數(shù)學建模-MATLAB程序設計專題課件

MATLAB程序設計專題M文件有兩種形式M腳本文件M函數(shù)文件8/14/20231MATLAB_程序設計MATLAB程序設計專題M文件有兩種形式8/1/20231MM腳本文件的特點1、腳本文件中的命令格式和前后位置與在命令窗口中輸入相同。2、運行腳本文件時，只是按順序從文件中讀取一條條命令，送到MATLAB命令窗口中去執(zhí)行。8/14/20232MATLAB_程序設計M腳本文件的特點1、腳本文件中的命令格式和前后位置與在命令窗M腳本文件的特點3、與在命令窗口中直接運行命令一樣，腳本文件運行產生的變量都是駐留在MATLAB的工作空間(workspace)中，可以很方便地查看變量；腳本文件的命令也可以訪問工作空間的所有數(shù)據(jù)，因此要注意避免變量的覆蓋而造成程序出錯。8/14/20233MATLAB_程序設計M腳本文件的特點3、與在命令窗口中直接運行命令一樣，腳本文件M函數(shù)文件的基本格式

函數(shù)聲明行function[輸出變量列表]=函數(shù)名(輸入變量列表)H1行(用%開頭的注釋行) 在線幫助文本(用%開頭) 編寫和修改記錄(用%開頭)

函數(shù)體8/14/20234MATLAB_程序設計M函數(shù)文件的基本格式 函數(shù)聲明行function[輸出變量創(chuàng)建M函數(shù)文件并調用的步驟編寫函數(shù)代碼將函數(shù)文件保存為“函數(shù)名.m”。在命令窗口輸入命令調用程序8/14/20235MATLAB_程序設計創(chuàng)建M函數(shù)文件并調用的步驟編寫函數(shù)代碼8/1/20235MAM函數(shù)文件的特點1、第一行總是以“function”引導的函數(shù)聲明行；2、函數(shù)文件在運行過程中產生的變量都存放在函數(shù)本身的工作空間；3、當文件執(zhí)行完最后一條命令或遇到“return”命令時，就結束函數(shù)文件的運行，同時函數(shù)工作空間的變量就被清除；

8/14/20236MATLAB_程序設計M函數(shù)文件的特點1、第一行總是以“function”引導的函M函數(shù)文件的特點4、函數(shù)的工作空間隨具體的M函數(shù)文件調用而產生，隨調用結束而刪除，是獨立的、臨時的，在MATLAB運行過程中可以產生任意多個臨時的函數(shù)空間。5、文件名與函數(shù)名相同。8/14/20237MATLAB_程序設計M函數(shù)文件的特點4、函數(shù)的工作空間隨具體的M函數(shù)文件調用而產程序流程控制三種控制結構順序循環(huán)分支8/14/20238MATLAB_程序設計程序流程控制三種控制結構8/1/20238MATLAB_程序循環(huán)結構1、for...end循環(huán)結構for循環(huán)變量=array 循環(huán)體end說明：循環(huán)體執(zhí)行的次數(shù)就是array的列數(shù)。循環(huán)變量依次取array的各列，每取一次循環(huán)體執(zhí)行一次。8/14/20239MATLAB_程序設計循環(huán)結構1、for...end循環(huán)結構8/1/20239循環(huán)結構2、while...end循環(huán)結構while表達式 循環(huán)體end說明：只要表達式為邏輯真，就執(zhí)行循環(huán)體；一旦表達式為假，就結束循環(huán)。8/14/202310MATLAB_程序設計循環(huán)結構2、while...end循環(huán)結構8/1/202分支結構1、if…else…end條件轉移結構if條件式1

