《MATLAB基礎(chǔ)與編程入門》課件第4章

第四章MATLAB編程基礎(chǔ)4.1概述4.2腳本文件4.3流程控制4.4函數(shù)文件4.5M文件調(diào)試4.6M文件性能分析4.7本章小結(jié)4.1概述MATLAB提供了完整的編寫應(yīng)用程序的能力，這種能力通過一種被稱為M語言的高級語言來實現(xiàn)。這種編程語言是一種解釋性語言，利用該語言編寫的代碼僅能被MATLAB接受，被MATLAB解釋、執(zhí)行。其實，一個M語言文件就是由若干MATLAB的命令組合在一起構(gòu)成的，這些命令都是在前面章節(jié)中介紹的合法的MATLAB命令。和C語言類似，M語言文件都是標(biāo)準(zhǔn)的純文本格式的文件，其文件的擴展名為.m。

使用M文件最直接的好處就是可以將一組MATLAB命令組合起來，通過一個簡單的指令就可以執(zhí)行這些命令。這些命令可以完成某些MATLAB的操作，也可以實現(xiàn)某個具體的算法。其實，MATLAB產(chǎn)品族中包含的工具箱就是由世界上在相應(yīng)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的頂尖高手，利用M語言開發(fā)的算法函數(shù)文件集合。讀者也可以結(jié)合自己工作的需要，為自己的MATLAB開發(fā)具體的算法和工具箱。

MATLAB的函數(shù)主要有兩類，一類被稱為內(nèi)建(Build-in)函數(shù)，這類函數(shù)是由MATLAB的內(nèi)核提供的，能夠完成基本的運算，例如三角函數(shù)、矩陣運算的函數(shù)等。另外一類函數(shù)就是利用高級語言開發(fā)的函數(shù)文件，這里的函數(shù)文件既包括用C語言開發(fā)的MEX函數(shù)文件，又包含了M函數(shù)文件。有關(guān)MEX函數(shù)文件的內(nèi)容已經(jīng)超出了本書的內(nèi)容，將在《MATLAB外部編程接口》一書中詳細(xì)講述。

如前所述，MATLAB的M語言文件是純文本格式的文件，利用任何一種純文本編輯器都可以編寫相應(yīng)的文件，例如Windows平臺下的記事本、UltraEdit等軟件，或者Unix平臺下的Emacs軟件等。同樣，為了方便編輯M文件，MATLAB也提供了一個編輯器，叫作meditor，它也是系統(tǒng)默認(rèn)的M文件編輯器。運行meditor的方法非常簡單，在MATLAB命令行窗口中鍵入下面的指令就可以打開meditor：

>>edit

這時MATLAB將啟動meditor，然后創(chuàng)建一個未命名的空白文件，如圖4-1所示。圖4-1meditor的運行界面

這時用戶就可以直接在編輯器中鍵入MATLAB指令，開發(fā)M語言文件了。此外，運行meditor還可以通過“File”菜單中“New”子菜單下的“M-File”命令來實現(xiàn)，或者直接單擊MATLAB用戶界面工具欄上的新建按鈕完成同樣的工作。

M語言文件可以分為兩類，其中一類是腳本文件，另外一類叫作函數(shù)文件。本章將分別介紹這兩類文件的編寫方法。4.2腳本文件

腳本文件是最簡單的一種M語言文件，在本章前面章節(jié)的例子中都使用了腳本文件。所謂腳本文件，就是由一系列的MATLAB指令和命令組成的純文本格式的M文件，執(zhí)行腳本文件時，文件中的指令或者命令按照出現(xiàn)在腳本文件中的順序依次執(zhí)行。腳本文件沒有輸入?yún)?shù)，也沒有輸出參數(shù)，執(zhí)行起來就像早期的DOS操作系統(tǒng)的批處理文件一樣，而腳本文件處理的數(shù)據(jù)或者變量必須在MATLAB的公共工作空間中。[例子4-1]

腳本文件示例。001 %注釋行002 %M腳本文件示例003 %"flowerpetal"004 %以下為代碼行005 %計算006 theta=-pi:0.01:pi;007 rho(1,:)=2*sin(5*theta).^2;008 rho(2,:)=cos(10*theta).^3;009 rho(3,:)=sin(theta).^2;010 rho(4,:)=5*cos(3.5*theta).^3;011 fork=1:4012 %圖形輸出013 subplot(2,2,k)014 polar(theta,rho(k,:))015 end016 disp('程序運行結(jié)束!')在MATLAB命令行中運行該腳本文件：>>script_example程序運行結(jié)束!圖4-2例子4-1腳本文件的運行結(jié)果

仔細(xì)察看例子4-1的腳本文件，在腳本文件中，主要由注釋行和代碼行組成。M文件的注釋行需要使用%定義符，在%之后的所有文本都認(rèn)為是注釋文本，不過，M文件的注釋定義符僅能影響一行代碼，類似于C++語言中的“//”。然而在M語言中，沒有類似C語言的注釋定義符“/*”和“*/”，所以無法一次定義多行注釋。給程序添加適當(dāng)?shù)淖⑨屖橇己玫木幊塘?xí)慣，希望讀者能夠在日常編程中多多使用。

腳本文件中的代碼行都是一些簡單的MATLAB指令或者命令，這些命令可以用來完成相應(yīng)的計算處理數(shù)據(jù)、繪制圖形結(jié)果的操作，也可以在腳本文件中調(diào)用其他的函數(shù)完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，在例子4-1中就完成了這些工作。另外，在MATLAB中還有一些指令用來處理程序和用戶之間的交互，在表4-1中進(jìn)行了總結(jié)。表4-1腳本文件中常用的MATLAB指令MATLAB一般使用腳本文件作為某種批處理文件，其中，有兩個批處理文件經(jīng)常被MATLAB自動調(diào)用，這兩個腳本文件分別為startup.m和finish.m。

startup.m文件在MATLAB啟動時自動被執(zhí)行，用戶可以自己創(chuàng)建并定義編寫該文件，例如在文件中添加物理常量的定義、系統(tǒng)變量的設(shè)置或者M(jìn)ATLAB搜索路徑的設(shè)置。當(dāng)用戶安裝MATLAB之后，在<MATLABROOT>\toolbox\local路徑下有一個M文件，名為Starupsav.m，該文件可以看作是startup.m文件的模板，可以修改該文件，然后將其以文件名startup.m的形式保存在<MATLABROOT>\toolbox\local路徑下。

