MATLAB_程序設(shè)計(jì)——函數(shù)文件和程序調(diào)試ppt課件

1、Hefei University of TechnologyInstitute of Sound and Vibration ResearchMATLAB 函數(shù)文件和程序調(diào)試函數(shù)文件和程序調(diào)試2MM文本文件介紹文本文件介紹 MATLAB編寫的程序編寫的程序文件文件稱為稱為M文件，文件，M文件有腳本文件和函數(shù)文件兩種。文件有腳本文件和函數(shù)文件兩種。 腳本文件（腳本文件（ M-script ）不需要輸入?yún)?shù)，也不輸出參數(shù)，按照文件中制定的順序執(zhí)行命令）不需要輸入?yún)?shù)，也不輸出參數(shù)，按照文件中制定的順序執(zhí)行命令序列。序列。腳本文件適合于小規(guī)模運(yùn)算。腳本文件適合于小規(guī)模運(yùn)算。 函數(shù)文件接受其他數(shù)據(jù)為輸

2、入?yún)?shù)，并且可以返回?cái)?shù)據(jù)。函數(shù)函數(shù)文件接受其他數(shù)據(jù)為輸入?yún)?shù)，并且可以返回?cái)?shù)據(jù)。函數(shù)是是MATLAB編程的主流方法。編程的主流方法。3腳本腳本MM文件介紹文件介紹 腳本腳本M文件通常僅僅由文件通常僅僅由M文件正文和注釋部分構(gòu)成。正文主要是實(shí)現(xiàn)功能，注釋則是給出代文件正文和注釋部分構(gòu)成。正文主要是實(shí)現(xiàn)功能，注釋則是給出代碼說明。碼說明。例：例： g=0: 0.5: 20; %產(chǎn)生產(chǎn)生 一維向量一維向量 x=sin(g); % 計(jì)算正弦值計(jì)算正弦值 y=cos(g); % 計(jì)算余弦值計(jì)算余弦值 z=x; y; 保存腳本文件時按照保存腳本文件時按照MATLAB標(biāo)識符的要求起文件名標(biāo)識符的要求起文件名

3、 腳本文件的運(yùn)行有兩種方式：腳本文件的運(yùn)行有兩種方式：1. 在命令窗口中鍵入文件名；在命令窗口中鍵入文件名； 2. 在在M文件編輯窗口點(diǎn)擊文件編輯窗口點(diǎn)擊Debug菜單菜單的的Run，或者使用快捷鍵，或者使用快捷鍵F5。4函數(shù)函數(shù)MM文件介紹文件介紹 函數(shù)函數(shù)M文件由文件由function語句引導(dǎo)，格式為：語句引導(dǎo)，格式為： function 輸出形參列表輸出形參列表= 函數(shù)名（輸入形參列表）函數(shù)名（輸入形參列表） %注釋說明部分（可選）注釋說明部分（可選） 函數(shù)體語句函數(shù)體語句 （必須）（必須）注意：注意： 第一行為引導(dǎo)行，表示該第一行為引導(dǎo)行，表示該M文件是函數(shù)文件文件是函數(shù)文件 函數(shù)名的

4、命名規(guī)則與變量名相同函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同( 必須以字母開頭必須以字母開頭) 當(dāng)輸出形參多于一個時，用方括號括起來當(dāng)輸出形參多于一個時，用方括號括起來1. 函數(shù)必須是一個單獨(dú)的函數(shù)必須是一個單獨(dú)的M文件文件, 函數(shù)文件名建議與函數(shù)名一致，通常為函數(shù)名函數(shù)文件名建議與函數(shù)名一致，通常為函數(shù)名.m,不一致時以文件不一致時以文件名為準(zhǔn)。名為準(zhǔn)。5函數(shù)函數(shù)MM文件介紹文件介紹形參形參 全稱為全稱為“形式參數(shù)形式參數(shù)” 由于它不是實(shí)際存在變量，所以又稱虛擬變量。形參是在定義函數(shù)的時候使用由于它不是實(shí)際存在變量，所以又稱虛擬變量。形參是在定義函數(shù)的時候使用的參數(shù)的參數(shù), ,目的是用來接收調(diào)用該函數(shù)時

