Matlab工程應用基礎22Matlab語言程序設計.ppt

基本要求： (1) 了解Matlab的各種數(shù)據(jù)類型； (2) 掌握Matlab的運算符與操作符的含義和用法 ； (3) 掌握Matlab基本表達式并了解其常用函數(shù)分類； (4) 熟練掌握 Matlab 的程序結構（順序結構、循環(huán)結構和分支結構）與流程控制語句 ； (5) 了解并初步掌握 Matlab 的數(shù)據(jù)文件的讀寫； (6) 學會 Matlab 的M文件的編寫方法，包括命令文件和函數(shù)文件。了解M件的調(diào)試命令和調(diào)試方法。,第2章 Matlab語言程序設計,1、 Matlab數(shù)據(jù)類型 變量和常量 數(shù)字變量的格式 字符串 單元型變量 結構型變量 矩陣、向量 多項式,a) 變量和常量 變量(包括函數(shù))的命名規(guī)則：由英文字母、數(shù)字和下劃線混合組成，不得包含空格和標點 ；第一個字符必須是英文字母，最多包括31個字符； 對字母的大小寫敏感。 局部變量和全局變量 永久變量（常量） 只能在某一函數(shù)體內(nèi)使用，而不能從其他函數(shù)和 Matlab工作空間訪問的變量，就是局部變量。 在幾個函數(shù)及M atlab函數(shù)中都能使用的變量就是全局變量。 （全局變量名應盡可能大寫，并由globe聲明）,Matlab永久變量,b) 數(shù)字變量 Matlab內(nèi)部的每一個數(shù)據(jù)元素都是用雙精度數(shù)（double）來表示和存儲的。 變量輸出時用戶可以用format命令設置或改變輸出格式。 短格式(Short)：1.3333 0.0000 短格式e方式(Short e)：1.3333e+00 1.2345e-06 短格式g方式(Short g)：1.3333 0.0 長格式(Long)：1.33333333333333 0.00000123450000 長格式e方式(Long e)：1.33333333333333e+00 1.2345000000000e-06 長格式g方式(Long g)：1.33333333333333 0.0000012345 銀行格式(Bank)：1.33 0.00 十六進制格式(Hex)：3ff555555555 3eb46231abfd71 +格式(+)：+ 有理數(shù)（Rational）：1/3 2469/2000000000,c) 字符串 所有字符串都用單引號括起來。 s=matlab 字符中中的每個字符（包括空格）都是字符串變量(矩陣或向量)中的一個元素。 字符串中的字符以 ASCII 碼形式儲存并區(qū)分大小 ，用函數(shù)abs可以看到字符的ASCII碼。 在Matlab中，字符串和字符矩陣基本上是等價的。 s=matlab 等價于 s=matlab ,第2章 Matlab語言程序設計 字符串函數(shù),第2章 Matlab語言程序設計,字符串舉例： A= China 中國 ；輸出帶引號的漢字 B=我是好學生 c=I am fine. s3=char(s, y,m,b,o,l,i,c) ；用函數(shù)char生成字符串 double(s3) ；字符串轉換為數(shù)值代碼 abs(s3) cellstr(s3) ；字符矩陣轉換為字符串 b=num2str(a) ；數(shù)字轉換為字符串 比較 b*2 和 str2num(b)*2 ab=A, ,B,. AB=中國;北京,d) 單元型變量 單元型變量是一種比較特殊的數(shù)據(jù)類型，本質(zhì)上講，單元型變量實際上是一種以任意形式的數(shù)據(jù)為元素的多維數(shù)組。,單元型變量可以存放任何類型、任何大小的數(shù)據(jù)， 其大小是不定的。 A=1,2;3,4 A = 1 2 3 4 B=1:4, A, abcd B = 1x4 double 2x2 double abcd B為單元型變量（用花括號）, cellplot(B) celldisp(B),第2章 Matlab語言程序設計, D.a1=abcd; D.a2=1; D.a3=1,2,3,4; D D = a1: abcd a2: 1 a3: 1 2 3 4 D為結構型變量,e） 結構型變量 結構型變量是另一種可以將不同類型數(shù)據(jù)組合在一起的數(shù)據(jù)類型，與單元型變量的不同在于結構型變量是以指針方式來傳遞數(shù)據(jù)的。, C=struct(c1,1,c2,B,c3,abcd) C = 1x3 struct array with fields: c1 c2 c3 C為結構型變量,第2章 Matlab語言程序設計,f) 矩陣、向量 Matlab是以矩陣為基本運算單元的，數(shù)組作為獨立的計算單元實體是不存在的，它的建立、存儲完全等同于矩陣，只是計算時在符號上做了不同的約定。 向量是組成矩陣的基本元素之一?？梢园研邢蛄靠闯?n 階矩陣，把列向量看成n1階矩陣。向量的基本運算采用數(shù)組運算法則。,多項式 多項式是以向量的形式表達的。可以是列向量也可以是行向量。 p=1,2,3 poly2sym(p) ans = x2+2*x+3 m=3;4;5 poly2sym(m) ans = 3*x2+4*x+5,2、運算符與操作符,數(shù)學運算符,操作符,冒號“ ：” 可以用來產(chǎn)生向量； 用作矩陣的下標，部分地選擇矩陣元素； 進行行循環(huán)操作。 續(xù)號“ ” 表示一行未完，而在下一行繼續(xù)； 分號“ ；” 在方括號中，表示矩陣中行的結尾； 用在每行的結尾，則 不顯示該行運算的結果。