第4章MATLAB程序設(shè)計(jì)ppt課件

1、第第4章章 MATLAB程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)4.1 M文件文件4.2 程序控制結(jié)構(gòu)程序控制結(jié)構(gòu)4.3 函數(shù)文件函數(shù)文件4.4 程序調(diào)試程序調(diào)試4.1 M文件文件4.1.1 M文件的分類文件的分類 用用MATLAB語言編寫的程序，稱為語言編寫的程序，稱為M文件。文件。M文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類：命令文件同分為兩類：命令文件(Script File)和和函數(shù)文件函數(shù)文件(Function File)。例例4.1 建立一個命令文件將變量建立一個命令文件將變量a,b的值互換，然后的值互換，然后運(yùn)行該命令文件。運(yùn)行該命令文件。 程序程序1：首先建立命令文件并以文件名首先建立

2、命令文件并以文件名exch.m存盤：存盤：clear;a=1:10;b=11,12,13,14;15,16,17,18;c=a;a=b;b=c;ab然后在然后在MATLAB的命令窗口中輸入的命令窗口中輸入exch，將會執(zhí)行，將會執(zhí)行該命令文件。該命令文件。 程序程序2：首先建立函數(shù)文件首先建立函數(shù)文件fexch.m：function a,b=exch(a,b)c=a;a=b;b=c;然后在然后在MATLAB的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件：的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件：clear;x=1:10;y=11,12,13,14;15,16,17,18;x,y=fexch(x,y)4.1.2 M文件的建立與打開文

3、件的建立與打開 M文件是一個文本文件，它可以用任何編文件是一個文本文件，它可以用任何編輯程序來建立和編輯，而一般常用且最為輯程序來建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。提供的文本編輯器。1建立新的建立新的M文件文件 為建立新的為建立新的M文件，啟動文件，啟動MATLAB文本編文本編輯器有輯器有3種方法：種方法： (1) 菜單操作。從菜單操作。從MATLAB主窗口的主窗口的File菜菜單中選擇單中選擇New菜單項(xiàng)，再選擇菜單項(xiàng)，再選擇M-file命令，命令，屏幕上將出現(xiàn)屏幕上將出現(xiàn)MATLAB 文本編輯器窗口。文本編輯器窗口。 (2) 命令操作。在命令

4、操作。在MATLAB命令窗口輸入命命令窗口輸入命令令edit，啟動，啟動MATLAB文本編輯器后，輸文本編輯器后，輸入入M文件的內(nèi)容并存盤。文件的內(nèi)容并存盤。 (3) 命令按鈕操作。單擊命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工主窗口工具欄上的具欄上的New M-File命令按鈕，啟動命令按鈕，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入文本編輯器后，輸入M文件的內(nèi)文件的內(nèi)容并存盤。容并存盤。2打開已有的打開已有的M文件文件 打開已有的打開已有的M文件，也有文件，也有3種方法：種方法： (1) 菜單操作。從菜單操作。從MATLAB主窗口的主窗口的File菜菜單中選擇單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)命令，則屏

5、幕出現(xiàn)Open對話對話框，在框，在Open對話框中選中所需打開的對話框中選中所需打開的M文文件。在文檔窗口可以對打開的件。在文檔窗口可以對打開的M文件進(jìn)行文件進(jìn)行編輯修改，編輯完成后，將編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。文件存盤。 (2) 命令操作。在命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命命令窗口輸入命令：令：edit 文件名，則打開指定的文件名，則打開指定的M文件。文件。 (3) 命令按鈕操作。單擊命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工主窗口工具欄上的具欄上的Open File命令按鈕，再從彈出的命令按鈕，再從彈出的對話框中選擇所需打開的對話框中選擇所需打開的M文件。文件。4.2 程序控制