5、傳入的參數(shù)。目的是用來接收調(diào)用該函數(shù)時傳入的參數(shù)。 形參也可以理解為函數(shù)的自變量，其初值來源于函數(shù)的調(diào)用。只有在程序執(zhí)行過程中調(diào)用了函數(shù)，形參也可以理解為函數(shù)的自變量，其初值來源于函數(shù)的調(diào)用。只有在程序執(zhí)行過程中調(diào)用了函數(shù)，形參才有可能得到具體的值，并參與運(yùn)算求得函數(shù)值。形參才有可能得到具體的值，并參與運(yùn)算求得函數(shù)值。 形參在整個函數(shù)體內(nèi)都可以使用，形參在整個函數(shù)體內(nèi)都可以使用， 離開該函數(shù)則不能使用。離開該函數(shù)則不能使用。6函數(shù)函數(shù)MM文件介紹文件介紹%注釋說明部分（可選）注釋說明部分（可選） 第一注釋行為大寫的函數(shù)文件名和函數(shù)功能簡要描述，供第一注釋行為大寫的函數(shù)文件名和函數(shù)功能簡要描述，

6、供lookfor和和help使用使用 第一注釋行之后為函數(shù)輸入第一注釋行之后為函數(shù)輸入/輸出參數(shù)的含義及調(diào)用格式說明等信息，構(gòu)成全部在線幫助文本輸出參數(shù)的含義及調(diào)用格式說明等信息，構(gòu)成全部在線幫助文本 在線幫助文本后空一行在線幫助文本后空一行 空一行之后的注釋行，包括文件編寫和修改的信息，用于軟件檔案管理空一行之后的注釋行，包括文件編寫和修改的信息，用于軟件檔案管理7函數(shù)函數(shù)MM文件舉例文件舉例 編寫函數(shù)文件計(jì)算圓柱體的表面積和體積編寫函數(shù)文件計(jì)算圓柱體的表面積和體積function s, v=colume (r, h) s=2*r*pi*h + 2*pi*r2; % calculate th

7、e surface area v=pi*r2*h; % calculate the volume注意：注意：當(dāng)函數(shù)具有多個輸出變量時，則以方括號括起當(dāng)函數(shù)具有多個輸出變量時，則以方括號括起當(dāng)函數(shù)不含輸出變量時，則直接略去輸出部分或采用空方括號表示。當(dāng)函數(shù)不含輸出變量時，則直接略去輸出部分或采用空方括號表示。% r is the radius of the colume% h is the height of the colume 注釋注釋8函數(shù)的調(diào)用函數(shù)的調(diào)用 函數(shù)文件不能直接運(yùn)行，要以函數(shù)調(diào)用的方式來調(diào)用，調(diào)用一般格式：函數(shù)文件不能直接運(yùn)行，要以函數(shù)調(diào)用的方式來調(diào)用，調(diào)用一般格式： 實(shí)參必須

8、有確定的值。實(shí)參必須有確定的值。 函數(shù)調(diào)用時，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形參，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。函數(shù)調(diào)用時，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形參，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。 函數(shù)調(diào)用時，實(shí)參的順序和個數(shù)應(yīng)與函數(shù)定義時的形參的順序和個數(shù)一致。函數(shù)調(diào)用時，實(shí)參的順序和個數(shù)應(yīng)與函數(shù)定義時的形參的順序和個數(shù)一致。 函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的。即只能把實(shí)參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地函數(shù)調(diào)用中發(fā)生的數(shù)據(jù)傳送是單向的。即只能把實(shí)參的值傳送給形參，而不能把形參的值反向地傳送給實(shí)參。傳送給實(shí)參。 輸出實(shí)參列表輸出實(shí)參列表 = 函數(shù)名函數(shù)名(輸入實(shí)參列表輸入實(shí)參列表)9函數(shù)的調(diào)