語句段1elseif條件式2

語句段2 ...else

語句段n+1

end8/14/202311MATLAB_程序設計分支結構1、if…else…end條件轉移結構8/1/202if分支結構例子???????íì￡￡--<￡<￡+=)()6030()30(151050)3015(50)150(101540其他NaNxxxxxy8/14/202312MATLAB_程序設計if分支結構例子???????íì￡￡--<￡<￡+=)()functiony=Ex01(x)%Ex01根據(jù)x值求yifx<0y=NaNelseifx<15y=40/15*x+10elseifx<30y=50elseifx<=60y=50-10/15*(x-30)elsey=NaNend8/14/202313MATLAB_程序設計functiony=Ex01(x)8/1/202313MA學生成績判定（ifelsef.m）functionifelsef()%ifelsef使用if結構的成績評定grade=input('inputthegrade:')if(grade>=0)&(grade<60)rank='不及格';elseif(grade>=60)&(grade<70)rank='及格';elseif(grade>=70)&(grade<85)rank='良好';elseif(grade>=85)&(grade<=100)rank='優(yōu)秀';elserank='成績錯誤！';endrank8/14/202314MATLAB_程序設計學生成績判定（ifelsef.m）functionifel分支結構2、switch…case開關結構switch開關表達式 case表達式1

語句段1

case表達式2

語句段2 ... otherwise

語句段n

end8/14/202315MATLAB_程序設計分支結構2、switch…case開關結構8/1/20231分支結構2、switch…case開關結構說明：(1)開關表達式只能是標量或字符串。(2)case后面的表達式可以是標量、字符串或元胞數(shù)組，如果是元胞數(shù)組則將開關表達式與元胞數(shù)組的所有元素進行比較，只要某個元素與開關表達式相等，就執(zhí)行其后的語句段。8/14/202316MATLAB_程序設計分支結構2、switch…case開關結構說明：8/1/20switch分支結構例子季節(jié)判斷(swtichf.m)8/14/202317MATLAB_程序設計switch分支結構例子8/1/202317MATLAB_程分支結構3、try...catch...end試探結構try

語句段1catch

語句段2end8/14/202318MATLAB_程序設計分支結構3、try...catch...end試探結構8分支結構3、try...catch...end試探結構說明：首先試探性地執(zhí)行語句段1，如果在此段語句執(zhí)行過程中出現(xiàn)錯誤，則將錯誤信息賦給保留的lasterr變量，并放棄這段語句，轉而執(zhí)行語句段2中的語句，當執(zhí)行語句段2又出現(xiàn)錯誤，則終止該結構。8/14/202319MATLAB_程序設計分支結構3、try...catch...end試探結構8流程控制語句1.break命令 break命令可以使包含break的最內層的for或while語句強制終止，立即跳出該結構，執(zhí)行end后面的命令，break命令一般和if結構結合使用。2.continue命令

continue命令用于結束本次循環(huán)，只結束本次循環(huán)而繼續(xù)進行下次循環(huán)。8/14/202320MATLAB_程序設計流程控制語句1.break命令8/1/202320MATL流程控制語句3.return命令 return命令是終止當前命令的執(zhí)行，并且立即返回到上一級調用函數(shù)或等待鍵盤輸入命令，可以用來提前結束程序的運行。4.pause命令 pause命令用來使程序運行暫停，等待用戶按任意鍵繼續(xù)。8/14/202321MATLAB_程序設計流程控制語句3.return命令8/1/202321MAT流程控制語句5.keyboard命令 keyboard命令用來使程序暫停運行，等待鍵盤命令，執(zhí)行完自己的工作后，輸入return語句，程序就繼續(xù)運行。6.input命令 input命令用來提示用戶應該從鍵盤輸入數(shù)值、字符串和表達式，并接受該輸入。8/14/202322MATLAB_程序設計流程控制語句5.keyboard命令8/1/202322M局部變量和全局變量根據(jù)變量的作用域不同,可以將MATLAB程序中的變量分為局部變量和全局變量.8/14/202323MATLAB_程序設計局部變量和全局變量根據(jù)變量的作用域不同,可以將MATLAB程局部變量

局部變量(LocalVariables)是在函數(shù)體內部使用的變量，其影響范圍只能在本函數(shù)內;因為每個函數(shù)在運行時,都占用獨立的函數(shù)工作空間,與MATLAB的工作空間是相互獨立的,所以局部變量只在函數(shù)執(zhí)行期間存在。

8/14/202324MATLAB_程序設計局部變量局部變量(LocalVar全局變量

全局變量(GlobalVariables)是可以在不同的函數(shù)工作空間和MATALB工作空間中共享使用的變量。用global定義,而且每個要共享全局變量的函數(shù)和工作空間,都必須逐個定義,先定義后使用.

