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1、MATLAB程序设计1 M文件2 程序控制结构3 函数文件4 程序举例5 程序调试,1 M文件1.1 M文件概述 用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。M文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件(Script File)和函数文件(Function File)。,例1 分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c。程序1：首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盘。clear;%清除工作空间中的变量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口中输入f2c，将会执行该命令文件，执行情况为：In
2、put Fahrenheit temperature：73c=22.7778,程序2：首先建立函数文件f2c.m。function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。clear;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y)输出情况为：Input Fahrenheit temperature：70c=21.1111x=21.1111,注意命令行后的分号;,1.2 M文件的建立与打开 M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。1
3、建立新的M文件 为建立新的M文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法：(1)菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。,2打开已有的M文件 打开已有的M文件，也有3种方法：(1)菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，则屏幕出现Open对话
4、框，在Open对话框中选中所需打开的M文件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：edit 文件名，则打开指定的M文件。(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。,2 程序控制结构2.1 顺序结构1数据的输入从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为：A=input(提示信息，选项)；其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。如果在input函数调用时采用s选项，则允许用户输入一个字符串。例如，想输入一
5、个人的姓名，可采用命令：xm=input(Whats your name?,s);,2数据的输出 MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为 disp(输出项)其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。,例2 输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。程序如下：x=input(Input x please.);y=input(Input y please.);z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);,例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
6、=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);,3程序的暂停 暂停程序的执行可以使用pause函数，其调用格式为：pause(延迟秒数)如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。若要强行中止程序,可使用Ctrl+C命令。,2.2 选择结构1if语句 在MATLAB中，if语句有3种格式。(1)单分支if语句：if 条件 语句组 end当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句。,(2
7、)双分支if语句：if 条件 语句组1 else 语句组2 end 当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。,例4 计算分段函数的值。程序如下：x=input(请输入x的值:);if x=0 y=(x+sqrt(pi)/exp(2);else y=log(x+sqrt(1+x*x)/2;endy,(3)多分支if语句：if 条件1 语句组1 elseif 条件2 语句组2 elseif 条件m 语句组m else 语句组n end语句用于实现多分支选择结构。,例5 输入一个字符，若为大写字母，则输出其对应的小写字母；若为小写字母，则输出
8、其对应的大写字母；若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。c=input(请输入一个字符,s);if c=A end,2switch语句 switch语句根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语句格式为：switch 表达式 case 表达式1 语句组1 case 表达式2 语句组2 case 表达式m 语句组m otherwise 语句组n end,当表达式的值等于表达式1的值时，执行语句组1，当表达式的值等于表达式2的值时，执行语句组2，当表达式的值等于表达式m的值时，执行语句组m，当表达式的值不等于case所列的表达式的值时，执行语句组n。当任意一个分支的语句执行完
9、后，直接执行switch语句的下一句。,例6 某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)：price200 没有折扣 200price500 3%折扣 500price1000 5%折扣 1000price2500 8%折扣 2500price5000 10%折扣5000price 14%折扣输入所售商品的价格，求其实际销售价格。,程序如下：price=input(请输入商品价格);switch fix(price/100)case 0,1%价格小于200 rate=0;case 2,3,4%价格大于等于200但小于500 rate=3/100;case nu
10、m2cell(5:9)%价格大于等于500但小于1000 rate=5/100;case num2cell(10:24)%价格大于等于1000但小于2500 rate=8/100;case num2cell(25:49)%价格大于等于2500但小于5000 rate=10/100;otherwise%价格大于等于5000 rate=14/100;endprice=price*(1-rate)%输出商品实际销售价格,3try语句语句格式为：try 语句组1catch 语句组2endtry语句先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执
11、行语句组2。,例7 矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的点乘。程序如下：A=1,2,3;4,5,6;B=7,8,9;10,11,12;try C=A*B;catch C=A.*B;endClasterr%显示出错原因,2.3 循环结构1for语句for语句的格式为：for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3 循环体语句 end其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。,例8 一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。输出全部水仙花数。程序如下：f
12、or m=100:999 m1=fix(m/100);%求m的百位数字 m2=rem(fix(m/10),10);%求m的十位数字 m3=rem(m,10);%求m的个位数字 if m=m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 disp(m)endend,例9 已知，当n=100时，求y的值。程序如下：y=0;n=100;for i=1:n y=y+1/(2*i-1);endy,在实际MATLAB编程中，采用循环语句会降低其执行速度，所以前面的程序通常由下面的程序来代替：n=100;i=1:2:2*n-1;y=sum(1./i);y,for语句更一般的格式为：for 循环变量=矩阵
