MATLAB程序設(shè)計課件

Matlab軟件應(yīng)用與開發(fā)2023/11/231MATLAB程序設(shè)計第3章MATLAB程序設(shè)計3.1M文件3.2程序控制結(jié)構(gòu)3.3函數(shù)文件3.4程序舉例3.5程序調(diào)試2023/11/232MATLAB程序設(shè)計3.1M文件3.1.1M文件概述用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。M文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類：

命令（腳本）文件(ScriptsFile)

函數(shù)文件(FunctionFile)。2023/11/233MATLAB程序設(shè)計在主程序里調(diào)用子程序functionmain()f=input('InputFahrenheittemperature：')t=f222c(f)functionc=f222c(f)%fathtotemp%fdghdgh%dfgdg%djglkdjlgkdjflgkjd%sdfgdgc=5*(f-32)/9;2023/11/234MATLAB程序設(shè)計例3-1分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f轉(zhuǎn)換為攝氏溫度c。程序1：

首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盤。clear;%清除工作空間中的變量f=input('InputFahrenheittemperature：');c=5*(f-32)/9

然后在MATLAB的命令窗口中輸入f2c，將會執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：InputFahrenheittemperature：73c=22.77782023/11/235MATLAB程序設(shè)計程序2：

首先建立函數(shù)文件f2c.m。functionc=f2c(f)%fathtotemp%fdghdgh%dfgdgc=5*(f-32)/9;

然后在MATLAB的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件。clear;y=input('InputFahrenheittemperature：');x=f2c(y)

輸出情況為：InputFahrenheittemperature：70c=21.1111x=21.11112023/11/236MATLAB程序設(shè)計3.1.2M文件的建立與打開

M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，而一般常用且最為方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。1．建立新的M文件建立新的M文件，啟動MATLAB文本編輯器有3種方法：

(1)菜單操作:

從MATLAB主窗口的File菜單中選擇New菜單項，再選擇M-file命令，屏幕上將出現(xiàn)MATLAB文本編輯器窗口。

(2)命令操作:

在MATLAB命令窗口輸入命令edit，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內(nèi)容并存盤。

(3)命令按鈕操作:

單擊MATLAB主窗口工具欄上的NewM-File命令按鈕，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內(nèi)容并存盤。2023/11/237MATLAB程序設(shè)計2．打開已有的M文件打開已有的M文件，也有3種方法：

(1)菜單操作:從MATLAB主窗口的File菜單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)Open對話框，在Open對話框中選中所需打開的M文件。在文檔窗口可以對打開的M文件進行編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。

(2)命令操作:在MATLAB命令窗口輸入命令：edit文件名，則打開指定的M文件。

(3)命令按鈕操作:單擊MATLAB主窗口工具欄上的OpenFile命令按鈕，再從彈出的對話框中選擇所需打開的M文件。2023/11/238MATLAB程序設(shè)計3.2程序控制結(jié)構(gòu)3.2.1順序結(jié)構(gòu)1．?dāng)?shù)據(jù)的輸入從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來進行，該函數(shù)的調(diào)用格式為：

A=input(提示信息，選項)；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)。如果在input函數(shù)調(diào)用時采用's'選項，則允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：

xm=input('What''syourname?','s');2023/11/239MATLAB程序設(shè)計2．?dāng)?shù)據(jù)的輸出

MATLAB提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有disp函數(shù)，其調(diào)用格式為

disp(輸出項)

其中輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。2023/11/2310MATLAB程序設(shè)計

例3-2輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。程序如下：

x=input('Inputxplease.');y=input('Inputyplease.');z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);2023/11/2311MATLAB程序設(shè)計例3-3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))]);2023/11/2312MATLAB程序設(shè)計3．程序的暫停暫停程序的執(zhí)行可以使用pause函數(shù)，其調(diào)用格式為：

pause(n)%延遲n秒

pause%省略延遲時間，直接使用，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。若要強行中止程序的運行可使用如下命令：

Ctrl+C2023/11/2313MATLAB程序設(shè)計3.2.2選擇結(jié)構(gòu)1．if語句在MATLAB中，if語句有3種格式。

(1)單分支if語句：

if條件語句組

end

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if語句的后繼語句，若條件不成立，則直接執(zhí)行if語句的后繼語句。2023/11/2314MATLAB程序設(shè)計(2)雙分支if語句：

if條件語句組1else

語句組2end

當(dāng)條件成立時，執(zhí)行語句組1，否則執(zhí)行語句組2，語句組1或語句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行if語句的后繼語句。2023/11/2315MATLAB程序設(shè)計

例3-4計算分段函數(shù)的值。程序如下：x=input('請輸入x的值:');ifx<=0y=(x+sqrt(pi))/exp(2);elsey=log(x+sqrt(1+x*x))/2;endy2023/11/2316MATLAB程序設(shè)計(3)多分支if語句：

if條件1

語句組1elseif條件2

語句組2……elseif條件m

語句組melse

語句組nend語句用于實現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)。2023/11/2317MATLAB程序設(shè)計