9、用函數(shù)的調(diào)用 例：例： s, v=colume (1, 1)； 或者或者 r=1; h=1; s, v=colume (r, h);10函數(shù)變量函數(shù)變量 工作區(qū)工作區(qū) MATLAB將每個變量保存在一塊內(nèi)存空間中，這個空間稱為工作區(qū)。主工作區(qū)包括所有通過命令將每個變量保存在一塊內(nèi)存空間中，這個空間稱為工作區(qū)。主工作區(qū)包括所有通過命令窗口創(chuàng)建的變量和腳本文件運(yùn)行生成的變量。腳本文件沒有獨(dú)立的工作區(qū)，而每個函數(shù)都擁有獨(dú)立窗口創(chuàng)建的變量和腳本文件運(yùn)行生成的變量。腳本文件沒有獨(dú)立的工作區(qū)，而每個函數(shù)都擁有獨(dú)立的工作區(qū)，將該函數(shù)的所有變量都保存在該獨(dú)立的工作區(qū)中。的工作區(qū)，將該函數(shù)的所有變量都保存在該獨(dú)立

10、的工作區(qū)中。 根據(jù)變量的作用工作區(qū)，函數(shù)變量主要分為以下兩種：根據(jù)變量的作用工作區(qū)，函數(shù)變量主要分為以下兩種： 局部變量局部變量 全局變量全局變量11函數(shù)變量函數(shù)變量局部變量局部變量局部變量：局部變量： 每個函數(shù)都有自己的局部變量，這些變量存儲在該函數(shù)獨(dú)立的工作區(qū)中，與其他函數(shù)的變量及主每個函數(shù)都有自己的局部變量，這些變量存儲在該函數(shù)獨(dú)立的工作區(qū)中，與其他函數(shù)的變量及主工作區(qū)中的變量分開存儲。當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束時，這些變量隨之刪除，不保存在內(nèi)存中。并且，除了工作區(qū)中的變量分開存儲。當(dāng)函數(shù)調(diào)用結(jié)束時，這些變量隨之刪除，不保存在內(nèi)存中。并且，除了函數(shù)返回值，該函數(shù)不改變工作區(qū)中其他變量的值。函數(shù)返回值

11、，該函數(shù)不改變工作區(qū)中其他變量的值。 腳本文件沒有獨(dú)立的工作區(qū)，當(dāng)通過命令窗口調(diào)用腳本文件時，腳本文件分享主工作區(qū)，當(dāng)函數(shù)腳本文件沒有獨(dú)立的工作區(qū)，當(dāng)通過命令窗口調(diào)用腳本文件時，腳本文件分享主工作區(qū)，當(dāng)函數(shù)調(diào)用腳本文件時，腳本文件分享主調(diào)函數(shù)的工作區(qū)。需要注意的是，如果腳本中改變了工作區(qū)中變調(diào)用腳本文件時，腳本文件分享主調(diào)函數(shù)的工作區(qū)。需要注意的是，如果腳本中改變了工作區(qū)中變量的值，則在腳本文件調(diào)用結(jié)束后，該變量的值發(fā)生改變。量的值，則在腳本文件調(diào)用結(jié)束后，該變量的值發(fā)生改變。 在函數(shù)中，變量默認(rèn)為局部變量。在函數(shù)中，變量默認(rèn)為局部變量。12函數(shù)變量函數(shù)變量全局變量全局變量全局變量全局變量局部

12、變量只在一個工作區(qū)內(nèi)有效，無論是函數(shù)工作區(qū)還是局部變量只在一個工作區(qū)內(nèi)有效，無論是函數(shù)工作區(qū)還是 MATLAB 主工作區(qū)。與局部變量不同，主工作區(qū)。與局部變量不同，全局變量可以在定義該變量在全部工作區(qū)中有效。當(dāng)在一個工作區(qū)內(nèi)改變該變量的值時，該變量全局變量可以在定義該變量在全部工作區(qū)中有效。當(dāng)在一個工作區(qū)內(nèi)改變該變量的值時，該變量在其他工作區(qū)中的變量同時改變。在其他工作區(qū)中的變量同時改變。 任何函數(shù)如果需要使用全局變量，則必須首先聲明，聲明格式為：任何函數(shù)如果需要使用全局變量，則必須首先聲明，聲明格式為：global 變量名變量名1 變量名變量名2 變量名列表中的各個變量用空格隔開，不能用逗號