13、表达式 循环体语句 end 执行过程是依次将矩阵的各列元素赋给循环变量，然后执行循环体语句，直至各列元素处理完毕。,例10 写出下列程序的执行结果。s=0;a=12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23;for k=a s=s+k;enddisp(s);,2while语句 while语句的一般格式为：while(条件)循环体语句 end 其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环。,例11 从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们之和。程序如下：sum=0;cnt=0;val=input(Ente
14、r a number(end in 0):);while(val=0)sum=sum+val;cnt=cnt+1;val=input(Enter a number(end in 0):);endif(cnt 0)sum mean=sum/cntend,3break语句和continue语句 与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句。它们一般与if语句配合使用。break语句用于终止循环的执行。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语句。continue语句控制跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳过循环体中所有剩下的语句，继
15、续下一次循环。,例12 求100，200之间第一个能被21整除的整数。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn,4循环的嵌套 如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。例13 若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完数，如6=1+2+3，所以6是完数。求1,500之间的全部完数。for m=1:500 s=0;for k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k;end end if m=s disp(m);endend,3 函数文件3.1 函数文件的基本结构函数文件由fun
16、ction语句引导，其基本结构为：function 输出形参表=函数名(输入形参表)%注释说明部分 函数体语句其中以function开头的一行为引导行，表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。,例14 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。函数文件如下：function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圆半径%s 圆面积%p 圆周长%2004年7月30日
17、编s=pi*r*r;p=2*pi*r;,3.2 函数调用函数调用的一般格式是：输出实参表=函数名(输入实参表)要注意的是，函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个数一致，否则会出错。函数调用时，先将实参传递给相应的形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。,例15 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)之间的转换。函数文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);调用tran.m的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=i
18、nput(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。,例16 利用函数的递归调用，求n！。n!本身就是以递归的形式定义的：显然，求n!需要求(n-1)!，这时可采用递归调用。递归调用函数文件factor.m如下：function f=factor(n)if n=1 f=1;else f=factor(n-1)*n;%递归调用求(n-1)!end,3.3 函数参数的可调性 在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargo
19、ut分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。,例17 nargin用法示例。函数文件examp.m：function fout=charray(a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(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),3.4 全局变量与局部变量全局变量用global命
20、令定义，格式为：global 变量名 例3-18 全局变量应用示例。先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入：global ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2),5 程序调试5.1 程序调试概述一般来说，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时的错误。语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写错、表达式书写错等。程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误，这类错误也称为程序逻辑错误。,5.2 调试器1Deb
21、ug菜单项该菜单项用于程序调试，Breakpoints菜单项:用于在程序中设置和清除断点的，或临时停止M文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在M文件指定的行号前加入了一个keyboard命令。,5.3 调试命令 除了采用调试器调试程序外，MATLAB还提供了一些命令用于程序调试。命令的功能和调试器菜单命令类似，具体使用方法请读者查询MATLAB帮助文档。,MATLAB文件操作1 文件的打开与关闭2 文件的读写操作,1 文件的打开与关闭1.1 文件的打开fopen函数的调用格式为：fid=fopen(E:XD obA.txt，打开方式)其中文件名用字符串形式，表示待打开的数据文件。
22、常见的打开方式有：r表示对打开的文件读数据，w表示对打开的文件写数据，a表示在打开的文件末尾添加数据。fid用于存储文件句柄值，句柄值用来标识该数据文件，其他函数可以利用它对该数据文件进行操作。,文件数据格式有两种形式，一是二进制文件，二是文本文件。在打开文件时需要进一步指定文件格式类型，即指定是二进制文件还是文本文件。,1.2 文件的关闭文件在进行完读、写等操作后，应及时关闭。关闭文件用fclose函数，调用格式为：sta=fclose(fid)该函数关闭fid所表示的文件。sta表示关闭文件操作的返回代码，若关闭成功，返回0，否则返回1。,2 文件的读写操作2.1 二进制文件的读写操作1读
23、二进制文件fread 函数可以读取二进制文件的数据，并将数据存入矩阵。其调用格式为：A,COUNT=fread(fid,size,precision)其中A用于存放读取的数据，COUNT返回所读取的数据元素个数，fid为文件句柄，size为可选项，若不选用则读取整个文件内容，若选用则它的值可以是下列值：,(1)N表示读取 N个元素到一个列向量。(2)Inf表示读取整个文件。(3)M,N表示读数据到MN的矩阵中，数据按列存放。precision代表读写数据的类型,2写二进制文件fwrite 函数按照指定的数据类型将矩阵中的元素写入到文件中。其调用格式为：COUNT=fwrite(fid,A,pr
24、ecision)其中COUNT返回所写的数据元素个数，fid为文件句柄，A用来存放写入文件的数据，precision用于控制所写数据的类型，其形式与fread函数相同。,例1 建立一数据文件magic5.dat，用于存放5阶魔方阵。程序如下：fid=fopen(magic5.dat,w);cnt=fwrite(fid,magic(5),int32);fclose(fid);,2.2 文本文件的读写操作1读文本文件fscanf 函数的调用格式为：A,COUNT=fscanf(fid,format,size)其中A用以存放读取的数据，COUNT返回所读取的数据元素个数。fid为文件句柄。format用以控制读取的数据格式，由%加上格式符组成，常见的格式符有d，f，e，s。size为可选项，决定矩阵A中数据的排列形式。,2写文本文件 t2.m fprintf 函数的调用格式为：COUNT=fprintf(fid,format,A)其中A存放要写入文件的数据。先按format指定的格式将数据矩阵A格式化，然后写入到fid所指定的文件。格式符与fscanf函数相同。,电子装备结构教育部重点实验室Key Laboratory of Electronic Equipment Structures of Ministry of Education,NEXT.,Xidian University,
