實(shí)驗(yàn)一MATLAB程序設(shè)計(jì)入門40151

1、實(shí)驗(yàn)一、MATLAB程序設(shè)計(jì)入門實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜atlab界面;掌握matlab的變量的命名規(guī)則;掌握常用數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的使用方法;掌握常用數(shù)學(xué)函數(shù)的使用方法;掌握建立和使用M文件的方法;學(xué)會(huì)創(chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)組并對(duì)數(shù)組元素進(jìn)行訪問,掌握數(shù)組的各種運(yùn)算;學(xué)會(huì)創(chuàng)建數(shù)組并對(duì)數(shù)組元素進(jìn)行訪問和操做,掌握矩陣的各種運(yùn)算規(guī)則;掌握關(guān)系與邏輯運(yùn)算符的使用規(guī)則；實(shí)驗(yàn)原理與方法一、變量與函數(shù)1、變量MATLAB中變量的命名規(guī)則是：（1）變量名必須是不含空格的單個(gè)詞；（2）變量名區(qū)分大小寫；（3）變量名最多不超過19個(gè)字符；（4）變量名必須以字母打頭，之后可以是任意字母、數(shù)字或下劃線，變量名中不允許使用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)

2、.（5）關(guān)鍵字(如if、while等)以及固有函數(shù)(如max,sum等)不能作為變量名。特殊變量表2、數(shù)學(xué)運(yùn)算符號(hào)及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)（1）MATLAB的每條命令后，若為逗號(hào)或無標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，則顯示命令的結(jié)果；若命令后為分號(hào)，則禁止顯示結(jié)果. （2）“%” 后面所有文字為注釋. （3） “.”表示續(xù)行.3、數(shù)學(xué)函數(shù)二、數(shù)組與矩陣1、創(chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)組x=a b c d e f 創(chuàng)建包含指定元素的行向量x=first：last 創(chuàng)建從first開始，加1計(jì)數(shù)，到last結(jié)束的行向量x=first：increment：last 創(chuàng)建從first開始，加increment計(jì)數(shù)，last結(jié)束的行向量x=linspace

3、(first，last，n） 創(chuàng)建從first開始，到last結(jié)束，有n個(gè)元素的行向量x=logspace(first，last，n） 創(chuàng)建從first開始，到last結(jié)束，有n個(gè)元素的對(duì)數(shù)分隔行向量. 例：x=linspace(1,2,10)y=10.(x)z=logspace(1,2,10) 2、 數(shù)組元素的訪問（1）訪問一個(gè)元素： x(i)表示訪問數(shù)組x的第i個(gè)元素. （2）訪問一塊元素： x(a ：b ：c)表示訪問數(shù)組x的從第a個(gè)元素開始，以步長(zhǎng)為b到第c個(gè)元素（但不超過c），b可以為負(fù)數(shù)，b缺損時(shí)為1. （3）直接使用元素編址序號(hào). x(a b c d) 表示提取數(shù)組x的第a、b、

4、c、d個(gè)元素構(gòu)成一個(gè)新的數(shù)組x(a) x(b) x(c) x(d). 3、數(shù)組的方向前面例子中的數(shù)組都是一行數(shù)列，是行方向分布的. 稱之為行向量. 數(shù)組也可以是列向量，它的數(shù)組操作和運(yùn)算與行向量是一樣的，唯一的區(qū)別是結(jié)果以列形式顯示. 產(chǎn)生列向量有兩種方法： 直接產(chǎn)生 例 c=1；2；3；4 轉(zhuǎn)置產(chǎn)生 例 b=1 2 3 4; c=b 說明：以空格或逗號(hào)分隔的元素指定的是不同列的元素，而以分號(hào)分隔的元素指定了不同行的元素. 4、數(shù)組的運(yùn)算（1）標(biāo)量-數(shù)組運(yùn)算數(shù)組對(duì)標(biāo)量的加、減、乘、除、乘方是數(shù)組的每個(gè)元素對(duì)該標(biāo)量施加相應(yīng)的加、減、乘、除、乘方運(yùn)算. 設(shè)：a=a1,a2,an, c=標(biāo)量則：a+