13、！變量名列表中的各個變量用空格隔開，不能用逗號！13函數(shù)變量函數(shù)變量全局變量全局變量 定義全局變量是定義全局變量是M文件間傳遞信息的一種手段。文件間傳遞信息的一種手段。 全局變量給函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞帶來了方便，但卻破壞了函數(shù)對變量的封裝，降低了程序的可讀性，全局變量給函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞帶來了方便，但卻破壞了函數(shù)對變量的封裝，降低了程序的可讀性，因而在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中，全局變量是不受歡迎的。特別是當(dāng)程序較大，子程序較多時，全局變量因而在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中，全局變量是不受歡迎的。特別是當(dāng)程序較大，子程序較多時，全局變量將個程序調(diào)試和維護(hù)帶來不便，故不提倡使用全局變量。將個程序調(diào)試和維護(hù)帶來不便，故不提倡

14、使用全局變量。14函數(shù)類型函數(shù)類型 主函數(shù)主函數(shù) 子函數(shù)子函數(shù) 嵌套函數(shù)嵌套函數(shù)15函數(shù)類型函數(shù)類型主函數(shù)主函數(shù) 通常每個通常每個 M 文件中的第一個函數(shù)為主函數(shù)，主函數(shù)可以被該文件之外的其他函數(shù)調(diào)用，而子函文件中的第一個函數(shù)為主函數(shù)，主函數(shù)可以被該文件之外的其他函數(shù)調(diào)用，而子函數(shù)只能被該文件內(nèi)的函數(shù)調(diào)用。主函數(shù)的調(diào)用通過存儲該函數(shù)的數(shù)只能被該文件內(nèi)的函數(shù)調(diào)用。主函數(shù)的調(diào)用通過存儲該函數(shù)的 M 文件的文件名調(diào)用。文件的文件名調(diào)用。16函數(shù)類型函數(shù)類型子函數(shù)子函數(shù) 一個一個 M 文件中可以包括多個函數(shù)，除主函數(shù)之外的其他函數(shù)稱為子函數(shù)。子函數(shù)只能被主函數(shù)或文件中可以包括多個函數(shù)，除主函數(shù)之外的其

15、他函數(shù)稱為子函數(shù)。子函數(shù)只能被主函數(shù)或該文件內(nèi)的其他子函數(shù)調(diào)用。每個子函數(shù)以函數(shù)定義語句開頭，直至下一個函數(shù)的定義或文件的結(jié)該文件內(nèi)的其他子函數(shù)調(diào)用。每個子函數(shù)以函數(shù)定義語句開頭，直至下一個函數(shù)的定義或文件的結(jié)尾。尾。 17函數(shù)類型函數(shù)類型嵌套函數(shù)嵌套函數(shù) 一個函數(shù)內(nèi)部可以定義其他的函數(shù)，這種內(nèi)部的函數(shù)稱作嵌套函數(shù)。一個函數(shù)內(nèi)部可以定義其他的函數(shù)，這種內(nèi)部的函數(shù)稱作嵌套函數(shù)。 定義嵌套函數(shù)時，只要在一個函數(shù)內(nèi)部直接定義即可。需要注意的是當(dāng)一個定義嵌套函數(shù)時，只要在一個函數(shù)內(nèi)部直接定義即可。需要注意的是當(dāng)一個 M文件中存在嵌套函文件中存在嵌套函數(shù)時，該文件內(nèi)的所有函數(shù)必須以數(shù)時，該文件內(nèi)的所有函