與startup.m文件相對應(yīng)的是finish.m文件，該文件在MATLAB退出時自動執(zhí)行，用戶可以自己創(chuàng)建并定義編寫該文件，例如在文件中添加保存數(shù)據(jù)等指令，這樣可以將每次退出前的工作結(jié)果進(jìn)行保留。同樣，在<MATLABROOT>\toolbox\local路徑下有兩個文件，分別為finishsav.m和finishdlg.m，這兩個文件可以用來作為finish.m文件的模板，相關(guān)的具體內(nèi)容介紹請讀者自己察看相應(yīng)的文件和幫助文檔。4.3流程控制4.3.1選擇結(jié)構(gòu)如前所述，當(dāng)人們判斷某一條件是否滿足，根據(jù)判斷的結(jié)果來選擇不同的解決問題的方法時，就需要使用選擇結(jié)構(gòu)。和C語言類似，MATLAB的條件判斷可以使用if語句或者switch語句。1.if語句if語句的基本語法結(jié)構(gòu)有三種，分別如下：(1)if(關(guān)系運算表達(dá)式) MATLAB語句end

這種形式的選擇結(jié)構(gòu)表示，當(dāng)關(guān)系運算表達(dá)式計算的結(jié)果為邏輯真的時候，執(zhí)行MATLAB語句，這里的MATLAB語句可以是一個MATLAB表達(dá)式，也可以是多個MATLAB表達(dá)式。在MATLAB語句的結(jié)尾處，必須有關(guān)鍵字end。if(關(guān)系運算表達(dá)式) MATLAB語句Aelse MATLAB語句Bend

這種選擇結(jié)構(gòu)表示，當(dāng)關(guān)系運算表達(dá)式的計算結(jié)果為邏輯真的時候，執(zhí)行MATLAB語句A，否則執(zhí)行MATLAB語句B，在語句B的結(jié)尾必須具有關(guān)鍵字end。if(關(guān)系運算表達(dá)式a) MATLAB語句Aelseif(關(guān)系運算表達(dá)式b) MATLAB語句Belse(關(guān)系運算表達(dá)式c)

end

這種選擇結(jié)構(gòu)可以判斷多條關(guān)系運算表達(dá)式的計算結(jié)果，然后按照執(zhí)行的邏輯關(guān)系執(zhí)行相應(yīng)的語句。讀者可以根據(jù)類似的C語言知識或者前面兩種選擇結(jié)構(gòu)的介紹判斷這種結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式?！璠例子4-2]if語句的使用——if_examp.m。讀者通過本例子將同時了解meditor的基本使用方法。打開meditor，然后鍵入下面的指令：001 clearall002003 I=1;004 J=2;005006 ifI==J007 A(I,J)=2;008 elseifabs(I-J)==1009 A(I,J)=?1;010 else011 A(I,J)=0;012 end

注意：在鍵入程序時，不要將行號(001～012)也敲進(jìn)去，在這里設(shè)置行號的主要目的是為了便于講解和分析程序。在MATLAB的M語言編輯器中進(jìn)行文本編輯時，編輯器的最左側(cè)就是當(dāng)前文件的行號，如圖4-3所示。

圖4-3編輯M語言時左側(cè)的文件行號

細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在M語言編輯器的最右側(cè)的一欄中有一些特殊色彩的標(biāo)識，默認(rèn)情況下(如圖4-1)該標(biāo)識(方塊)為綠色，而在圖4-3所示的編輯器中是桔黃色，同時在相應(yīng)的代碼下會有桔黃色的波浪線，這是新版MATLAB中M語言編輯器針對正在編輯的M文件進(jìn)行分析的結(jié)果，表示當(dāng)前的代碼可能存在一些潛在的錯誤，把鼠標(biāo)放置在桔黃色的方塊或者橫線上，可獲取相應(yīng)的警告信息。如果單擊桔黃色橫線，則M語言編輯器光標(biāo)會自動跳轉(zhuǎn)到出現(xiàn)問題的代碼處，如圖4-4所示。

圖4-4顯示的警告信息

運行例子4-2的方法和效果如下：>>if_exampA=0-1

例子4-2代碼的核心是006～012行的部分，這部分展示了if-elseif-else-end語句組合的使用方法。請讀者仔細(xì)察看，并且通過修改程序003和004行中對I和J的賦值來察看整個語句的執(zhí)行情況。和C語言類似，if-elseif-else的語句結(jié)構(gòu)也可以嵌套地使用，也就是可以存在這樣的語句結(jié)構(gòu)：if(關(guān)系表達(dá)式a) if(關(guān)系表達(dá)式b)MATLAB語句A elseMATLAB語句B endelse if(關(guān)系表達(dá)式c)MATLAB語句C elseMATLAB語句D endend注意：在使用嵌套的選擇結(jié)構(gòu)時，需要小心if語句和end關(guān)鍵字的配對。[例子4-3]

嵌套使用的if結(jié)構(gòu)——if_examp2.m。001 clearall002 003 if1004 disp('Is1')005 else006 disp('Not1')007 end008009 I=1;010 ifI011 ifI<2012 disp('Iisbiggerthan0butlessthan2')013 end014 else015 ifI>-2016 dis('Iislessthan0butbiggerthan-2')017 end018 end該程序的運行方法和效果如下：>>if_examp2Is1Iisbiggerthan0butlessthan2

在例子4-3中，主要說明了嵌套的if結(jié)構(gòu)和在關(guān)系表達(dá)式中使用常量的方法。在代碼的003行，if語句的關(guān)系表達(dá)式為常數(shù)1，這個時候if語句將始終認(rèn)為非零值為邏輯真，所以，程序執(zhí)行了004行的代碼。同樣，在程序的009行，if語句的關(guān)系表達(dá)式為變量I，若I的數(shù)值為非零值，則if語句判斷其為邏輯真，所以，代碼的016行只有在I為0時，才可能被執(zhí)行。2.switch語句另外一種構(gòu)成選擇結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字就是switch。在處理實際問題的時候，往往要處理多個分支，這時如果使用if-else語句處理多分支結(jié)構(gòu)往往使程序變得十分冗長，從而降低了程序的可讀性。switch語句就可以用于處理這種多分支的選擇，它的基本語法結(jié)構(gòu)如下：switch(表達(dá)式) case常量表達(dá)式a：語句A case常量表達(dá)式b：語句B

case常量表達(dá)式m：語句M otherwise常量表達(dá)式n：語句Nend…

在switch語句之后的表達(dá)式可以是一個數(shù)值類型表達(dá)式或者是一個數(shù)值類型的變量，當(dāng)這個表達(dá)式的值同case后面的某一個常量表達(dá)式相等時，則執(zhí)行該case后面的常量表達(dá)式后面的語句。注意：

MATLAB的switch和C語言的switch語句結(jié)構(gòu)不同。在C語言中，每一個case后面的語句中必須包含類似break語句的流程控制語句，否則程序會依次執(zhí)行符合條件的case語句后面的每一個case分支。但是在MATLAB中就不必如此，程序僅僅執(zhí)行符合條件的case分支。例子4-4switch結(jié)構(gòu)使用示例——switch_examp.m。001 clearall002 003 algorithm=input('Enteranalgorithminquotes(ode23,ode15s,etc:)');004 005 switchalgorithm006 case'ode23'007 str='2nd/3rdorder';008 case{'ode15s','ode23s'}009 str='stiffsystem';010 otherwise011 str='otheralgorithm';012 end013 disp(str);該文件的運行方法和效果如下：>>switch_exampEnteranalgorithminquotes(ode23,ode15s,etc:)'ode23'2nd/3rdorder>>switch_exampEnteranalgorithminquotes(ode23,ode15s,etc:)'ode4'otheralgorithm