5、c=a1+c,a2+c,an+c a.*c=a1*c,a2*c,an*ca./c= a1/c,a2/c,an/c(右除） a.c= c/a1,c/a2,c/an (左除） a.c= a1c,a2c,anc c.a= ca1,ca2,can （2）數(shù)組-數(shù)組運(yùn)算當(dāng)兩個(gè)數(shù)組有相同維數(shù)時(shí)，加、減、乘、除、冪運(yùn)算可按元素對(duì)元素方式進(jìn)行的，不同大小或維數(shù)的數(shù)組是不能進(jìn)行運(yùn)算的. 設(shè)：a=a1,a2,an, b=b1,b2,bn則：a+b= a1+b1,a2+b2,an+bn a.*b= a1*b1,a2*b2,an*bn a./b= a1/b1,a2/b2,an/bn a.b=b1/a1,b2/a2,b

6、n/ana.b=a1b1,a2b2,anbn（3）數(shù)組維數(shù)：length(a)5、矩陣的建立逗號(hào)或空格用于分隔某一行的元素，分號(hào)用于區(qū)分不同的行；除了分號(hào)，在輸入矩陣時(shí)，按Enter鍵也表示開始一新行； 輸入矩陣時(shí)，嚴(yán)格要求所有行有相同的列.例：m=1 2 3 4 ；5 6 7 8；9 10 11 12 p=1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3特殊矩陣的建立：a= 產(chǎn)生一個(gè)空矩陣，當(dāng)對(duì)一項(xiàng)操作無結(jié)果時(shí)，返回空矩陣，空矩陣的大小為零. b=zeros(m，n) 產(chǎn)生一個(gè)m行、n列的零矩陣c=ones(m，n) 產(chǎn)生一個(gè)m行、n列的元素全為1的矩陣d=eye(m，n) 產(chǎn)生一個(gè)m行、n列

7、的單位矩陣6、矩陣中元素的操作（1）矩陣A的第r行：A（r，：）（2）矩陣A的第r列：A（：，r）（3）依次提取矩陣A的每一列，將A拉伸為一個(gè)列向量：A（：）（4）取矩陣A的第i1i2行、第j1j2列構(gòu)成新矩陣:A(i1:i2, j1:j2)（5）以逆序提取矩陣A的第i1i2行，構(gòu)成新矩陣:A(i2:-1：i1，：）（6）以逆序提取矩陣A的第j1j2列，構(gòu)成新矩陣:A(:, j2:-1：j1 ）（7）刪除A的第i1i2行，構(gòu)成新矩陣:A(i1:i2，：)= （8）刪除A的第j1j2列，構(gòu)成新矩陣:A(：， j1:j2)= （9）將矩陣A和B拼接成新矩陣：A，B；A；B7、矩陣的運(yùn)算（1）標(biāo)量-

8、矩陣運(yùn)算：同標(biāo)量-數(shù)組運(yùn)算。（2）矩陣加法：A+B（3）矩陣乘法：A*B（4）方陣的行列式：det（A）（5）方陣的逆：inv（A）（6）方陣的特征值與特征向量：V，D=eigA（7）求矩陣維數(shù)：m,n=size(A)（8）求數(shù)組或矩陣元素之和：Sum（9）求數(shù)組或矩陣元素的均值：mean（10）求矩陣或數(shù)組的最大最小值：max,min（11）求數(shù)組或矩陣的非零元素及下標(biāo)： find（A）find（AC）例：、X = 1 0 4 -3 0 0 0 8 6;indices = find(X)結(jié)果：indices = 1 3 4 8 9例：X = 1 0 4 -3 0 0 0 8 6;find(X