6、結(jié)構(gòu)程序控制結(jié)構(gòu)4.2.1 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)的輸入從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來進(jìn)函數(shù)來進(jìn)行，該函數(shù)的調(diào)用格式為：行，該函數(shù)的調(diào)用格式為： A=input(提示信息，選項(xiàng)提示信息，選項(xiàng))；其中提示信息為一個字符串，用于提示用戶其中提示信息為一個字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數(shù)據(jù)。輸入什么樣的數(shù)據(jù)。 如果在如果在input函數(shù)調(diào)用時采用函數(shù)調(diào)用時采用s選項(xiàng)，則允選項(xiàng)，則允許用戶輸入一個字符串。例如，想輸入一許用戶輸入一個字符串。例如，想輸入一個人的姓名，可采用命令：個人的姓名，可采用命令：xm=input(Whats your name?,

7、s);2數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)的輸出 MATLAB提供的命令窗口輸出函提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有數(shù)主要有disp函數(shù)，其調(diào)用格式為函數(shù)，其調(diào)用格式為 disp(輸出項(xiàng)輸出項(xiàng))其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可以為矩陣。以為矩陣。例例4.2 求一元二次方程求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。的根。程序如下：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);3

8、程序的暫停程序的暫停 暫停程序的執(zhí)行可以使用暫停程序的執(zhí)行可以使用pause函數(shù)，函數(shù)，其調(diào)用格式為：其調(diào)用格式為： pause(延遲秒數(shù)延遲秒數(shù)) 如果省略延遲時間，直接使用如果省略延遲時間，直接使用pause，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。程序繼續(xù)執(zhí)行。 若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用Ctrl+C命令。命令。4.2.2 選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)1if語句語句 在在MATLAB中，中，if語句有語句有3種格式。種格式。 (1) 單分支單分支if語句：語句：if 條件條件 語句組語句組 end當(dāng)條件成立時，則執(zhí)行語句組，執(zhí)行完之

9、后當(dāng)條件成立時，則執(zhí)行語句組，執(zhí)行完之后繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行if語句的后繼語句，若條件不成立，語句的后繼語句，若條件不成立，則直接執(zhí)行則直接執(zhí)行if語句的后繼語句。語句的后繼語句。 (2) 雙分支雙分支if語句：語句： if 條件條件 語句組語句組1 else 語句組語句組2 end 當(dāng)條件成立時，執(zhí)行語句組當(dāng)條件成立時，執(zhí)行語句組1，否則執(zhí)行語，否則執(zhí)行語句組句組2，語句組，語句組1或語句組或語句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行執(zhí)行后，再執(zhí)行if語句的后繼語句。語句的后繼語句。例例4.3 計(jì)算分段函數(shù)。計(jì)算分段函數(shù)。程序如下：程序如下：x=input(請輸入請輸入x的值的值:);if x=10 y=cos(x

10、+1)+sqrt(x*x+1);else y=x*sqrt(x+sqrt(x);endy (3) 多分支多分支if語句：語句：if 條件條件1 語句組語句組1 elseif 條件條件2 語句組語句組2 elseif 條件條件m 語句組語句組m else 語句組語句組n end語句用于實(shí)現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)。語句用于實(shí)現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)。 例例4.4 輸入一個字符，若為大寫字母，則輸出其對輸入一個字符，若為大寫字母，則輸出其對應(yīng)的小寫字母；若為小寫字母，則輸出其對應(yīng)的應(yīng)的小寫字母；若為小寫字母，則輸出其對應(yīng)的大寫字母；若為數(shù)字字符則輸出其對應(yīng)的數(shù)值，大寫字母；若為數(shù)字字符則輸出其對應(yīng)的數(shù)值，若為其他字

11、符則原樣輸出。若為其他字符則原樣輸出。c=input(請輸入一個字符請輸入一個字符,s);if c=A & c=a& c=0& c=9 disp(abs(c)-abs(0);else disp(c);end2switch語句語句 switch語句根據(jù)表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不語句根據(jù)表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式為：同的語句，其語句格式為： switch 表達(dá)式表達(dá)式 case 表達(dá)式表達(dá)式1 語句組語句組1 case 表達(dá)式表達(dá)式2 語句組語句組2 case 表達(dá)式表達(dá)式m 語句組語句組m otherwise 語句組語句組n end當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式當(dāng)表達(dá)式的值等于表