例子4-3中需要用戶在執(zhí)行程序的過程中輸入一個字符串，switch語句根據(jù)用戶的輸入判斷執(zhí)行相應(yīng)的case分支。若沒有符合條件的case分支，則switch執(zhí)行otherwise后面的語句。若switch結(jié)構(gòu)中沒有定義otherwise及其相應(yīng)的代碼，則程序不會進(jìn)行任何操作，而是直接退出switch結(jié)構(gòu)。提示：在處理以字符串變量或者常量參與的關(guān)系判斷操作時，使用switch結(jié)構(gòu)要比if-else結(jié)構(gòu)效率高一些。由于MATLAB的switch結(jié)構(gòu)沒有C語言的fall-through特性，所以，如果需要針對多個條件而使用同一個case分支的時候，需要使用元胞數(shù)組與之配合，參見例子4-4。[例子4-5]switch結(jié)構(gòu)使用示例——switch_examp2.m。001 clearall002003 var=input('InputaNumer:');004 switchvar005 case1006 disp('1')007 case{2,3,4}008 disp('2or3or4')009 case5010 disp('5')011 otherwise012 disp('somethingelse')013 end例子4-5運行的方法和效果如下：>>switch_examp2InputaNumer:11>>switch_examp2InputaNumer:32or3or4>>switch_examp2InputaNumer:7somethingelse

例子4-5代碼的核心部分為007行，這里使用元胞數(shù)組增加判斷條件的個數(shù)，當(dāng)輸入的數(shù)字為2、3或者4時，switch結(jié)構(gòu)將使用同一個case分支進(jìn)行判斷、計算。注意：從代碼的完整性和可靠性角度出發(fā)，在使用switch語句時，一定要包含otherwise分支，這是一種良好的編程習(xí)慣。4.3.2循環(huán)結(jié)構(gòu)在解決很多問題的時候需要使用循環(huán)結(jié)構(gòu)，例如求解數(shù)列的和或者進(jìn)行某種迭代法求解數(shù)值方程時，都需要循環(huán)結(jié)構(gòu)配合完成計算。在MATLAB中，包含兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)，一種是循環(huán)次數(shù)不確定的while循環(huán)，而另一種是循環(huán)次數(shù)確定的for循環(huán)。

1．while循環(huán)結(jié)構(gòu)while語句可以用來實現(xiàn)“當(dāng)”型的循環(huán)結(jié)構(gòu)，它的一般形式如下：while(表達(dá)式)MATLAB語句end

當(dāng)表達(dá)式為真時，循環(huán)將執(zhí)行由語句構(gòu)成的循環(huán)體，其特點是先判斷循環(huán)條件，如果循環(huán)條件成立，即表達(dá)式運算結(jié)果為“真”，再執(zhí)行循環(huán)體。循環(huán)體執(zhí)行的語句可以是一句也可以是多句，在MATLAB語句之后必須使用關(guān)鍵字end作為整個循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)束。另外，在循環(huán)過程中一定要能夠改變關(guān)系表達(dá)式或者布爾類型變量的值，或者使用其他方法來跳出循環(huán)，否則會陷入死循環(huán)(無法正常退出的循環(huán)叫作死循環(huán))。例子4-6

使用while語句求解 。001 i=1;002 sum=0;003 while(i<=1000)004 sum=sum+i;005 i=i+1;006 end007 str=['計算結(jié)果為：',num2str(sum)];008 disp(str)

例子4-6的運行結(jié)果為

>>while_example

計算結(jié)果為：500500

例子4-6的002~006行使用了while循環(huán)結(jié)構(gòu)，在循環(huán)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了累加的操作。需要注意的是，在MATLAB中沒有類似C語言的++或者+=等運算操作符，因此在進(jìn)行諸如累加或者遞減的運算時，不得不給出完整的表達(dá)式。另外，例子4-6求數(shù)列和的算法的運算效率很低，在MATLAB中不要使用這樣的結(jié)構(gòu)完成類似的運算，而需要采用向量化的計算。

注意：

while循環(huán)結(jié)構(gòu)的關(guān)系表達(dá)式可以是某個數(shù)據(jù)變量或者常量，這時，將按照非零值為邏輯真進(jìn)行相應(yīng)的操作。另外，在進(jìn)行上述操作時，若數(shù)據(jù)變量為空矩陣，則while語句將空矩陣作為邏輯假處理，也就是說，在whileAMATLAB語句S1end結(jié)構(gòu)中，若A為空矩陣，則MATLAB語句S1永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行。

2．for循環(huán)結(jié)構(gòu)使用for語句構(gòu)成循環(huán)是最靈活、簡便的方法，不過，使用for語句循環(huán)需要預(yù)先知道循環(huán)體執(zhí)行的次數(shù)，所以這種循環(huán)一般叫作確定循環(huán)。在MATLAB中for循環(huán)的基本結(jié)構(gòu)如下：forindex=start:increment:end MATLAB語句end其中，index的取值取決于start和end的值，一般地，這里通常使用等差的數(shù)列向量，參見例子4-7。例子4-7

使用for語句求解 。001 sum=0;002 fori=1:1000003 sum=sum+i;004 end 005 str=['計算結(jié)果為：',num2str(sum)];006 disp(str)例子4-7運行的結(jié)果為>>for_example計算結(jié)果為：500500

在例子4-7中，002行的代碼使用了確定次數(shù)的for循環(huán)結(jié)構(gòu)，循環(huán)次數(shù)使用行向量進(jìn)行控制，而且索引值i按照默認(rèn)的數(shù)值1進(jìn)行遞增。在for循環(huán)語句中，不僅可以使用行向量進(jìn)行循環(huán)迭代的處理，也可以使用矩陣作為循環(huán)次數(shù)的控制變量，這時循環(huán)的索引值將直接使用矩陣的每一列，循環(huán)的次數(shù)為矩陣的列數(shù)，參見例子4-8。例子4-8for循環(huán)示例。001 A=rand(3,4);002003 fori=A004 sum=mean(i)005 end例子4-8運行的結(jié)果為:>>for_matricessum=0.2728sum=0.6649sum=0.4275sum=0.5220

