Matlab編程介紹.ppt

1、MATLAB編程介紹,MATLAB中各種命令可以完成許多單一的任務(wù)，對于某些較為復(fù)雜的問題，僅靠現(xiàn)有的命令或函數(shù)來解決，往往是難以直接達(dá)到目的。為此，要運(yùn)用MATLAB編程語言編制程序，形成M-文件。MATLAB中每一個命令都是一個M-文件。 MATLAB程序（M-文件）有兩種形式，一種是可直接運(yùn)行的命令文件，另一種是可供調(diào)用的函數(shù)文件，這兩種文件的擴(kuò)展名相同，均為“.m”，故稱為M-文件。,MATLAB編程介紹,MATLAB程序編輯是在編輯窗口（MATLAB Editor/Debugger）中進(jìn)行，程序運(yùn)行結(jié)果或錯誤 信息顯示在命令窗口（Command Windows）中。,1 、編寫M-文

2、件的步驟,（1）打開程序編輯窗口: 點擊MATLAB命令窗口工具條 上的New File圖標(biāo)，或點擊命令窗口中的File菜單，點 擊選項中的New，選擇M-file, 就可打開MATLAB程序編 輯窗口（MATLAB Editor/Debugger），用戶可在窗口中 編寫、修改程序。,（2）保存編寫的程序：在程序編寫過程中，或程序編寫完成后，點擊工具條上的Save圖標(biāo),或按F2鍵，再選擇當(dāng)前工作的路徑，輸入自己定義的文件名，點擊保存保存文件，保存后文件名后自動加上“.m”后綴，即為M-文件。, 文件名要以字母開頭，中間不含空格和標(biāo)點符號，且不超過8個 字符；不能用數(shù)字和專用變量名作為文件名，如

3、1，pi，ans，eps等。, 程序通常保存在文件夾:MatlabWork中，此路徑為MATLAB 軟件默認(rèn)路徑。, 程序若要存放到其它文件夾中，則要添加該路徑到MATLAB的路徑設(shè)置中，否則程序不能連接執(zhí)行。,點擊編輯窗工具條上File菜單，選擇Set Path.，此時打開路徑設(shè)置窗口，再點擊Add Foider.，選擇你所使用的文件夾（若沒有則要先新建），選定后該路徑自動顯示在列表的第一行或最后一行，再點擊 Save 保存即可。,具體操作：,2、 運(yùn)行M-文件,運(yùn)行一個已經(jīng)編寫好且存盤的M-文件有兩種方法。,在MATLAB編輯窗口中對正在編輯的M-文件，保存后可直接點擊工具條上的Debug

4、中的Run命令運(yùn)行或按F5鍵，即可運(yùn)行當(dāng)前程序，其運(yùn)行結(jié)果或信息顯示在命令窗口，此時，用戶可以切換到命令窗口進(jìn)行查看，之后可回到編輯窗對程序進(jìn)行修改、重新保存再次運(yùn)行。,方法一：,在MATLAB命令窗口中直接輸入文件名回車，即可運(yùn)行相應(yīng)的M-文件。其運(yùn)行結(jié)果或程序運(yùn)行中的錯誤信息等顯示在命令窗口，此時，用戶若要修改程序則可以切換到編輯窗口進(jìn)行修改，修改后重新保存。,方法二：,當(dāng)對程序進(jìn)行修改保存時，當(dāng)前程序?qū)⒏采w原來程序，此時若要想保存為另外的文件，則要點擊工具條上File菜單，選擇Save as.，另取文件名保存即可。,注意：,例. 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

5、。,首先建立命令文件并以文件名function1.m存盤。 clear; %清除工作空間中的變量 f=input(Input Fahrenheit temperature：); c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口中輸入function1，將會執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為： Input Fahrenheit temperature：73 c = 22.7778,程序1：,首先建立函數(shù)文件function2.m: function c=function2(f) c=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(Input Fah

6、renheit temperature：); x=function2(y) 輸出情況為： Input Fahrenheit temperature：70 c = 21.1111 x = 21.1111,程序2：,例： 建立同時計算,，,的函數(shù)。, function y1 , y2=fun1(a , b , n), y1=(a+b).n ;, y2=(a-b).n;,編寫完成后用函數(shù)名(fun1)作為文件名存盤, 形成 一個M-文件fun1.m可以進(jìn)行調(diào)用。,MATLAB程序的基本結(jié)構(gòu),MATLAB提供了三種基本的程序結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、 循環(huán)結(jié)構(gòu)和選擇結(jié)構(gòu)。一個MATLAB程序就是使計算機(jī) 實現(xiàn)某

