第二章程序設(shè)計.ppt

1、一般介紹,教學(xué)要求,內(nèi)容簡介,目 錄 _見附件4,前 言 _見附件3,選課要求,教學(xué)大綱 _見附件1,教學(xué)安排 _見附件2,學(xué)習(xí)方法,學(xué)習(xí)要求 _見目錄,參考文獻(xiàn),教學(xué)方法,教學(xué)改革,第1章 MATLAB語言入門,語言簡單易學(xué) 代碼短小高效 計算功能強(qiáng)大 繪圖非常方便 擴(kuò)充能力強(qiáng)大 幫助功能完整, 5.3 6.5 7.0 R2006a 2007a 2008a,發(fā)展歷程,基本特點,平臺外貌,平臺安裝,進(jìn)入編譯平臺 編譯m文件或命令窗口輸入函數(shù)命令 設(shè)計可視化程序界面 進(jìn)一步編制m文件(底稿文件和函數(shù)文件) 編譯過程與完善程序,學(xué)習(xí)文件,編程步驟,簡單實例,(1)使用函數(shù)在線幫助 help 函數(shù)命

2、令=名稱通常是小寫字母(2)使用全部幫助。 MATLAB7.0的自述文件，見圖1-14,計算 1到100的平方和。 x=1：100 y=x.2; z=sum(y),鼠標(biāo)雙擊WinXP桌面上圖標(biāo) 在WinXP“開始”菜單的 “程序”選項中選擇 “ MATLAB”,退出MATLAB 命令窗口鍵入“quit”或 “Ctrl+Q” 鼠標(biāo)選擇菜單 file Exit MATLAB,MATLAB 使用簡介,啟動 MATLAB,MATLAB桌面,命令窗口,工作空間瀏覽,命令歷史窗口,命令窗口、編輯窗口、圖形窗口,MATLAB 使用簡介, n=0:1:63;S=sum(2.n) S = 1.8447e+019

3、,例2. 計算sin x 在 處的值,clear x=pi./8,6,4,3,y=sin(x) y = 0.3827 0.5000 0.7071 0.8660,MATLAB 使用簡介,7/ 15,例1.計算級數(shù):S=1+2+22+23+263=,2.1 常量與變量,2.2 數(shù)組建立與引用,2.3 運算符,2.4 m文件,2.5 程序設(shè)計,MATLAB文件形式,命令文件的命名與位置,函數(shù)文件的命名與格式,M文件的調(diào)試,順序結(jié)構(gòu),分支結(jié)構(gòu),循環(huán)結(jié)構(gòu),2.1.1特殊常量 MATLAB中特殊的固定變量稱為常量。 ans pi realmax realmin inf NaN i j date clock

4、 tic toc,2.1 常量與變量_1,基本運算符,運算次序： 1.冪乘除加減，同級運算次序“自左向右” 2.括號“（）”可以改變優(yōu)先次序,復(fù)數(shù)： z=a+bi=rei,一般形式：,1）a+bi 2）z=a+bi,復(fù)數(shù)指令： real（z） 給出復(fù)數(shù)z的實部； image（z） 給出復(fù)數(shù)z的虛部； abs（z） 給出復(fù)數(shù)z的模； angle（z） 以弧度為單位計算z的復(fù)角。,2.1.2一般變量(可動變量) MATLAB依據(jù)變量值或?qū)ψ兞坎僮鱽碜R別變量類型，不要求事先對所使用變量進(jìn)行聲明或指定變量類型。,MATLAB中的變量命名規(guī)則： （1）變量名區(qū)分大小寫。 （2）變量名長度不超過31位。

5、（3）變量名以字母開頭，可以是字母、數(shù)字、下劃線組成，但不能使用標(biāo)點。,2.1 常量與變量_2 變量命名規(guī)則,MATLAB中的變量作用域。,例如：合法變量名x1 ，x2 ，a，b，c ， abc，Ma1，zhang_3x No_1,alpha, 不合法變量：x%1，2x，x變量，a b c. 變量名和函數(shù)名對字母的大小寫敏感； X，x , Z , z 是不同變量,創(chuàng)建變量 在命令窗口中直接輸入變量名稱創(chuàng)建 A9 A 9 isvarname 8th_column /確認(rèn)變量名的合法性 ans= 0,matlab數(shù)據(jù)類型,MATLAB用format命令來控制輸出格式，,who 列出在MATLAB工