例子4-8盡管只有短短的幾行，但是在003行使用了一個矩陣作為循環(huán)的索引值，于是，循環(huán)結(jié)果就分別計算矩陣的每一列元素的均值。和其他高級語言類似，MATLAB的循環(huán)結(jié)構(gòu)也可以進(jìn)行嵌套使用，使用嵌套的循環(huán)需要注意for關(guān)鍵字和end關(guān)鍵字之間的配對使用，請讀者根據(jù)高級語言的一般特性來推斷其運行的方式，這里就不再贅述了。4.3.3break語句和continue語句在循環(huán)結(jié)構(gòu)中還有兩條語句會影響程序的流程，這就是break語句和continue語句，這兩條語句的基本功能如下：●當(dāng)break語句使用在循環(huán)體中的時候，其作用是能夠在執(zhí)行循環(huán)體的時候強迫終止循環(huán)，即控制程序的流程，使其提前退出循環(huán)，它的使用方法是

break；●continue語句出現(xiàn)在循環(huán)體中的時候，其作用是能夠中斷本次的循環(huán)體運行，將程序的流程跳轉(zhuǎn)到判斷循環(huán)條件的語句處，繼續(xù)下一次的循環(huán)，它的使用方法是

continue；[例子4-9]break語句示例——break_example.m。001 i=0;002 j=0;003 k=0;004 fori=1:2005 forj=1:2006 fork=1:2007 if(k==2)008 disp('退出循環(huán)');009 break;010 end011 str=sprintf('I=%d,J=%d,K=%d',i,j,k);012 disp(str);013 end014 end015 end016 disp('程序運行結(jié)束');例子4-9的運行結(jié)果如下：>>break_exampleI=1,J=1,K=1Exittheloop!I=1,J=2,K=1Exittheloop!I=2,J=1,K=1Exittheloop!I=2,J=2,K=1Exittheloop!Endtheprogram!break語句的作用是退出當(dāng)前的循環(huán)結(jié)構(gòu)運行，所以在例子4-8中，位于最內(nèi)層循環(huán)的break語句執(zhí)行的結(jié)果是退出了最內(nèi)層的循環(huán)k，位于外層的循環(huán)i和j還是都運行完畢了。[例子4-10]continue語句示例。001 i=0;002 fori=1:6003 if(i>3)004 continue005 else006 str=sprintf('I=%d',i);007 disp(str);008 end009 end010 str=sprintf('循環(huán)結(jié)束I=%d',i);011 disp(str);例子4-10的運行結(jié)果如下：>>continue_exampleI=1I=2I=3循環(huán)結(jié)束I=6continue語句的作用在例子4-9中得到了充分說明，該語句終止當(dāng)前的循環(huán)，然后繼續(xù)下一次循環(huán)運算，直到所有的循環(huán)迭代運算結(jié)束為止。4.3.4提高運算性能

M語言和其他的高級語言不同，由于采用了解釋型語言，所以M語言的執(zhí)行效率肯定低于編譯型語言(例如C語言)。然而，隨著MATLAB版本的不斷升級，再加之合理利用MATLAB向量運算等特點可以較大幅度地提高M(jìn)語言代碼的執(zhí)行效率。在本小節(jié)結(jié)合一些具體的例子來講述M語言編程以及MATLAB軟件本身在提高程序執(zhí)行效率方面的一些特性。

1．向量化運算首先，希望讀者牢記這樣一點，MATLAB最初的目的是提供便利的矩陣數(shù)據(jù)操作能力。所以在大多數(shù)的應(yīng)用程序中，不要使用循環(huán)結(jié)構(gòu)操作矩陣的元素，應(yīng)直接使用矩陣元素的索引或者矩陣運算的函數(shù)，這樣做不僅能夠提高代碼的執(zhí)行效率，而且還能夠提高程序的可讀性，這就是所謂的向量化的運算，也就是說，盡量將使用while循環(huán)或者for循環(huán)的語句結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成等價的向量或者矩陣運算，以提高程序的運算速度，參見例子4-11。[例子4-11]

向量化運算——array_vs_loops.m。001 Mass=rand(5,10000);002 Length=rand(5,10000);003 Width=rand(5,10000);004 Height=rand(5,10000);005 006 [rows,cols]=size(Mass);007 008 disp([char(10),'使用數(shù)組運算：'])009 tic010 Density=Mass./(Length.*Width.*Height);011 toc012013 disp([char(10),'使用循環(huán)結(jié)構(gòu)：'])014 tic;015 forI=1:rows016 forJ=1:cols017 Density(I)=Mass(I,J)/(Length(I,J)*Width(I,J)*Height(I,J));018 end019 end020 toc

例子4-11比較了循環(huán)結(jié)構(gòu)和數(shù)組運算的執(zhí)行效率，分別使用數(shù)組運算010行和循環(huán)結(jié)構(gòu)015～019行完成了同樣的工作。程序的運行結(jié)果如下：>>array_vs_loops

UseArray:Elapsedtimeis0.002907seconds.

UseLoop:Elapsedtimeis0.007055seconds.

2．預(yù)分配存儲空間另外一種能夠提高運算效率的方法就是進(jìn)行內(nèi)存變量存儲空間的預(yù)分配，首先察看例子4-12。

[例子4-12]內(nèi)存預(yù)分配的例子——pre_allocate.m。001 disp([char(10),'使用內(nèi)存預(yù)分配：'])002 pre_allo=zeros(10000,1);003 tic;004 forI=1:10000005 pre_allo(I)=rand(1);006 end007 toc008 009 disp([char(10),'不使用內(nèi)存預(yù)分配：'])010 tic;011 forJ=1:10000012 not_pre_allo(J)=rand(1);013 end014 toc例子4-12的執(zhí)行結(jié)果如下：>>pre_allocate

Preallocation:Elapsedtimeis0.024410seconds.

Non-Preallocation:Elapsedtimeis0.223652seconds.

上面兩種不同的運算唯一的區(qū)別就是程序的002行，執(zhí)行這行語句之后，MATLAB自動分配了10000個連續(xù)的內(nèi)存空間用于存儲數(shù)據(jù)，MATLAB將一次創(chuàng)建足夠的存儲空間，然后依次賦值。而后者not_pre_allo變量沒有進(jìn)行相應(yīng)的操作，所以帶來了兩次運算結(jié)果的不同。那么在不使用內(nèi)存預(yù)分配的運算中MATLAB進(jìn)行什么操作呢？當(dāng)I=1時，MATLAB將使用一小塊長度為一個單元大小的內(nèi)存保存一位隨機數(shù)。當(dāng)I=2時，MATLAB尋找一塊兩單元大小的內(nèi)存區(qū)，一個單元放第一個隨機數(shù)，第二個放另外一個隨機數(shù)。

……

當(dāng)I=10000時，MATLAB尋找一塊容納10000單元的內(nèi)存區(qū)存放以前的9999個隨機數(shù)，同時把最新的一個隨機數(shù)加入進(jìn)去。代碼運行的結(jié)果造成了存儲空間的浪費，降低了程序的執(zhí)行速度。所以，在編寫M語言程序的時候需要盡量使用內(nèi)存的預(yù)分配，而少使用或者不使用數(shù)組內(nèi)存空間的自動擴充方式。MATLAB針對不同的數(shù)據(jù)類型有不同的內(nèi)存預(yù)分配函數(shù)，見表4-2。表4-2內(nèi)存預(yù)分配函數(shù)