7、一類功能任務(wù)的命令集。用戶編制程序時，需要 按照解決問題的邏輯步驟和求解算法，用MATLAB的語 句和函數(shù)，按照三種基本結(jié)構(gòu)逐條編寫，一般一行一條 語句，便于調(diào)試和查找錯誤。,其中功能處理部分是核心，主要是根據(jù)處理問題的 邏輯步驟，采用循環(huán)迭加、判斷推理、分步計算等 來解決問題。,程序一般包含三個部分：,數(shù)據(jù)輸入、功能處理、結(jié)果輸出,程序編寫完成后，需要存盤，形成永久性文件， 之后可以隨時對它進(jìn)行調(diào)用或修改。,M-文件中的輸入、輸出方式,1、 輸入方式,s=Any string!; %輸入字符串,（1）程序中直接賦值,x=2; %輸入單個值,a=1,2,3;4,5,6;7,8,0; %輸入矩陣

8、（a為3階方陣）,（2）程序運(yùn)行時賦值,變量 = input( 提示符號串 )；,格式：,功能：,從鍵盤接收數(shù)據(jù)并賦予等號左邊變量。其中 提示符號串 是在命令窗口中的提示。,y=input(Please input y=); %提示語句輸入,如：,x=input( x=);,當(dāng)執(zhí)行到此語句時，暫停程序運(yùn)行，在命令窗口中光標(biāo)將停留在提示符號串后閃爍，等待從鍵盤接收數(shù)據(jù)。用戶從鍵盤輸入數(shù)據(jù)并按回車鍵確認(rèn)，繼續(xù)程序運(yùn)行。其優(yōu)點是每次運(yùn)行可以輸入不同數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人機(jī)對話。,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

9、s your name?,s);,2、 輸出方式,（1）直接輸出,x %變量后無分號“；”，變量直接輸出,（2）格式控制輸出（fprintf命令）,fprintf(x=%.3f y=%.0fn , a,b); %按指定格式輸出,格式：,其中，單引號內(nèi)為格式說明符：%前為提示符，%.3f為數(shù)據(jù)格式符， 通常與單引號后面的數(shù)據(jù)相對應(yīng)， f指顯示一實數(shù)，.3表示顯示的數(shù)小數(shù) 點后3位，小數(shù)點前整數(shù)部分不限。 %.0f指顯示一實數(shù)其小數(shù)部分顯示 0位，結(jié)果只顯示整數(shù)部分。n為換行命令符，即一行顯示結(jié)束后，光標(biāo) 自動換到下一行。a,b為要顯示的變量，它們與前面的格式符相對應(yīng)。,disp(a); % a可

10、以是矩陣、數(shù)組和單個值,例：,fprintf(x=%.5f y=%.0fn, pi, sqrt(2);,結(jié)果為： x=3.14159 y=1,x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);,例：輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。,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=,num2

11、str(x(2);,例：求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。,a=1 b=2 c=3 x1=-1+1.4142i,x2=-1-1.4142i,結(jié)果為：,num2str:實數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串型,MATLAB循環(huán)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用,循環(huán)結(jié)構(gòu)是MATLAB程序中最常用的結(jié)構(gòu)之一，它 是讓計算機(jī)按照一定的條件多次重復(fù)執(zhí)行某一命令集， 從而實現(xiàn)諸如累加、迭代、分層計算等功能。MATLAB 軟件提供了兩種循環(huán)結(jié)構(gòu)：,有限次循環(huán)for-end結(jié)構(gòu)和條件循環(huán)while-end結(jié)構(gòu)。,1、有限次循環(huán)（for-end）結(jié)構(gòu),for n=n1 : step : n2 commands-1 end commands-2,格

12、式：,其中n為循環(huán)變量（自己定義），n1為起始值，step為步長，n2為結(jié)束值；commands-1為循環(huán)體（循環(huán)模塊），commands-2為后序命令 。,循環(huán)變量n從n1開始，執(zhí)行commands-1，遇到end時n自動增加 step步長，同時與n2比較，當(dāng)n不超過n2時重復(fù)執(zhí)行commands-1；當(dāng) n超過n2時轉(zhuǎn)向執(zhí)行commands-2。當(dāng)步長為1時，格式中step可以省略， 即為for n=n1 : n2格式。在設(shè)計for-end循環(huán)結(jié)構(gòu)時，應(yīng)在循環(huán)模塊內(nèi)充 分利用循環(huán)變量的變化規(guī)律，開展相關(guān)的運(yùn)算。另外，結(jié)構(gòu)中for與end 要成對出現(xiàn)。,作用：,例：求正整數(shù)n的階乘：p=12