6、作空間中已有的變量 whos 列出駐留變量的同時,還給出維數(shù)及性質(zhì) clear 刪除內(nèi)存中的變量（數(shù)據(jù)） clc 刪除命令窗口的內(nèi)容（已使用過的命令） home 光標(biāo)移到命令窗口的左上角 clf 刪除圖形窗口的內(nèi)容 調(diào)出剛才使用過的命令 quit 退出MATLAB dir 顯示當(dāng)前目錄下文件及子目錄,MATLAB命令窗口的部分通用命令,2.2 數(shù)組_1 建立與引用,2.2數(shù)組 2.2.1建立數(shù)組 1 逐個元素輸入法 格式：x=a,b,c x=a b c 例2-1,2.2 數(shù)組_1 建立與引用,2 冒號法 格式：x=初始量：步長：終止量 x = i : j 如果 ik, 生成以i為初值, k為終

7、值,-j為步長的有限等差數(shù)列; 例2-2,2.2 數(shù)組_1 建立與引用,3 特殊方法 linspace,logspace x=linspace（初始量：終止量：數(shù)組元素個數(shù)） x=logspace（初始量：終止量：數(shù)組元素個數(shù)） 例2-3 例2-4,2.2 數(shù)組_1 建立與引用,2.2.2數(shù)組應(yīng)用,格式：A（s）：數(shù)組A的第s 個元素 例如：A（3）=7 A（1,3,5）=2 A（1,3,5）=2,6,7,2.2.1 創(chuàng)建矩陣的常用方法:,1.直接輸入法; 2.函數(shù)法; 3.矩陣編輯器;4.數(shù)據(jù)文件法 直接輸入法三條規(guī)則： 矩陣元素必須在方括號 之內(nèi); 同一行相鄰元素間用逗號或空格分隔; 矩陣

8、的行與行之間必須用分號分隔. 例4. 三階Hilbert矩陣 A=1 1/2 1/3;1/2 1/3 1/4; 1/3 1/4 1/5,A = 1.0000 0.5000 0.3333 0.5000 0.3333 0.2500 0.3333 0.2500 0.2000,2.2、矩陣,C= 產(chǎn)生空陣 r =rand 產(chǎn)生隨機(jī)數(shù) R=rand(3,4)產(chǎn)生34階隨機(jī)矩陣 E=eye(3) 產(chǎn)生3階單位矩陣 B=zeros(3,4) 產(chǎn)生34階全“0”矩陣 D=ones(3,4) 產(chǎn)生34階全“1”的矩陣 X=magic(3)產(chǎn)生3階幻方 Y=vander(4)產(chǎn)生4階范德蒙矩陣,函數(shù)法構(gòu)造特殊矩陣

9、,聚合矩陣,通過連接一個或多個矩陣來形成新的矩陣 C=A B/水平方向上聚合 C=A;B/垂直方向上聚合,例 A=ones(2,5)*6; B=rand(3,5); C=A;B C=6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 6.0000 0.6154 0.7382 0.9355 0.8936 0.8132 0.7919 0.1763 0.9169 0.0579 0.0099 0.9218 0.4057 0.4103 0.3529 0.1389,獲取矩陣的元素,A(row,column),具體的： A（r，c）

10、A（r，：） A（：，c） A（：） A（s） A（L）,A=2 6 9;4 2 8;3 5 1 A= 2 6 9 4 2 8 3 5 1 A(3,2) ans= 5 A(6) /等同A(3,2) ans= 5 Sum(A(1:3,3) /求第三列元素之和,12/18,A=magic(3); B1=A(1,:), B12=A(1:2,:), B13=A(1,3,1,3) B1 = 8 1 6 B12 = 8 1 6 3 5 7 B13 = 8 6 4 2,3.1、字符串,創(chuàng)建字符串使用單引號創(chuàng)建,Country=China; name=Li Yi;Hu Xu/創(chuàng)建二維字符串?dāng)?shù)組 name= L