表4-2中說明了不同數(shù)據(jù)類型所要使用的預(yù)分配內(nèi)存函數(shù)，其中結(jié)構(gòu)類型的數(shù)組需要兩個函數(shù)配合使用，利用struct函數(shù)構(gòu)造結(jié)構(gòu)，而使用repmat函數(shù)創(chuàng)建數(shù)組。對于非雙精度類型的數(shù)據(jù)，例如整數(shù)類型或者單精度類型進(jìn)行內(nèi)存的預(yù)分配時，需要使用相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)或者類型轉(zhuǎn)換函數(shù)，例如：

Y=int16(zeros(1:10000));

在上面的表達(dá)式中創(chuàng)建了連續(xù)10000個16位整數(shù)的存儲空間。如果預(yù)先分配的內(nèi)存空間無法容納數(shù)據(jù)，則可以通過repmat函數(shù)來擴充數(shù)組的存儲空間。上述函數(shù)的具體使用方法請讀者參閱MATLAB的幫助文檔或者在線幫助。此外，為了提高M(jìn)ATLAB編程性能，還需注意一些要點，見表4-3所示。

表4-3提高M(jìn)ATLAB編程性能的要點

4.4函數(shù)文件4.4.1基本結(jié)構(gòu)

M函數(shù)文件和腳本文件不同，函數(shù)文件不僅有自己特殊的文件格式，不同的函數(shù)還分別具有自己的工作空間。同其他高級語言類似，M函數(shù)文件也有局部變量和全局變量。讀者首先需要了解的是函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)，參見例子4-13。[例子4-13]

函數(shù)文件示例——average.m。001 functiony=average(x)002 %AVERAGE求向量元素的均值003 %語法：004 %Y=average(X)005 %其中，X是向量,Y為計算得到向量元素的均值006 %若輸入?yún)?shù)為非向量則出錯007 008 %代碼行009 [m,n]=size(x);010 %判斷輸入?yún)?shù)是否為向量011 if(~((m==1)|(n==1))|(m==1&n==1))012 %若輸入?yún)?shù)不是向量，則出錯013 error('Inputmustbeavector')014 end015 %計算向量元素的均值016 y=sum(x)/length(x);在MATLAB命令行中，鍵入下面的指令運行例子4-14的代碼：>>z=1:99;>>y=average(z)y=50M語言函數(shù)文件具有下面的不同部分：*函數(shù)定義行。*在線幫助。*注釋行。*M語言代碼。下面結(jié)合例子4-14分別說明這些部分的構(gòu)成。函數(shù)定義行，例子4-14的函數(shù)定義行為代碼的001行：

001 functiony=average(x)

這一行代碼中包括關(guān)鍵字function、函數(shù)輸出參數(shù)y、函數(shù)的名稱average和函數(shù)的輸入?yún)?shù)x。需要讀者注意的是函數(shù)的名稱，函數(shù)的名稱定義要求必須以字符開頭，后面可以用字符、數(shù)字和下劃線的組合構(gòu)成函數(shù)名稱。MATLAB對函數(shù)名稱的長度有限定，讀者可以在自己的MATLAB中，通過執(zhí)行namelengthmax函數(shù)獲取相應(yīng)的數(shù)值。假設(shè)該函數(shù)返回的數(shù)值為N，若函數(shù)的名稱長度超過了N，則MATLAB使用函數(shù)名稱的前N個字符作為函數(shù)名稱。一般地，推薦將函數(shù)名稱使用小寫的英文字符表示，同時保存函數(shù)的M文件名稱最好和函數(shù)名稱保持一致，若文件名稱和函數(shù)名稱不一致，則調(diào)用函數(shù)的時候需要使用文件名稱而非函數(shù)名稱。在新版本的MATLAB中，調(diào)用函數(shù)或者腳本的時候，調(diào)用指令的大小寫必須與函數(shù)或者腳本名稱的大小寫完全一致，否則會報告警告信息，例如，在MATLAB命令行窗體中鍵入下面的指令：

>>y=Average(z)Warning:Couldnotfindanexact(case-sensitive)matchfor'Average'.D:\Class\ML01\ch4\average.misacase-insensitivematchandwillbeusedinstead.Youcanimprovetheperformanceofyourcodebyusingexactnamematchesandwethereforerecommendthatyouupdateyourusageaccordingly.Alternatively,youcandisablethiswarningusingwarning('off','MATLAB:dispatcher:InexactMatch').

y= 50

在未來版本中，MATLAB會把這種調(diào)用指令大小寫與函數(shù)或者腳本不匹配的現(xiàn)象設(shè)定為錯誤。

M函數(shù)文件的在線幫助為緊隨在函數(shù)定義行的注釋行。在例子4-13中，average函數(shù)的在線幫助為002～006行的注釋行。若在MATLAB命令行窗體中鍵入下面的指令：>>helpaverageAVERAGE求向量元素的均值語法：

Y=average(X)

其中，X是向量，Y為計算得到向量元素的均值

若輸入?yún)?shù)為非向量則出錯

其中，在線幫助中比較重要而且特殊的是在線幫助的第一行，在MATLAB中將這行注釋稱為H1幫助行，它是在線幫助的第一行，若使用lookfor函數(shù)查詢函數(shù)時，僅查詢并顯示函數(shù)的H1幫助行，例如，在MATLAB命令行中鍵入下面的指令：

>>lookforaverage

在MATLAB的命令窗口中就會出現(xiàn)：

AVERAGE求向量元素的均值

MEANAverageormeanvalue.…

由于H1幫助行的特殊作用，所以在用戶自己定義M函數(shù)文件時，一定要編寫相應(yīng)的H1幫助行，對函數(shù)進(jìn)行簡明、扼要的說明或者解釋。例子4-13的008、010、012、015行代碼分別是程序具體的注釋行，這些注釋行不會顯示在在線幫助中，主要原因就是這些注釋行沒有緊隨在H1幫助行的后面，其中008行的注釋與在線幫助之間有一個空行。其實從008行開始一直到文件的結(jié)尾都是M函數(shù)文件的代碼行，這些代碼行需要完成具體的算法，實現(xiàn)用戶的具體功能。代碼行就是用戶開發(fā)的算法M語言的實現(xiàn)。4.4.2輸入輸出參數(shù)

M語言函數(shù)文件的輸入、輸出參數(shù)和其他高級語言的輸入、輸出參數(shù)不同，在定義這些輸入、輸出參數(shù)的時候不需要指出變量的類型，因為MATLAB默認(rèn)這些參數(shù)都使用雙精度類型，這樣可以簡化程序的編寫。而且在定義參數(shù)時，也沒有確定輸入?yún)?shù)的維數(shù)或者尺寸，也就是說，直接從參數(shù)上無法判斷輸入來的是標(biāo)量、向量還是矩陣，只有通過程序內(nèi)部的具體代碼來加以判斷。

M語言的函數(shù)文件不僅可以有一個輸入?yún)?shù)和一個返回值，還可以為M語言函數(shù)文件定義多個輸入?yún)?shù)和多個輸出參數(shù)，見例子4-14。[例子4-14]

