')examp(x,y,3)（2）函数文件的调用全局变量用命令global定义。函数文件的内部变量是局部的，与其他函数文件及MATLAB工作空间相互隔离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。functionf=wadd(x,y)globalALPHABETAf=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入：globalALPHABETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)（3）全局变量和局部变量5.1.3数据的输入输出指令input函数disp函数pause函数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。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('Whatisyourname?','s')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。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5.2求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。例求一元二次方程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),(-b-sqrt(d))/(2*a)];disp(['x1=',num2str(x(1)),',x2=',num2str(x(2))]);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。若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。pause函数5.1.4选择结构-if语句if语句在MATLAB中，if语句有3种格式。switch语句try语句语句格式为：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1.单分支if语句双分支if语句格式为：if条件语句组1else语句组2end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。2.双分支if语句例计算分段函数值程序如下：x=input('请输入x的值:');ifx==10y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1);elsey=x*sqrt(x+sqrt(x));endy多分支if语句格式为：if条件1语句组1elseif条件2语句组2……elseif条件m语句组melse语句组m+1end3.多分支if语句例5.2输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。程序如下：c=input('请输入一个字符','s');ifc='A'&c='Z'disp(setstr(abs(c)+1));elseifc='a'&c='z'disp(setstr(abs(c)-1));elseifc='0'&c='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end3.多分支if语句5.1.4选择结构-switch语句switch语句其语句格式为：switch表达式case值1语句组1case值2语句组2……case值m语句组motherwise语句组m+1end例某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，已知打折标准，求所售商品的实际销售价格程序如下：price=input('请输入商品价格');switchfix(price/100)case{0,1}rate=0;case{2,3,4}rate=3/100;casenum2cell(5:9)rate=5/100;casenum2cell(10:24)rate=8/100;casenum2cell(25:49)rate=10/100;otherwiserate=14/100;endprice=price*(1-rate)5.1.4选择结构-switch语句5.1.4选择结构-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。这种试探性执行语句是其他高级语言所没有的。5.1.4选择结构-try语句例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程序如下：main5_3.mA=[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5.1.5循环结构循环语句for语句while语句循环的嵌套5.1.5循环结构-for语句1.for语句语句格式为：for循环变量=表达式1:表达式2:表达式3循环体语句endfor语句更一般的格式：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。实际上，“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)，因而列向量是单个数据。5.1.5循环结构-for语句例已知5个学生4门功课的成绩，求每名学生的总成绩程序如下：s=0;a=[65,76,56,78;98,83,74,85;76,67,78,79;98,58,42,73;67,89,76,87];fork=as=s+k;enddisp(s);5.1.5循环结构-for语句5.1.5循环结构-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其他常用指令ContinueBreakcontinue命令通常用于for或while循环语句中,与if语句一起使用,达到跳过本次循环,去执行下一轮循环的目的分析下列程序，说明运行结果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi2continue%当if条件满足时不再执行后面语句，跳出本次循环。enda=a+2%当i2时不执行该语句end运行结果:a=7b=9i2a=7b=9break命令通常用于for或while循环语句中,与if语句一起使用,中止本次循环,跳出最内层循环分析下列程序，说明运行结果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi2break%当if条件满足时不再执行循环enda=a+2end运行结果:a=7b=9i2a=3b=6程序流控制语句•return指令终止当前的命令序列，把控制返回到调用函数或键盘。•keyboard把“控制权”交给键盘。•error和warning显示出错和警告信息。5.1.5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。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，处于外部的循环叫作外循环。在设计多重循环时，要特别注意内、外循环之间的关系，以及各语句放置的位置，不要搞错。补充：1Matlab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2MATLAB程序设计原则和技巧1、％后面的内容是程序的注解，要善于运用注解使程序更具可读性。2、养成在主程序开头用clear指令清除变量的习惯，以消除工作空间中其他变量对程序运行的影响。但注意在子程序中不要用clear。3、参数值要集中放在程序的开始部分，以便维护。要充分利用MATLAB工具箱提供的指令来执行所要进行的运算，在语句行之后输入分号