11、i Yi Hu Xu name=Liu Ying;Hu Xu /字符串長度要相同 name=char(Liu Ying,Hu Xu)/使用char函數(shù)創(chuàng)建,Str2double函數(shù)將字符串單元數(shù)組轉(zhuǎn)換為雙精度值,c=37.294e-1;-58.375;13.796; d=str2double(c) d= 3.7294 -58.3750 13.7960,int2str:整型轉(zhuǎn)換為字符串型 num2str:實數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串型 mat2str:矩陣轉(zhuǎn)換為字符串型,比較字符串,str1=hello; str2=help; strcmp(str1,str2) C= 0 /false str1=str2

12、ans= 1 1 1 0 0 /確定兩個字符串中的相同字符,strncmp: 可選擇字符串的前n+1個字符進(jìn)行比較,聚合字符串,num_chars=28; s=There are int2str(num_chars)characters here; s=sprintf(There are %d characters heren,num_chars);,country=China; province=SiChuan; strcat(country,province) ans= China,SiChuan,3.2、多維數(shù)組,索引生成,A=5 7 8;0 1 9;4 3 6; /創(chuàng)建一個二維數(shù)組 A

13、(:,:,2)=1 0 4;3 5 6;9 8 7; /為A添加第三維,MATLAB函數(shù)生成,B=randn(4,3,2); /創(chuàng)建正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)的432的數(shù)組 類似的函數(shù)有ones(),zeros()等,cat函數(shù)生成,B=cat(dim,A1,A2) /按指定的維數(shù)將多個數(shù)組聚合,4.1、結(jié)構(gòu),調(diào)用字段的數(shù)組,1、使用賦值語句創(chuàng)建結(jié)構(gòu)數(shù)組,=Lu dan;/可包含任何類型的數(shù)據(jù) student.ID=02; student.test=79 75 73;80 78 77.5;80 85 85;,student(2).name=Han xu;/擴(kuò)展結(jié)構(gòu)數(shù)組 studen

14、t(2).ID=10; student(2).test=68 70 68;78 88 81;92 90 93;,2、使用struct函數(shù),str_array=struct(field1,val1, field2,val2,),3、獲取數(shù)據(jù),str=student(2).name student(3).test(2,2)=87 IDs=student.ID/包含所有的ID字段,4、操作字段,student(2).gender=boy;/為數(shù)組的每個結(jié)構(gòu)添加字段 student=rmfield(student,name);/刪除給定字段 mean(student(2).test);/計算test數(shù)

15、組的行均值 total=sum(student.ID);所有ID字段求和,4.2、單元數(shù)組,能包含其它數(shù)組,1、創(chuàng)建單元數(shù)組,A1,1=1 4 3; 0 5 8;7 2 9; A1,2=Liu zhong; A2,1=3+7i; A2,2=-pi:pi/10:pi;/通過矩陣單元索引訪問數(shù)據(jù),或 A1,1=1 4 3; 0 5 8;7 2 9; A1,2=Liu zhong; A2,1=3+7i; A2,2=-pi:pi/10:pi;/通過矩陣內(nèi)容索引訪問數(shù)據(jù),2.2 數(shù)組_2 細(xì)胞數(shù)組與結(jié)構(gòu)數(shù)組,1 細(xì)胞數(shù)組 例2-8 細(xì)胞數(shù)組是以單元為元素，每個單元可以包含其它類型數(shù)組，如實數(shù)矩陣、字符串