多個輸入、輸出參數(shù)的M函數(shù)。001 function[avg,stdev,r]=ourstats(x,tol)002 %OURSTATS多輸入輸出參數(shù)示例003 %該函數(shù)計算處理矩陣，得到相應(yīng)的均值、004 %標(biāo)準(zhǔn)差和矩陣的秩005 [m,n]=size(x);006 ifm==1007 m=n;008 end009 %Average010 avg=sum(x)/m;011% Sandaddeviation012 stdev=sqrt(sum(x.^2)/m-avg.^2);013 %Rank014 s=svd(x);015 r=sum(s>tol);運行例子4-15，在MATLAB命令行中，鍵入下面的指令：>>A=[123;456]A=123456>>[a,s,r]=ourstats(A,0.1)a=2.50003.50004.5000s=1.50001.50001.5000r=2>>ourstats(A,0.1)ans=2.50003.50004.5000>>[a,s]=ourstats(A,0.1)a=2.50003.50004.5000s=1.50001.50001.5000>>[a,s,r,q]=ourstats(A,0.1)???Errorusing==>ourstatsToomanyoutputarguments.>>[a,s,r]=ourstats(A,0.1,1)???Errorusing==>ourstatsToomanyinputarguments.>>[a,s,r]=ourstats(A,0.1,q)???Undefinedfunctionorvariable'q'.

例子4-14的M代碼具有兩個輸入?yún)?shù)、三個輸出參數(shù)，所以在使用該函數(shù)的時候，需要將必要的輸入、輸出參數(shù)寫明。注意調(diào)用該函數(shù)時的語法，將輸出參數(shù)依次寫在一個向量中，若輸出參數(shù)的個數(shù)與函數(shù)定義的輸出參數(shù)個數(shù)不一致，則在例子4-14中，將計算得到的前幾個輸出參數(shù)作為返回值，個數(shù)等于用戶指定的輸出參數(shù)個數(shù)。計算的結(jié)果依次賦值給不同的變量。4.4.3子函數(shù)同一個M函數(shù)文件中可以包含多個函數(shù)。如果在同一個M函數(shù)文件中包含了多個函數(shù)，那么將出現(xiàn)在文件中的第一個M函數(shù)稱為主函數(shù)(primaryfunction)，其余的函數(shù)稱為子函數(shù)(subfunction)。M函數(shù)文件的名稱一般與主函數(shù)的名稱保持一致，其他函數(shù)都必須按照函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)來書寫，每一個函數(shù)的開始都是函數(shù)定義行，函數(shù)的結(jié)尾是另一個函數(shù)的定義行的開始或者整個M文件的結(jié)尾(最后一個子函數(shù)的結(jié)尾就是文件結(jié)束符)。不過，子函數(shù)不像主函數(shù)，一般子函數(shù)沒有在線幫助，子函數(shù)的作用范圍有限，它只能被那些在定義子函數(shù)的M文件中定義的函數(shù)(包括主函數(shù)和其他子函數(shù))調(diào)用，不能被其他M文件定義的函數(shù)調(diào)用。

【例子4-15】子函數(shù)應(yīng)用示例001 function[avg,med]=newstats(u) %主函數(shù)002 %NEWSTATS計算均值和中間值003 n=length(u);004 avg=mean(u,n); %調(diào)用子函數(shù)005 med=median(u,n); %調(diào)用子函數(shù)006 007 functiona=mean(v,n) %子函數(shù)

008 %計算平均值009 a=sum(v)/n;010 011 functionm=median(v,n)%子函數(shù)

012 %計算中間值013 w=sort(v);014 ifrem(n,2)==1015 m=w((n+1)/2);016 else017 m=(w(n/2)+w(n/2+1))/2;018 end

運行例子4-15，在MATALB命令行窗口中鍵入下面的指令：>>x=1:11;>>[mean,mid]=newstats(x)mean=

6mid=6

在例子4-15的代碼中，分別在007行和011行定義了兩個子函數(shù)mean和median，這兩個子函數(shù)分別在主函數(shù)的004行和005行被調(diào)用。注意，在不同的函數(shù)之間傳遞變量是通過函數(shù)的參數(shù)形式來完成的。子函數(shù)的在線幫助也可以通過help指令來訪問，例如可以在MATLAB命令行窗體中鍵入下面的指令，從而查看子函數(shù)median的在線幫助：>>helpnewstats>median

計算中間值

4.4.4局部變量和全局變量同C語言類似，在M語言函數(shù)中也存在局部變量和全局變量。所謂局部變量，就是那些在M函數(shù)內(nèi)部聲明并使用的變量，這些變量僅能在函數(shù)調(diào)用執(zhí)行期間被使用，一旦函數(shù)結(jié)束運行，則這些變量占用的內(nèi)存空間將自動被釋放，變量的數(shù)值也就不存在了。這是由于MATLAB的解釋器在解釋執(zhí)行函數(shù)的時候，為不同的函數(shù)創(chuàng)建不同的工作空間，函數(shù)彼此的工作空間相互獨立，一旦函數(shù)執(zhí)行完畢，則函數(shù)的工作空間就不存在了。在本章前面的例子中，每個例子的函數(shù)內(nèi)部聲明使用的變量都是局部變量，所以函數(shù)執(zhí)行完畢后，MATLAB的基本工作空間中沒有這些變量存在，參見例子

4-16。

【例子4-16】局部變量的示例001 functionlocal002 %LOCAL查看局部變量的例子003 x=rand(2,2);004 y=zeros(2,2);005 z='函數(shù)中的變量';006 u={x,y,z};007 disp(z)

008 whos運行例子4-16，在MATLAB命令行窗體中鍵入下面的指令：>>local函數(shù)中的變量

NameSizeBytesClassAttributes

u1x3256cellx2x232doubley2x232doublez1x612char運行l(wèi)ocal函數(shù)之后，再次運行whos指令：>>whos沒有任何輸出。

通過運行l(wèi)ocal函數(shù)可以看到，所有在函數(shù)中創(chuàng)建的變量在函數(shù)運行結(jié)束后就不存在了，也就是說，局部變量的生存周期僅在函數(shù)活動期間。與局部變量相對應(yīng)的就是全局變量。MATLAB將全局變量保存在特殊的工作空間統(tǒng)一維護(hù)管理，將變量聲明為全局的方法就是在使用變量前，用關(guān)鍵字global聲明，例如聲明全局變量gXY：

>>globalgXY>>whosNameSizeBytesClassAttributes

gXY0x00

doubleglobal需要強調(diào)一點，MATLAB管理維護(hù)全局變量和局部變量使用了不同的工作空間，所以使用global關(guān)鍵字創(chuàng)建全局變量的時候有以下三種情況：

(1)若聲明為全局的變量在當(dāng)前的工作空間和全局工作空間都不存在，則創(chuàng)建一個新的變量，然后將這個變量賦值為空數(shù)組，該變量同時存在于局部工作空間和全局工作空間。