13、 3 n = n!，,并求出n=20時的結(jié)果。,分析：,這是一個逐次乘積的過程，從1開始存放在積p中， 再乘以下一個正整數(shù)之后再取代積p，依次類推，直到 乘至第n個數(shù)。因此，使用循環(huán)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。,clear;clc; n=20; %賦值給定正整數(shù) p=1; %設(shè)定存放階乘的變量p并賦初值1 for i=1:n %定義循環(huán)變量i從1到n，以1為步長，即連續(xù)正整數(shù) p=p*i; %先計算右端乘積后再賦給左端的變量p fprintf(i=%.0f, p=%.0fn,i,p) %逐行顯示 end %循環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)束,問題：,是否可以考慮利用input命令對n進(jìn)行賦值，隨時改變其大小。 如果可以，請修改上述

14、程序并運(yùn)行。,2、 條件循環(huán)（while-end）結(jié)構(gòu),格式：,while (conditions) commands-1; end commands-2;,當(dāng)條件 conditions為真時，執(zhí)行commands-1，當(dāng)遇 到end時，自動檢測條件；當(dāng)條件 conditions不滿足時,轉(zhuǎn) 向執(zhí)行commands-2。在設(shè)計while-end循環(huán)結(jié)構(gòu)時,應(yīng)在 確保在執(zhí)行了一定次數(shù)之后可以結(jié)束循環(huán)；否則，就成了 “死循環(huán)”,即無限次重復(fù)執(zhí)行循環(huán)。另外，結(jié)構(gòu)中while與 end要成對出現(xiàn)。,作用：,關(guān)系運(yùn)算,MATLAB提供了6種關(guān)系運(yùn)算符：,(小于),=(小于或等于),(大于),=(大于或等

15、于),=(等于),=(不等于),關(guān)系、邏輯運(yùn)算,關(guān)系運(yùn)算符的運(yùn)算法則為：, 當(dāng)兩個比較量是標(biāo)量時，直接比較兩數(shù)的大小。若關(guān)系成立，關(guān)系表達(dá)式結(jié)果為1，否則為0。, 當(dāng)參與比較的量是兩個維數(shù)相同的矩陣時，比較是對兩矩陣相同位置的元素按標(biāo)量關(guān)系運(yùn)算規(guī)則逐個進(jìn)行，并給出元素比較結(jié)果。最終的關(guān)系運(yùn)算的結(jié)果是一個維數(shù)與原矩陣相同的矩陣，它的元素由0或1組成。, 當(dāng)參與比較的一個是標(biāo)量，而另一個是矩陣時，則把標(biāo)量 與矩陣的每一個元素按標(biāo)量關(guān)系運(yùn)算規(guī)則逐個比較，并給出元 素比較結(jié)果。最終的關(guān)系運(yùn)算的結(jié)果是一個維數(shù)與原矩陣相同 的矩陣，它的元素由0或1組成。, 設(shè)參與邏輯運(yùn)算的是兩個標(biāo)量a和b，那么,邏輯運(yùn)算

16、,MATLAB提供了3種邏輯運(yùn)算符：當(dāng)a非零時，運(yùn)算結(jié)果為0。, 若參與邏輯運(yùn)算的是兩個同維矩陣，那么運(yùn)算將對矩陣相同位置上的元素按標(biāo)量規(guī)則逐個進(jìn)行。最終運(yùn)算結(jié)果是一個與原矩陣同維的矩陣，其元素由1或0組成。, 若參與邏輯運(yùn)算的一個是標(biāo)量，一個是矩陣，那么運(yùn)算將在標(biāo)量與矩陣中的每個元素之間按標(biāo)量規(guī)則逐個進(jìn)行。最終運(yùn)算結(jié)果是一個與矩陣同維的矩陣，其元素由1或0組成。, 邏輯非是單目運(yùn)算符，也服從矩陣運(yùn)算規(guī)則。, 在算術(shù)、關(guān)系、邏輯運(yùn)算中，算術(shù)運(yùn)算優(yōu)先級最高，邏輯 運(yùn)算優(yōu)先級最低。,例：根據(jù)e1+1+1/2!+1/3!+1/n! 求e的近似值，要求精確到小數(shù)點后8位。,分析：,這里不能給定n的大小