9、 2)結(jié)果：ans = 3 8 9例：X = 3 2 0; -5 0 7; 0 0 1;r,c,v = find(X)則結(jié)果為：r為矩陣X的非零元素的行指標(biāo)所構(gòu)成的向量c為矩陣X的非零元素的列指標(biāo)所構(gòu)成的向量v為矩陣X的非零元素的所構(gòu)成的向量。例：X = 3 2 0; -5 0 7; 0 0 1;r,c,v = find(X2)（11）求矩陣的范數(shù):norm(A,1) 計(jì)算矩陣A的1范數(shù)norm(A,2) 計(jì)算矩陣A的2范數(shù)norm(A,inf) 計(jì)算矩陣A的無窮范數(shù) 三、關(guān)系與邏輯運(yùn)算1、關(guān)系操作符2、邏輯運(yùn)算符四、程序設(shè)計(jì)Matlab有兩種工作方式：1）人機(jī)交互的命令行指令操作方式，即在命

10、令窗口每輸入一條命令，則立即運(yùn)行該命令得到結(jié)果。2）進(jìn)行控制流的程序設(shè)計(jì)，即編制一種可存儲(chǔ)的以M為擴(kuò)展名的文件（簡(jiǎn)稱M文件），M文件有兩種形式，命令式（Script）和函數(shù)式(Function).兩者相同之處在于它們都是以m作為擴(kuò)展名的文本文件，不進(jìn)入命令窗口，而是由文本編輯器來創(chuàng)建的外部文本文件。M文件分兩種：(1)命令式M文件：也稱腳本文件（Script file）， 就是將Matlab的一系列命令按順序編制成一個(gè)文本文件，文件名后綴為M，然后在command window 下運(yùn)行文件名，則按順序執(zhí)行文件中的命令。文件建立方法：1. 在Matlab中，點(diǎn):File-New-M-file2.

11、 在編輯窗口中輸入程序內(nèi)容3. 點(diǎn)：File-Save，輸入文件名，后綴為M，存盤例：建立命令式腳本文件qwe.m在編輯窗口輸入如下命令：a=1b=2; %行尾加分號(hào)，注意運(yùn)行結(jié)果。c=a+b然后存盤。在command window 下輸入qwe并回車。注： 在運(yùn)行次文件之前，需要把它所在目錄加到MATLAB的搜索路徑上去，或?qū)⑽募谀夸浽O(shè)為當(dāng)前目錄。 （2）函數(shù)式M文件：（function file） MATLAB的內(nèi)部函數(shù)是有限的，有時(shí)為了研究某一個(gè)函數(shù)的各種性態(tài)，需要為MATLAB定義新函數(shù)，為此必須編寫函數(shù)文件. 一個(gè)函數(shù)M文件與腳本文件類似之處在于它們都是一個(gè)有.m 擴(kuò)展名的文本文

12、件。如同腳本M文件一樣，函數(shù)M文件不進(jìn)入命令窗口，而是由文本編輯器所創(chuàng)建的外部文本文件。一個(gè)函數(shù)的M文件與腳本文件在通信方面是不同的。函數(shù)與MATLAB工作空間之間的通信，只通過傳遞給它的變量和通過它所創(chuàng)建的輸出變量。在函數(shù)內(nèi)中間變量不出現(xiàn)在MATLAB工作空間，或與MATLAB工作空間不交互。一個(gè)函數(shù)的M文件的第一行把M文件定義為一個(gè)函數(shù)，并指定它的名字。它與文件名相同，但沒有.m 擴(kuò)展名。它也定義了它的輸入和輸出變量。這類文件的第一行必須是一特殊字符function開始，格式為： function Y1,Y2Ym=函數(shù)名（X1,X2,Xn）其中X1,X2,Xn為輸入變量，Y1,Y2Ym為輸

13、出變量，均可，X為數(shù)、數(shù)組或者矩陣。M文件建立方法：1. 在Matlab中，點(diǎn):File-New-M-file2. 在編輯窗口中輸入程序內(nèi)容3. 點(diǎn)：File-Save，存盤，M文件名必須與函數(shù)名一致。注: 函數(shù)式文件執(zhí)行之后，只保留最后結(jié)果(輸出變量)，不保留中間過程，所定義的變量也僅在函數(shù)內(nèi)部起作用，并隨調(diào)用的結(jié)束而被清除。例：定義函數(shù) f(x1,x2)=100(x2-x12)2+(1-x1)21.建立M文件：fun.mfunction f=fun(x)f=100*(x(2)-x(1)2)2+(1-x(1)22. 可以直接使用函數(shù)fun.m例如：計(jì)算 f(1,2), 只需在Matlab命令