(2)若聲明為全局的變量已經(jīng)存在于全局工作空間，則不會在全局工作空間創(chuàng)建新的變量，其數(shù)值同時賦值給局部工作空間中的變量。

(3)若聲明為全局的變量存在于局部工作空間，而全局工作空間不存在，則系統(tǒng)會提示一個警告信息，同時將局部的變量“挪”到全局工作空間中。

【例子4-17】全局變量的示例在MATLAB命令行窗體中鍵入下面的指令：創(chuàng)建全局變量并賦值：>>globalmyx>>myx=10;變量的信息：>>whosNameSizeBytesClassAttributes

myx1x18double

global清除變量：>>clearmyx查看信息：>>whos當(dāng)前的工作空間下沒有任何變量，但是在全局工作空間下：>>whosglobalNameSizeBytesClassAttributes

myx1x18double

global在當(dāng)前工作空間再次創(chuàng)建變量：>>myx=23myx=23變量的信息：>>whosNameSizeBytesClassAttributes

myx1x18double將其修改為全局變量(注意警告信息)：>>globalmyxWarning:Thevalueoflocalvariablesmayhavebeenchangedtomatchtheglobals.FutureversionsofMATLABwillrequirethatyoudeclareavariabletobeglobalbeforeyouusethatvariable.看看變量的數(shù)值：>>myxmyx=10清除當(dāng)前的工作空間：>>clear>>whosglobalNameSizeBytesClassAttributes

myx1x18double

global清除所有的內(nèi)存空間：>>clearall在全局工作空間下沒有任何變量了：>>whosglobal4.4.5函數(shù)執(zhí)行規(guī)則到這里，讀者應(yīng)該能夠創(chuàng)建自己的算法函數(shù)，并且能夠執(zhí)行任何M語言函數(shù)了。只要在MATLAB的命令行窗口中鍵入函數(shù)的名稱，并且提供足夠的輸入/輸出參數(shù)就會得到正確的結(jié)果。如前文所述，M語言的函數(shù)被MATLAB的解釋器解釋執(zhí)行，所以，在本小節(jié)中將簡要討論一下解釋器解釋執(zhí)行程序的問題。

當(dāng)用戶在MATLAB命令行窗體鍵入一個命令或者執(zhí)行M語言文件中包含的一條語句或者指令時，MATLAB解釋器就負(fù)責(zé)解析用戶的輸入，并且給出相應(yīng)的答案。就目前而言，讀者能夠創(chuàng)建變量、創(chuàng)建自定義的函數(shù)和腳本文件，并且能夠編寫子函數(shù)，在代碼中調(diào)用MATLAB的函數(shù)文件以及內(nèi)建函數(shù)等。那么，MATLAB解釋器解析命令的優(yōu)先級是怎樣的呢？n

首先判斷輸入的命令是否為變量。n

若不是內(nèi)存中的變量，判斷輸入的命令是否為MATLAB的內(nèi)建函數(shù)。n

若不是內(nèi)建函數(shù)，則判斷輸入的命令是否為子函數(shù)。n

若在同一個路徑下發(fā)現(xiàn)同名的三種類型的文件：MEX文件、P代碼文件和M代碼文件，則優(yōu)先執(zhí)行MEX文件，其次是P代碼文件，最低的優(yōu)先級是M語言文件?！纠?-18】MATLAB命令解析優(yōu)先級在MATLAB命令行窗體中鍵入下面的指令：>>cos='Thisisastring!'cos=Thisisastring!>>cos(4)ans=s>>whichcoscosisavariable.>>clearall>>cos(4)ans=-0.6536>>whichcos

cosisabuilt-infunction.提示：

P代碼文件是從M文件用pcode命令生成的，

它是M文件經(jīng)過解析之后得到的代碼(P=Parse)。P代碼是經(jīng)過預(yù)編譯的無論何時函數(shù)被調(diào)用MATLAB都能訪問的現(xiàn)成代碼。因為

P文件是預(yù)編譯過的，所以它們的實際內(nèi)容對用戶而言是不可讀的，而且一般情況下它們比相應(yīng)的

M文件運行速度快。將M語言函數(shù)文件轉(zhuǎn)變?yōu)镻代碼文件的方法是：

>>pcodefun1fun2…4.5M文件調(diào)試4.5.1一般調(diào)試過程一般來說，應(yīng)用程序的錯誤有兩類，一類是語法錯誤，另一類是運行時錯誤。其中，語法錯誤包括了詞法或者文法的錯誤，例如函數(shù)名稱的錯誤拼寫等，而運行時錯誤是指那些程序運行過程得到的結(jié)果不是用戶需要的情況。不過不論是哪一種錯誤，都必須在開發(fā)的過程中將其找出，并且修正。由于M文件是一種解釋型語言，語法錯誤和運行時錯誤多數(shù)都是在運行過程中才能發(fā)現(xiàn)，所以程序的調(diào)試往往是在程序無法得到正確結(jié)果時進(jìn)行程序修正的重要手段，特別是在早期版本的MATLAB中，程序調(diào)試是修正錯誤的唯一手段。不過，隨著MATLAB版本的不斷升級，發(fā)現(xiàn)定位M語言錯誤的手段也越來越豐富。例如，新版本的MATLAB提供的M語言編輯器能夠在代碼編寫過程中針對其中的語法錯誤進(jìn)行分析，并且會通過編輯器來提示相應(yīng)的錯誤信息，這一點在前面例子4-2中已經(jīng)討論過了，其實這也是一種輔助的代碼調(diào)試手段。

另外，從MATLABRelease14即MATLAB7.0開始，如果程序運行過程中出現(xiàn)錯誤，則在MATLAB命令行窗體提示信息中，以超鏈接的方式來顯示出現(xiàn)錯誤的代碼行位置，用戶只要單擊超鏈接，則可以打開M語言編輯器，并且自動定位到出現(xiàn)錯誤的代碼。此外，還可以使用M-LintCode、代碼的單元模式(CellMode)、路徑分析工具(DirectoryAnalysis)等來查找代碼中存在的錯誤。有關(guān)M-LintCode、代碼的單元模式(CellMode)、路徑分析工具(DirectoryAnalysis)等內(nèi)容已經(jīng)超出了本書的討論范圍，有興趣的讀者可以參閱《MATLAB高級編程》一書。

M語言編輯器既是M語言的文本編輯器，同時也是調(diào)試的可視化環(huán)境，在M語言編輯器下Debug菜單中的命令就能夠完成程序調(diào)試的所有功能，默認(rèn)情況下，大部分命令都是用來設(shè)置各種斷點，只有設(shè)置了斷點的應(yīng)用程序才能夠進(jìn)行調(diào)試。

在MATLAB中，程序斷點主要分為三類：n

標(biāo)準(zhǔn)斷點。n

條件斷點。n

錯誤斷點。這些斷點的設(shè)置都可以通過M語言編輯器下的Debug菜單中相應(yīng)的菜單命令來創(chuàng)建，如圖4-5所示。

圖4-5M文件編輯器的Debug菜單

[例子4-19]M文件調(diào)試代碼——stats_error.m。001 function[totalsum,average]=stats_error(input_vector)002 %STATS_ERROR-Calculatescumulativetotal&average003 totalsum=sum(input_vector);004 average=ourmean(input_vector);005 006 functiony=ourmean(x)007 %OURMEAN-Calculatesaverage008 [m,n]=size(x);009 ifm==1010 m=n;011 end012 y=sum(input_vector)/m;在MATLAB命令行窗體中嘗試執(zhí)行上面的函數(shù)：>>[sumavg]=stats_error(rand(1,50))???Undefinedfunctionorvariable'input_vector'.