17、，但注意到第n次近似值和第n-1次近似值的差：,。現(xiàn)要精確到小數(shù)點后8位，則只需要,因此，可以以此為條件運(yùn)用條件循環(huán)來實現(xiàn)。,，,注意：在MATLAB中,用科學(xué)記數(shù)法1.0e-8來表示。,clear;clc; p=1; %設(shè)定存放階乘的變量p并賦初值1 s=1; %設(shè)定存放累加和的變量s并賦初值1 r=1; %設(shè)定前后兩次近似值的誤差r并賦初值1 k=0; %設(shè)定構(gòu)造連續(xù)正整數(shù)的變量k賦初值0又為循環(huán)次數(shù) while r=1.0e-8 %根據(jù)近似值的精度r大小來定義條件循環(huán) k=k+1; %轉(zhuǎn)換下一個正整數(shù)，或開始統(tǒng)計循環(huán)次數(shù) p=p*k; %計算k的階乘p r=1/p; %計算前后兩次近似值

18、的誤差r s=s+r; %計算e的近似值s fprintf(k=%.0f, s=%.8fn,k,s) %逐行顯示出e的近似值 end %循環(huán)結(jié)構(gòu)結(jié)束,MATLAB選擇結(jié)構(gòu),1、單項選擇判斷（if-end）結(jié)構(gòu),格式：,if (condition) commands-1; end commands-2;,作用：,若條件condition成立，則執(zhí)行commands-1， 再順序執(zhí)行commands-2；否則，跳過commands-1， 直接執(zhí)行commands-2.,2 、多項選擇判斷（if-else-end）結(jié)構(gòu),格式：,if (condition1) commands-1; elseif (

19、condition2) commands-2; else commands-3; end commands-4;,作用 ：,若條件condition1成立，則執(zhí)行commands-1，再轉(zhuǎn)向end，順序執(zhí)行 后續(xù)的命令commands-4；否則判斷條件condition2是否成立，若成立，則執(zhí)行commands-2，再轉(zhuǎn)向end執(zhí)行后續(xù)的命令；若條件ondition1和條件condition2均不成立，則執(zhí)行命令集commands-3，再順序向下執(zhí)行。,x=input(請輸入x的值:); if x=0 y= (x+sqrt(pi)/exp(2); else y=log(x+sqrt(1+x*x

20、)/2; end y,例： 計算分段函數(shù)的值。,例：編寫一個函數(shù)將百分制成績轉(zhuǎn)換為優(yōu)(A)，良(B)，中(C)，差(D)四等級.,分析：,按照通常的等級劃分，一般90-100分為優(yōu)，78-89分為良，60-77分為中，60分以下的為差，因此，可以用多項選擇判斷結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。,function jb=grade(fs) %定義函數(shù)grade，輸入變量為分?jǐn)?shù)fs，返回值為等級A,B,C,D if fs=90 %判斷分?jǐn)?shù)fs是否處在優(yōu)秀級別上 jb= A ; %定義為A級 elseif fs=78 %判斷分?jǐn)?shù)fs是否處在良好級別上 jb= B ; %定義為B級 elseif fs=60 %判斷分?jǐn)?shù)fs

21、是否處在合格級別上 jb= C ; %定義為C級 else %分?jǐn)?shù)fs不處于以上任何級別上 jb= D ; %定義為D級 end %選擇結(jié)構(gòu)結(jié)束,3、switch語句,switch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：,switch 表達(dá)式 case 表達(dá)式1 語句組1 case 表達(dá)式2 語句組2 case 表達(dá)式m 語句組m otherwise 語句組n end,當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式1的值時，執(zhí)行語句組1，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式2的值時，執(zhí)行語句組2，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式m的值時，執(zhí)行語句組m，當(dāng)表達(dá)式的值不等于case所列的表達(dá)式的值時，執(zhí)行語句組n。當(dāng)任意一

22、個分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的下一句.,clear n=input(input n=); switch mod(n,5) case 0 fprintf(%d 是5的倍數(shù),n) otherwise fprintf(%d 不是5的倍數(shù),n) end,input n=46 46 不是5的倍數(shù),例： 判斷任意給定的整數(shù)n是否為5的倍數(shù)，并輸出判斷結(jié)果。,MATLAB程序流程控制,在編寫程序過程中，根據(jù)問題求解的要求，往往需要在一定條件下跳出當(dāng)前循環(huán)，或終止程序運(yùn)行，或暫停程序運(yùn)行等，這也就是在編制程序過程中對程序流程進(jìn)行控制。MATLAB軟件提供了相應(yīng)流程控制語句：break、return和pause等。,1、 break語句,break 語句導(dǎo)致包含break 指令的最內(nèi)層while或for循環(huán)的終止。通常是根據(jù)循環(huán)內(nèi)部另設(shè)的某種條件是否滿足來決定是否跳出循環(huán)，因此，常和if判斷一起使用。