16、數(shù)必須以 end 結(jié)尾。結(jié)尾。 例例 嵌套函數(shù)的結(jié)構(gòu)嵌套函數(shù)的結(jié)構(gòu)function x = A(p1, p2). function y = B(p3) . end.end18函數(shù)類型函數(shù)類型嵌套函數(shù)嵌套函數(shù) 每個函數(shù)中可以嵌套多個函數(shù)。每個函數(shù)中可以嵌套多個函數(shù)。 多個平行嵌套函數(shù)多個平行嵌套函數(shù)function x = A(p1, p2). function y = B(p3) . end function z = C(p4) . end.end19函數(shù)類型函數(shù)類型嵌套函數(shù)嵌套函數(shù) 多層嵌套函數(shù)多層嵌套函數(shù)function x = A(p1, p2). function y = B(p3)

17、. function z = C(p4) . end . end.end 在這段程序中，函數(shù)在這段程序中，函數(shù) A 嵌套了函數(shù)嵌套了函數(shù) B，函數(shù)，函數(shù) B 嵌套了函數(shù)嵌套了函數(shù) C。20函數(shù)類型函數(shù)類型嵌套函數(shù)的調(diào)用嵌套函數(shù)的調(diào)用 一個嵌套函數(shù)可以被下列函數(shù)調(diào)用：一個嵌套函數(shù)可以被下列函數(shù)調(diào)用：（1）該嵌套函數(shù)的上一層函數(shù)；）該嵌套函數(shù)的上一層函數(shù)；（2）同一母函數(shù)下的同級嵌套函數(shù)；）同一母函數(shù)下的同級嵌套函數(shù)；（3）被任一低級別的函數(shù)調(diào)用。）被任一低級別的函數(shù)調(diào)用。21函數(shù)句柄函數(shù)句柄利用函數(shù)句柄可以實(shí)現(xiàn)對函數(shù)的間接操作，可以通過將函數(shù)句柄傳遞給其他函數(shù)實(shí)現(xiàn)對函數(shù)的操利用函數(shù)句柄可以實(shí)現(xiàn)對

18、函數(shù)的間接操作，可以通過將函數(shù)句柄傳遞給其他函數(shù)實(shí)現(xiàn)對函數(shù)的操作，也可以將函數(shù)句柄保存在變量中，留待以后調(diào)用操作。作，也可以將函數(shù)句柄保存在變量中，留待以后調(diào)用操作。函數(shù)句柄是通過函數(shù)句柄是通過 符號創(chuàng)建的，格式為：符號創(chuàng)建的，格式為：fhandle = functionname。例：例：求解方程求解方程ex-x=0 function fx=equation (x)fx=exp(x)-3*x; fzero(equation, 1) ； fminbnd(equation, 0，1) ； 22程序的調(diào)試程序的調(diào)試應(yīng)用程序的錯誤有兩類應(yīng)用程序的錯誤有兩類 語法錯誤語法錯誤 包括詞法或文法的錯誤，例如

19、函數(shù)名的拼寫錯誤、表達(dá)式書寫錯誤等。包括詞法或文法的錯誤，例如函數(shù)名的拼寫錯誤、表達(dá)式書寫錯誤等。 MATLAB能檢測出大多數(shù)該類錯誤，給出錯誤信息，并指出出錯的位置。能檢測出大多數(shù)該類錯誤，給出錯誤信息，并指出出錯的位置。 運(yùn)行時的錯誤運(yùn)行時的錯誤 程序的運(yùn)行結(jié)果有錯誤，這類錯誤也稱為程序邏輯錯誤。程序的運(yùn)行結(jié)果有錯誤，這類錯誤也稱為程序邏輯錯誤。 MATLAB系統(tǒng)對程序邏輯錯誤無能為力系統(tǒng)對程序邏輯錯誤無能為力23程序的調(diào)試程序的調(diào)試對于邏輯錯誤，可采用調(diào)試手段來發(fā)現(xiàn)對于邏輯錯誤，可采用調(diào)試手段來發(fā)現(xiàn)將程序執(zhí)行的中間結(jié)果輸出到命令窗口，以方便檢查；將程序執(zhí)行的中間結(jié)果輸出到命令窗口，以方便檢查； 去掉分號去掉分