,關于邏輯真假的規(guī)定： 在所有的關系表達式和邏輯表達式中，輸入的任何非 0 數(shù)都被看作是“ 邏輯真”，而只有 0 才被認為是“ 邏輯假”； 所有關系表達式和邏輯表達式的計算結果是一個由 0 和 1 組成的“ 邏輯矩陣（ Logical Array）”。矩陣中的 1 表示“ 真”，0 表示“ 假”； 邏輯矩陣是一種特殊的數(shù)值矩陣。與“ 數(shù)值類”有關的操作和函數(shù)對它也適用；但它又不同于普通的“ 數(shù)值”，它還表示對事物的判斷結論“ 真”與“ 假” 。,第2章 Matlab語言程序設計,關系操作符,邏輯操作符,MATLAB 的關系操作符運算法則： 當兩個變量是標量 a 和 b 時 若 a、b 之間關系成立，則關系運算結果為 1； 若 a、b 之間關系不成立，則關系運算結果為 0； 當兩個維數(shù)相同的矩陣 A 和 B 比較時，矩陣 A、B 比較的是相同位置的元素，按標量的運算規(guī)則逐個進行。關系運算的結果是一個和 A維數(shù)相同的矩陣，它的元素由 0 和 1 組成。 當一個矩陣A 和一個標量 b 比較時，把標量 b 和矩陣A 的每一個元素按標量關系運算規(guī)則逐個比較。關系運算的結果是一個和數(shù)組 A維數(shù)相同的矩陣，它是由 0 和 1 組成。 優(yōu)先級 由高到低為算術運算、關系運算和邏輯運算。,第2章 Matlab語言程序設計,第2章 Matlab語言程序設計, A=3,4,8;9,0,2;5,3,7 A = 3 4 8 9 0 2 5 3 7 B=4,4,1;7,8,4;5,1,7 B = 4 4 1 7 8 4 5 1 7 E=(AB) E = 0 0 1 1 0 0 0 1 0, NE=(A=B) NE = 1 0 1 1 1 1 0 1 0 A0=(A5) A0 = 0 0 1 1 0 0 0 0 1 B0=(B=6) B0 = 1 1 1 0 0 1 1 1 0,關系運算舉例,MATLAB 中邏輯操作符的運算法則： 如果兩個標量 a 和 b 運算，則： a&b：a、b 全是非 0 時，運算結果是 1，否則是 0； a|b：a、b 中只要有一個非 0，運算結果為 1； a：當 a 是 0 時，運算結果是 1，否則是 0。 如果兩個維數(shù)相同的矩陣A 和 B 參與運算，則： 將矩陣A 和 B 相同位置上的元素按標量的運算規(guī)則逐個進行運算。運算的結果是返回一個由 0 和 1 組成的與 A 具有同樣維數(shù)的矩陣； 如果標量 b 和矩陣A 參與運算，則： 將標量 b 和矩陣A 中的每個元素進行邏輯運算。邏輯運算的結果是返回一個由 0和 1 組成的與 A 具有同樣維數(shù)的矩陣； 邏輯“ 非”運算是一元運算符，服從數(shù)組運算規(guī)則； 在邏輯“ 與”、“ 或”、“ 非”三者中， “ 非”的優(yōu)先級最高，“ 與”與“ 或”具有相同的優(yōu)先級，從左向右執(zhí)行。 通過 “（ ）”可以改變各操作符之間的優(yōu)先級。,第2章 Matlab語言程序設計, A=3,4,8;9,0,2;5,3,7 A = 3 4 8 9 0 2 5 3 7 B=4,4,1;7,8,4;5,1,7 B = 4 4 1 7 8 4 5 1 7 AB=A&B AB = 1 1 1 1 0 1 1 1 1, A_B=A|B A_B = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C=A C = 0 0 0 0 1 0 0 0 0 cc=(A3)&(B6) cc = 0 1 1 0 0 0 1 0 0,邏輯運算舉例,第2章 Matlab語言程序設計,3、表達式及函數(shù),Matlab 采用的是表達式語言，用戶輸入的語句由 Matlab 系統(tǒng)解釋運行。用戶可以在 Matlab 的命令窗口中鍵入命令，也可以在編輯器內(nèi)編寫應用程序。 Matlab 語句由表達式和變量組成，有兩種最常見的語句形式： 表達式 變量表達式, t=6 t = 6 sin(5*t+6) ans = -0.9918 y=sin(5*t+6) y = -0.9918,表達式由變量名、運算符、數(shù)字和函數(shù)名組成。 表達式將按常規(guī)的優(yōu)先紐從左至右執(zhí)行運算； 優(yōu)先級的規(guī)定是指數(shù)運算級別最高，乘除運算次之； 括號可以改變運算順序； 書寫表達式時，賦值符“”和運算符兩側允許有空格，以增加可讀性。但在復數(shù)或符號表達式中要盡量避免空格，以防出錯； 表達式的末尾加 “；” 時，Matlab系統(tǒng)只把數(shù)值賦給變量， 不顯示計算結果；不加“；”時， Matlab 系統(tǒng)將會在該條語句的下面直接顯示運算結果。,第2章 Matlab語言程序設計,第2章 Matlab語言程序設計,Matlab 有十分豐富的函數(shù)資源，總共分為24類。 常用有一下幾類： 一般函數(shù)命令(GENERAL); 操作符與操作(OPERATOR); 數(shù)據(jù)類型和結構(DATETYPE); 基本矩陣和矩陣操作（ELMAT); 基本數(shù)學函數(shù)（ELFUN); 二維圖(PLOTXY); 圖形句柄(GENGRAPH); 三維圖(3DGRAPH); 語言和程序設計(LANGUAGE); 文件輸入輸出函數(shù)(IOFUN); 符號工具箱(SYNBOLIC)。,（ 1）創(chuàng)建一