12、達(dá)式1的值時，的值時，執(zhí)行語句組執(zhí)行語句組1，當(dāng)表達(dá)式的值等于，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式表達(dá)式2的值時，執(zhí)行語句組的值時，執(zhí)行語句組2，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式m的值時，的值時，執(zhí)行語句組執(zhí)行語句組m，當(dāng)表達(dá)式的值不等，當(dāng)表達(dá)式的值不等于于case所列的表達(dá)式的值時，執(zhí)行所列的表達(dá)式的值時，執(zhí)行語句組語句組n。當(dāng)任意一個分支的語句。當(dāng)任意一個分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的語句的下一句。下一句。例例4.5 某商場對顧客所購買的商品實(shí)行打折某商場對顧客所購買的商品實(shí)行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下(商品價格用商品價格用price來表示來表示)：

13、 price200 沒有折扣沒有折扣 200price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1000price2500 8%折扣折扣 2500price 0) sum mean=sum/nend例例4.12 根據(jù)矩陣指數(shù)的冪級數(shù)展開式求矩陣指數(shù)。根據(jù)矩陣指數(shù)的冪級數(shù)展開式求矩陣指數(shù)。程序如下：程序如下：X=input(Enter X:);E=zeros(size(X);F=eye(size(X);n=1;while norm(F,1)0 E=E+F; F=F*X/n; n=n+1;endEexpm(X) 3break語句和語句和continue語句語句 與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的

14、語句還有與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的語句還有break語句和語句和continue語句。它們一般與語句。它們一般與if語句配合使用。語句配合使用。 break語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當(dāng)在循環(huán)語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻鲅h(huán)，體內(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻鲅h(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句。繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句。 continue語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻?dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻^循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次過循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。循環(huán)。例例4.13 求求100

15、，200之間第一個能被之間第一個能被21整除整除的整數(shù)。的整數(shù)。程序如下：程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn4循環(huán)的嵌套循環(huán)的嵌套 如果一個循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱為如果一個循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。例例4.14 若一個數(shù)等于它的各個真因子之和，則稱該數(shù)為完數(shù)，若一個數(shù)等于它的各個真因子之和，則稱該數(shù)為完數(shù)，如如6=1+2+3，所以，所以6是完數(shù)。求是完數(shù)。求1,500之間的全部完數(shù)。之間的全部完數(shù)。for m=1:500s=0

16、;for k=1:m/2if rem(m,k)=0s=s+k;endendif m=s disp(m);endend例例4.15 用篩選法求某自然數(shù)范圍內(nèi)的全部素數(shù)。用篩選法求某自然數(shù)范圍內(nèi)的全部素數(shù)。程序如下：程序如下：m=input(m=); p=1:m; p(1)=0;for i=2:sqrt(m) for j=2*i:i:m p(j)=0; endendn=find(p=0);p(n) 4.3 函數(shù)文件函數(shù)文件4.3.1 函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu) 函數(shù)文件由函數(shù)文件由function語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)為：為： function 輸出形參表輸出形參表=函

17、數(shù)名函數(shù)名(輸入形參表輸入形參表) 注釋說明部分注釋說明部分 函數(shù)體語句函數(shù)體語句其中以其中以function開頭的一行為引導(dǎo)行，表示該開頭的一行為引導(dǎo)行，表示該M文件是一個函數(shù)文件。函數(shù)名的命名規(guī)文件是一個函數(shù)文件。函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同。輸入形參為函數(shù)的輸入則與變量名相同。輸入形參為函數(shù)的輸入?yún)?shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當(dāng)輸參數(shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當(dāng)輸出形參多于一個時，則應(yīng)該用方括號括起出形參多于一個時，則應(yīng)該用方括號括起來。來。 例例4.16 編寫函數(shù)文件求半徑為編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積的圓的面積和周長。和周長。 函數(shù)文件如下：函數(shù)文件如下： function

18、s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圓半徑圓半徑%s 圓面積圓面積%p 圓周長圓周長%2019年年2月月30日編日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;4.3.2 函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式是：函數(shù)調(diào)用的一般格式是： 輸出實(shí)參表輸出實(shí)參表=函數(shù)名函數(shù)名(輸入實(shí)參表輸入實(shí)參表) 要注意的是，函數(shù)調(diào)用時各實(shí)參出現(xiàn)要注意的是，函數(shù)調(diào)用時各實(shí)參出現(xiàn)的順序、個數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時形參的順序、個數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時形參的順序、個數(shù)一致，否則會出錯。函的順序、個數(shù)一致，否則會出錯。