例3-5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，若為其他字符則原樣輸出。

c=input('請輸入一個字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A')));

%setstr與char一樣，把數(shù)字轉(zhuǎn)換為字符

elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-abs('a')+abs('A')));elseifc>='0'&c<='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end2023/11/2318MATLAB程序設(shè)計2．switch語句

switch語句根據(jù)表達式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式為：

switch表達式

case表達式1

語句組1case表達式2

語句組2……case表達式m

語句組motherwise

語句組nend

當(dāng)表達式的值等于表達式1的值時，執(zhí)行語句組1，當(dāng)表達式的值等于表達式2的值時，執(zhí)行語句組2，…，當(dāng)表達式的值等于表達式m的值時，執(zhí)行語句組m，當(dāng)表達式的值不等于case所列的表達式的值時，執(zhí)行語句組n。當(dāng)任意一個分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的下一句。2023/11/2319MATLAB程序設(shè)計例3-6某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下(商品價格用price來表示)：

price<200沒有折扣

200≤price<5003%折扣

500≤price<10005%折扣

1000≤price<25008%折扣

2500≤price<500010%折扣

5000≤price14%折扣輸入所售商品的價格，求其實際銷售價格。2023/11/2320MATLAB程序設(shè)計

程序如下：price=input('請輸入商品價格');switchfix(price/100)case{0,1}%價格小于200rate=0;case{2,3,4}%價格大于等于200但小于500rate=3/100;casenum2cell(5:9)%價格大于等于500但小于1000rate=5/100;casenum2cell(10:24)%價格大于等于1000但小于2500rate=8/100;casenum2cell(25:49)%價格大于等于2500但小于5000rate=10/100;otherwise%價格大于等于5000rate=14/100;endprice=price*(1-rate)%輸出商品實際銷售價格2023/11/2321MATLAB程序設(shè)計3．try語句語句格式為：try

語句組1catch

語句組2end

try語句先試探性執(zhí)行語句組1，如果語句組1在執(zhí)行過程中出現(xiàn)錯誤，則將錯誤信息賦給保留的lasterr變量，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行語句組2。2023/11/2322MATLAB程序設(shè)計例3-7矩陣乘法運算要求兩矩陣的維數(shù)相容，否則會出錯。先求兩矩陣的乘積，若出錯，則自動轉(zhuǎn)去求兩矩陣的點乘。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%顯示出錯原因2023/11/2323MATLAB程序設(shè)計3.2.3循環(huán)結(jié)構(gòu)1．for語句for語句的格式為：

for循環(huán)變量=表達式1:表達式2:表達式3

循環(huán)體語句

end其中表達式1的值為循環(huán)變量的初值，表達式2的值為步長，表達式3的值為循環(huán)變量的終值。步長為1時，表達式2可以省略。2023/11/2324MATLAB程序設(shè)計例3-8一個三位整數(shù)各位數(shù)字的立方和等于該數(shù)本身則稱該數(shù)為水仙花數(shù)。輸出全部水仙花數(shù)。程序如下：form=100:999m1=fix(m/100);%求m的百位數(shù)字

m2=rem(fix(m/10),10);%求m的十位數(shù)字

m3=rem(m,10);%求m的個位數(shù)字

ifm==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3disp(m)endend2023/11/2325MATLAB程序設(shè)計例3-9已知，當(dāng)n=100時，求y的值。程序如下：y=0;n=100;fori=1:ny=y+1/(2*i-1);endy

在實際MATLAB編程中，采用循環(huán)語句會降低其執(zhí)行速度，所以前面的程序通常由下面的程序來代替：

n=100;i=1:2:2*n-1;y=sum(1./i);y2023/11/2326MATLAB程序設(shè)計for語句更一般的格式：

for循環(huán)變量=矩陣表達式(m*n)

循環(huán)體語句

end

執(zhí)行過程是依次將矩陣的每行各列元素賦給循環(huán)變量，然后執(zhí)行循環(huán)體語句m次，直至各行元素處理完畢。2023/11/2327MATLAB程序設(shè)計

例3-10寫出下列程序的執(zhí)行結(jié)果。

s=0;a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];fork=as=s+k;enddisp(s');>>s'ans=394857662023/11/2328MATLAB程序設(shè)計2．while語句

while語句的一般格式為：

while(條件)

循環(huán)體語句

end

其執(zhí)行過程為：若條件成立，則執(zhí)行循環(huán)體語句，執(zhí)行后再判斷條件是否成立，如果不成立則跳出循環(huán)。2023/11/2329MATLAB程序設(shè)計