16、數(shù)組、復(fù)數(shù)向量。細(xì)胞數(shù)組通常由創(chuàng)建，其數(shù)據(jù)通過數(shù)組下標(biāo)引用。 2結(jié)構(gòu)數(shù)組 例2-9 結(jié)構(gòu)數(shù)組是根據(jù)屬性名組織起來的不同類型數(shù)據(jù)集合，屬性可以包含不同數(shù)據(jù)類型，結(jié)構(gòu)數(shù)組數(shù)據(jù)通過屬性名來引用。s = struct(field1, , field2, , .),2.3 運算符_1 算術(shù)運算符,2.3.1算術(shù)運算符 算術(shù)加、減、乘及乘方與傳統(tǒng)的基本相同； 點運算(點乘、點乘方、點左除與點右除)是指元素點對點運算，要求參與運算變量結(jié)構(gòu)相似。 除法運算：a/b=ab； (ax=b,x=ab),2.3 運算符_2 關(guān)系運算符，邏輯運算符 ，邏輯函數(shù),2.3.2關(guān)系運算符 = = = = 例 if (a(5)

17、=1 %找出非零元素位置i,j及其值v,2.3 運算符_3 字符串操作,2.3.5字符串操作 1 字符串定義 s=str， name=str1 str2 str3 字符串中要輸入“”必須通過兩個“”實現(xiàn)。 2 字符串轉(zhuǎn)換例2-21, 2-to S=char(T) %正整數(shù)矩陣T轉(zhuǎn)換為字符串矩陣S int2str(A)，num2str(A,k)，num2str(A,format) eval(S)，str2num (S)表示將字符串S轉(zhuǎn)化為數(shù)值。,2.3 運算符_4 字符串操作例,例2-21將數(shù)值矩陣A轉(zhuǎn)換成字符串矩陣。 A =1.2 6.7 3.2; 5.5 9.5 7.8 算例代碼 %例2-2

18、1 A =1.2 6.7 3.2; 5.5 9.5 7.8; B1= int2str(A) B2=num2str(A,0) B3=num2str(A, %10.3f) % 3位有效位,10位長 注意運行結(jié)果。,2.3 運算符_5 字符串比較與求值,3 字符串比較 strcmp(str1,str2)表示將兩個字符串進(jìn)行比較 4 字符串求值 inline(exr)，inline(expr,arg1,arg2,.) inline(exr)表示將字符串表達(dá)式轉(zhuǎn)化為函數(shù)表達(dá)式 arg1,arg2,.為字符串，其作用是定義變量 % 例2-24 f=inline(5*sin(x)+3*cos(y),x,y)

19、 subs(f, x,1);,2.3 運算符_6 字符串比較與求值,如果其中的字符串要用具體數(shù)值代替，可以使用命令subs。使用命令subs時不能同時替換多個變量、一次只能替換一個變量，見下例。 例 計算f=inline(5*sin(x)+3*cos(y),x,y)當(dāng)x=1、y=2時的數(shù)值。 syms x y; f=inline(5*sin(x)+3*cos(y),x,y); A1=subs(f,x,1);A2=subs(A1,y,2);,2.4 m文件_1,MATLAB中文件形式：.m .fig .mdl m文件“.m”分命令文件和函數(shù)文件兩種。 2.4.1 命令文件 例2-25 沒有輸入?yún)?/p>

20、數(shù)和輸出參數(shù)、只是命令行的組合. 命令文件最好保存在MATLAB7works子目錄（工作目錄）下(或非中文目錄下). 文件名命名與變量命名類似,文件名與內(nèi)置函數(shù)及工具箱函數(shù)不應(yīng)重名、與命令文件及工作空間中的變量也不應(yīng)重名(最好不用中文名).,2.4 m文件_2,2.4.2 函數(shù)文件 函數(shù)文件一般包括： 函數(shù)定義行: function 輸出參數(shù)=函數(shù)名輸入?yún)?shù) % 返回變量多于一個時用方括號. % 函數(shù)名與所存的m文件名應(yīng)同名. % 輸入變量多于一個時用逗號”,”隔開. % 第二行，概括性信息，用于lookfor(查找)命令 % 第二行到第一非注釋行之間為注釋，用于help命令 % 空行后不顯示。 函數(shù)體 注釋語句以%開頭，可在m文件任何地方、或一行代碼