注意：由于全局變量在任何定義過的函數(shù)中都可以修改，因此不提倡使用全局變量；使用時應十分小心，建議把全局變量的定義放在函數(shù)體的開始，全局變量用大寫字符命名。8/14/202325MATLAB_程序設計全局變量 全局變量(GlobalVariables)是可函數(shù)的參數(shù)函數(shù)調用格式：

[輸出參數(shù)1，輸出參數(shù)2，…]=函數(shù)名（輸入參數(shù)1，輸入參數(shù)2，…）8/14/202326MATLAB_程序設計函數(shù)的參數(shù)函數(shù)調用格式：8/1/202326MATL函數(shù)參數(shù)的個數(shù)(1)nargin和nargout變量(sumf.m)nargin %在函數(shù)體內獲取實際輸入變量的個數(shù)nargout%在函數(shù)體內獲取實際輸出變量的個數(shù)8/14/202327MATLAB_程序設計函數(shù)參數(shù)的個數(shù)(1)nargin和nargout變量(su函數(shù)參數(shù)的個數(shù)(1)nargin和nargout變量nargin(’fun’)%在函數(shù)體外獲取定義的輸入參數(shù)個數(shù)nargout(’fun’)%在函數(shù)體外獲取定義的輸出參數(shù)個數(shù)8/14/202328MATLAB_程序設計函數(shù)參數(shù)的個數(shù)(1)nargin和nargout變量8/1函數(shù)的參數(shù)個數(shù)(2)varargin和varargout變量 varargin和varargout可以獲得輸入輸出變量的各元素內容。varargin和varargout都是元胞數(shù)組。 調用形式：varargin{m}8/14/202329MATLAB_程序設計函數(shù)的參數(shù)個數(shù)(2)varargin和varargout變M文件性能優(yōu)化1.使用循環(huán)時提高速度的措施(1)盡量用向量的運算來代替循環(huán)操作。(2)在必須使用多重循環(huán)的情況下，如果兩個循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)不同，則建議在循環(huán)的外環(huán)執(zhí)行循環(huán)次數(shù)少的，內環(huán)執(zhí)行循環(huán)次數(shù)多的，也可以顯著提高速度。8/14/202330MATLAB_程序設計M文件性能優(yōu)化1.使用循環(huán)時提高速度的措施8/1/2023M文件性能優(yōu)化2.大型矩陣的預先定維3.優(yōu)先考慮內在函數(shù)4.采用高效的算法5.盡量使用M函數(shù)文件代替M腳本文件8/14/202331MATLAB_程序設計M文件性能優(yōu)化2.大型矩陣的預先定維8/1/202331泛函命令

在MATLAB中，所有以函數(shù)為輸入變量的命令，都稱為泛函命令。8/14/202332MATLAB_程序設計泛函命令 在MATLAB中，所有以函數(shù)為輸入變量的命令，泛函命令調用方式[輸出變量列表]=函數(shù)名(h_fun,輸入變量列表)[輸出變量列表]=函數(shù)名(‘funname’,輸入變量列表) 說明：h_fun是要被執(zhí)行的M函數(shù)文件的句柄，或者是內聯(lián)函數(shù)和字符串；‘funname’是M函數(shù)文件名。8/14/202333MATLAB_程序設計泛函命令調用方式[輸出變量列表]=函數(shù)名(h_fun,輸入利用泛函命令求極小值1.fminbnd函數(shù)：用來計算單變量非線性函數(shù)的最小值。[x,y]=fminbnd(h_fun,x1,x2,options)[x,y]=fminbnd(‘funname’,x1,x2,options) x是fun函數(shù)在區(qū)間x1<x<x2上的局部最小值的發(fā)生點；y是對應的最小值。options是用來控制算法的參數(shù)向量，默認值為0可省略。