Errorin==>stats_error>ourmeanat12y=sum(input_vector)/m;Errorin==>stats_errorat4average=ourmean(input_vector);MATLAB首先提示程序運行有錯誤，并且指出錯誤發(fā)生的地點，單擊Errorin后面的超鏈接(具有下劃線文字的)，可以直接在M語言編輯器中打開相應(yīng)的M代碼文件，并且光標(biāo)會停留在相應(yīng)的代碼行。這時，可以嘗試幾種不同的設(shè)置斷點的方法，因為這里的示例代碼在執(zhí)行過程中出現(xiàn)了錯誤，可以設(shè)置錯誤斷點，也可以直接在出現(xiàn)錯誤的代碼行處設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)斷點。由于在前面的操作中，已經(jīng)自動定位到了出現(xiàn)錯誤的代碼行，故選擇設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)斷點是比較好的選擇。設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)斷點的方法如下：

在M語言編輯器打開代碼stats_error.m，將光標(biāo)置于代碼的第12行，然后執(zhí)行Debug菜單下的Set/ClearBreakpoint菜單命令，或者直接使用快捷鍵F12，或者用鼠標(biāo)直接單擊代碼行左側(cè)編輯器上的短橫線，還可以通過M語言編輯器工具欄上的按鈕來設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)斷點。此時將在出現(xiàn)錯誤的代碼行(也就是代碼的第12行)設(shè)置斷點，設(shè)置斷點處用紅色的圓點標(biāo)識，如圖4-6所示。

圖4-6設(shè)置斷點

設(shè)置好斷點之后，再次在MATLAB命令行中運行函數(shù)，這次運行MATLAB不會報告代碼運行錯誤，而是進(jìn)入到調(diào)試狀態(tài)：>>[sumavg]=stats_error(rand(1,50))12y=sum(input_vector)/m;K>>進(jìn)入到調(diào)試狀態(tài)后，MATLAB的命令行窗體中會顯示當(dāng)前斷點的代碼行，并且命令行窗體提示符變成“K>>”，表示當(dāng)前MATLAB的狀態(tài)為調(diào)試狀態(tài)。此時，在M文件編輯器中第12行代碼前有綠色的箭頭，表示當(dāng)前程序運行在此處中斷，如圖4-7所示。

圖4-7M語言編輯器的調(diào)試模式

圖4-8調(diào)試程序的按鈕

另外，部分按鈕從編輯狀態(tài)進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，如圖4-8所示。

通過M語言編輯器用戶界面中的Stack下拉列表框可以了解當(dāng)前應(yīng)用程序使用堆棧的狀態(tài)，例如本例子中Stack下拉列表框包含ourmean，stats_error和Base，它們由下至上，分別為調(diào)用者和被調(diào)用者之間的關(guān)系，同時也顯示了當(dāng)前的工作空間。此時在MATLAB命令行窗體的“K>>”提示符下，可以任意鍵入MATLAB指令進(jìn)行運算和處理，不過需要注意，此時執(zhí)行指令的MATLAB工作空間就是當(dāng)前Stack下拉列表框中選擇的那個工作空間，例如，當(dāng)Stack下拉列表框為ourmean時，在MATLAB命令行窗體下鍵入指令：

K>>whosName SizeBytesClassm 1x18doublearrayn 1x18doublearrayx 1x50400doublearray再來看看調(diào)用函數(shù)時，MATLAB命令行窗體顯示的錯誤信息：???Undefinedfunctionorvariable'input_vector'.

可以看到，當(dāng)前的工作空間下沒有變量名input_vector，這也是該程序執(zhí)行出錯的原因，將程序中第12行的input_vector修改成為x就能得到正確的答案了。注意：如果需要修改代碼，一定要退出調(diào)試模式。如果不退出調(diào)試模式而修改了代碼，在保存代碼時，MATLAB將提示用戶，如圖4-9所示。

圖4-9退出調(diào)試模式的警告信息

4.5.2條件斷點所謂條件斷點，就是當(dāng)代碼執(zhí)行過程中，代碼的某個條件滿足時再進(jìn)入到調(diào)試模式。這種條件斷點對于調(diào)試那些循環(huán)結(jié)構(gòu)代碼時非常有效，因為循環(huán)體內(nèi)的代碼很有可能是在循環(huán)的某個階段才出現(xiàn)錯誤，也就是說，當(dāng)循環(huán)變量達(dá)到某個數(shù)值時才出現(xiàn)錯誤。早期版本的MATLAB沒有條件斷點的功能，只能使用標(biāo)準(zhǔn)斷點來進(jìn)行調(diào)試，對于老版本的MATLAB用戶來說，這是非常痛苦的一件事情。

下面使用例4-7的代碼演示設(shè)置條件斷點的方法。001 sum=0;002 fori=1:1000003 sum=sum+i;004 end 005 str=['Theresult:',num2str(sum)];006 disp(str)條件斷點其實可以設(shè)置在代碼的任意行，只要能夠滿足相應(yīng)的條件就會中斷當(dāng)前程序執(zhí)行進(jìn)入到調(diào)試模式，這里將斷點設(shè)置在循環(huán)體內(nèi)，也即是代碼的003行。首先，把光標(biāo)放置在需要設(shè)置斷點的代碼行，然后執(zhí)行M語言編輯器中Debug菜單下的Set/ModifyConditionBreakpoint菜單命令，此時將彈出斷點設(shè)置對話框，如圖4-10所示。

圖4-10設(shè)置條件斷點

4.5.3錯誤斷點所謂錯誤斷點，就是在程序執(zhí)行過程中，如果出現(xiàn)了錯誤或者警告信息，則自動中斷當(dāng)前程序執(zhí)行，并且進(jìn)入到調(diào)試模式下。由于這種斷點是在程序執(zhí)行出現(xiàn)錯誤的時候自動實現(xiàn)程序中斷，并且進(jìn)入調(diào)試模式，所以又叫做自動斷點。其實在早期版本的MATLAB中就已經(jīng)存在自動斷點了，而從MATLABRelease14開始，在這方面進(jìn)行了增強。設(shè)置錯誤斷點，需要執(zhí)行M語言編輯器中Debug菜單下的StopifErrors/Warnings命令，此時將