例3-11從鍵盤輸入若干個數(shù)，當(dāng)輸入0時結(jié)束輸入，求這些數(shù)的平均值和它們之和。程序如下：Sum=0;Cnt=0;Val=input('Enteranumber(endin0):');while(Val~=0)Sum=Sum+Val;Cnt=Cnt+1;Val=input('Enteranumber(endin0):');endif(Cnt>0)SumMean=Sum/Cntend2023/11/2330MATLAB程序設(shè)計3．break語句和continue語句與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的語句還有break語句和continue語句。它們一般與if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)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。

continue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^循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。2023/11/2331MATLAB程序設(shè)計例3-12求[100，200]之間第一個能被21整除的整數(shù)。程序如下：forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendn2023/11/2332MATLAB程序設(shè)計4．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)，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。例3-13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6=1+2+3，所以6是完數(shù)。求[1,500]之間的全部完數(shù)。form=1:500s=0;fork=1:m/2ifrem(m,k)==0s=s+k;endendifm==sdisp(m);endend2023/11/2333MATLAB程序設(shè)計3.3函數(shù)文件3.3.1函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)文件由function語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)為：

function輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表)

注釋說明部分(不能有空行)

函數(shù)體語句其中以function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)則與變量名相同，由字母開頭，包括字母、數(shù)字、下劃線，變量的長度不能超過系統(tǒng)函數(shù)namelengthmax

所規(guī)定的值(63)。名字不能與MATLAB預(yù)留關(guān)鍵字同（用iskeyword可列出所有的關(guān)鍵字）

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)輸出形參多于一個時，則應(yīng)該用方括號括起來。2023/11/2334MATLAB程序設(shè)計

例3-14編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長。函數(shù)文件如下：function[s,p]=fcircle(r)%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圓半徑%s圓面積%p圓周長%2006年3月15日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;2023/11/2335MATLAB程序設(shè)計3.3.2函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式是：

[輸出實參表]=函數(shù)名(輸入實參表)

要注意的是，函數(shù)調(diào)用時各實參出現(xiàn)的順序、個數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時形參的順序、個數(shù)一致，否則會出錯。函數(shù)調(diào)用時，先將實參傳遞給相應(yīng)的形參，從而實現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。2023/11/2336MATLAB程序設(shè)計

例3-15利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)(ρ,θ)之間的轉(zhuǎn)換。

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tran.m的命令文件main1.m：x=input('Pleaseinputx=:');y=input('Pleaseinputy=:');[rho,the]=tran(x,y);rhothe

在MATLAB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)調(diào)用它自身稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。2023/11/2337MATLAB程序設(shè)計

上面問題也可以在如下test.m函數(shù)文件里調(diào)用子程序：function[rho,the]=testx=input('Pleaseinputx=:');y=input('Pleaseinputy=:');[rho,the]=tran(x,y);rho;the;

function[rho,theta]=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);2023/11/2338MATLAB程序設(shè)計

例3-16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：顯然，求n!需要求(n-1)!，這時可采用遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m如下：functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;%遞歸調(diào)用求(n-1)!end2023/11/2339MATLAB程序設(shè)計3.3.3函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性

在調(diào)用函數(shù)時，MATLAB用兩個永久變量nargin和nargout分別記錄調(diào)用該函數(shù)時的輸入實參和輸出實參的個數(shù)。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)用時的輸入輸出參數(shù)個數(shù)，從而決定函數(shù)如何進行處理。2023/11/2340MATLAB程序設(shè)計

例3-17nargin用法示例。

函數(shù)文件examp.m：functionfout=examp(a,b,c)ifnargin==1fout=a;elseifnargin==2fout=a+b;elseifnargin==3fout=(a*b*c)/2;end

命令文件mydemo.m：x=[1:3];y=[1;2;3];examp(x)examp(x,y')examp(x,y,3)2023/11/2341MATLAB程序設(shè)計3.3.4全局變量與局部變量全局變量用global命令定義，格式為：

global變量名例3-18全局變量應(yīng)用示例。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。functionf=wadd(x,y)globalALPHABETAf=ALPHA*x+BETA*y;

在命令窗口中輸入：globalALPHABETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)2023/11/2342MATLAB程序設(shè)計3.4程序舉例例3-19猜數(shù)游戲。首先由計算機產(chǎn)生[1,100]之間的隨機整數(shù)，然后由用戶猜測所產(chǎn)生的隨機數(shù)。根據(jù)用戶猜測的情況給出不同提示，如猜測的數(shù)大于產(chǎn)生的數(shù)，則顯示“High”，小于則顯示“Low”，等于則顯示“Youwon”，同時退出游戲。用戶最多可以猜7次。2023/11/2343MATLAB程序設(shè)計猜數(shù)游戲源代碼x=fix(1+rand(1)*(100-1));fori=1:7y=input('請輸入你猜的數(shù)：');ify==xdisp('Youwon')break;elseify<xdisp('low');ifi==7disp('Gameover!');endelseify>xdisp('high')ifi==7disp('Gameover!');endendend2023/11/2344MATLAB程序設(shè)計例3-20Fibonacci數(shù)列定義如下：f1=1f2=1fn=fn-1+fn-2(n>2)求Fibonacci數(shù)列的第20項。2023/11/2345MATLAB程序設(shè)計Fibonacci數(shù)列源程序1：