19、函數(shù)調(diào)用時，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形數(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)的功能。例例4.17 利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)與極坐標(biāo)(,)之間的轉(zhuǎn)換。之間的轉(zhuǎn)換。函數(shù)文件函數(shù)文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 調(diào)用調(diào)用tran.m的命令文件的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,

20、the=tran(x,y);rhothe 在在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即一個函數(shù)中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即一個函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個函數(shù)調(diào)用它自身稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。調(diào)用它自身稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。例例4.18 利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求n！。！。 n!本身就是以遞歸的形式定義的：本身就是以遞歸的形式定義的： 顯然，求顯然，求n!需要求需要求(n-1)!，這時可采用遞歸，這時可采用遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用函數(shù)文件調(diào)用。遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m如下：如下：function f=factor(n)if n1 e

21、rror(RNDPRM1 accepts as inputs only vectors);endY=; %從一個空矩陣開始從一個空矩陣開始l=n; %X的元素個數(shù)的元素個數(shù)for i=1:nk=1+fix(l*rand); %隨機(jī)選擇隨機(jī)選擇Y的下一個元素的位置的下一個元素的位置x=X(k); %被選擇的元素被選擇的元素 Y=Y,x; %將將X添加到添加到Y(jié)中中 X(k)=; %從從X中刪除中刪除x元素元素 l=l-1 ; %更新更新X的元素個數(shù)的元素個數(shù)end第二個程序用函數(shù)的遞歸調(diào)用：第二個程序用函數(shù)的遞歸調(diào)用：function Y=rndprm2(X)%RNDPRM2 用遞歸調(diào)用產(chǎn)生一個

22、行向量的任意排列用遞歸調(diào)用產(chǎn)生一個行向量的任意排列%RNDPRM2(X)產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個X的任意排列的任意排列m,n=size(X);l=n;if m1 error(RNDPRM2 accepts as inputs only vectors)endif n=1 Y=X;elsek=1+fix(l*rand); %隨機(jī)選擇隨機(jī)選擇Y的下一個元素的位置的下一個元素的位置x=X(k); %被選擇的元素被選擇的元素X(k)=; %從從X中刪除中刪除x元素元素 Z=rndprm2(X); %將剩下的元素隨機(jī)排列將剩下的元素隨機(jī)排列 Y=Z,x; %構(gòu)造輸出向量構(gòu)造輸出向量 l=l-1;end4.3.3

23、 函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性 在調(diào)用函數(shù)時，在調(diào)用函數(shù)時，MATLAB用兩個永久用兩個永久變量變量nargin和和nargout分別記錄調(diào)用該分別記錄調(diào)用該函數(shù)時的輸入實(shí)參和輸出實(shí)參的個數(shù)。函數(shù)時的輸入實(shí)參和輸出實(shí)參的個數(shù)。只要在函數(shù)文件中包含這兩個變量，只要在函數(shù)文件中包含這兩個變量，就可以準(zhǔn)確地知道該函數(shù)文件被調(diào)用就可以準(zhǔn)確地知道該函數(shù)文件被調(diào)用時的輸入輸出參數(shù)個數(shù)，從而決定函時的輸入輸出參數(shù)個數(shù)，從而決定函數(shù)如何進(jìn)行處理。數(shù)如何進(jìn)行處理。 例例4.20 nargin用法示例。用法示例。 函數(shù)文件函數(shù)文件examp.m：function fout=charray(a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2;end 命令文件命令文件mydemo.m：x=1:3;y=1;2;3;examp(x)examp(x,y)examp(x,y,3)4.3.4 全局變量與局部變量全局變量與局部變量全局變量用全局變量用global命令定義，格式為：命令定義，格式為：global 變量名變量名 例例4.21 全局變量應(yīng)用示例。全局變量應(yīng)用示例。 先建立函數(shù)文件先建立函數(shù)文件wadd.m，該函數(shù)將輸入的參數(shù)加權(quán)相加。，該函數(shù)將輸入的參數(shù)加權(quán)相加。functio