14、窗口鍵入命令：x=1 2fun(x)注：上述所定義的函數(shù)fun的輸入變量只有一個(gè)X,X是一個(gè)二維數(shù)組。也可使輸入變量為兩個(gè)，但是調(diào)用該函數(shù)時(shí)，輸入?yún)?shù)必須也是兩個(gè)數(shù)。1.建立M文件：fun.mfunction f=fun(x1,x2)f=100*(x2-x12)2+(1-x1)22. 可以直接使用函數(shù)fun.m例如：計(jì)算 f(1,2), 只需在Matlab命令窗口鍵入命令：fun(1,2)10)控制語句MATLAB提供三種決策或控制流結(jié)構(gòu)：for循環(huán)、while循環(huán)、if-else-end結(jié)構(gòu). 這些結(jié)構(gòu)經(jīng)常包含大量的MATLAB命令，故經(jīng)常出現(xiàn)在MATLAB程序中，而不是直接加在MATLAB

15、提示符下1、for循環(huán)：允許一組命令以固定的和預(yù)定的次數(shù)重復(fù)for x=arraycommandsend在for和end語句之間的命令串commands按數(shù)組（array）中的每一列執(zhí)行一次. 在每一次迭代中，x被指定為數(shù)組的下一列，即在第n次循環(huán)中，x=array(：，n)例：求1+2+100先建立腳本文件：myfun.mmysum=0;for i=1:1:100 mysum=mysum+i;end存盤，然后在命令窗口輸入myfun，并回車。2、While循環(huán)與for循環(huán)以固定次數(shù)求一組命令相反，while循環(huán)以不定的次數(shù)求一組語句的值. while expression命令語句1命令語句2

16、命令語句nend只要在表達(dá)式(expression)里的所有元素為真，就執(zhí)行while和end語句之間的命令串例 求1+2+100建立腳本文件：mysum.mmysum=0;i=1;while (i=100) mysum=mysum+i; i=i+1;end 例：Fibonacci數(shù)組的元素滿足Fibonacci 規(guī)則： ，；且?，F(xiàn)要求該數(shù)組中第一個(gè)大于10000的元素。a(1)=1;a(2)=1;i=2;while a(i)=10000 a(i), %輸出數(shù)組中第一個(gè)大于10000的元素 break; %跳出所在的一級(jí)循環(huán)。 end;end,i %輸出元編號(hào) ans = 10946i =21

17、 5return：終止后面語句的執(zhí)行，并返回結(jié)果。6、If-Else-End結(jié)構(gòu)（1）有一個(gè)選擇的一般形式是：if expression命令語句1命令語句2命令語句nend如果在表達(dá)式(expression)里的所有元素為真，就執(zhí)行if和end語句之間的命令串 （2）有兩個(gè)選擇的一般形式是：if expression1elseend(3) 有三個(gè)或更多的選擇的一般形式是：if expression1elseif expression2 elseif expression3elseend例：建立符號(hào)函數(shù)（fhfun.m）function f=fhfun(x)if x0 f=1;elseif x=

18、0 f=0;else f=-1;end可以從命令窗口輸入fhfun(3), fhfun(-2)分別計(jì)算函數(shù)值7. switch-case-otherwise語句（開關(guān)結(jié)構(gòu)）此語句與C語言中的選擇語句具有相同的功能，它通常用于條件較多而且較單一的情況，類似于一個(gè)數(shù)控的多路開關(guān)。其語法結(jié)構(gòu)如下：switch expressioncase value1case value2case value notherwiseendexpression是一個(gè)標(biāo)量或者字符串，將expression的值依次和各個(gè)case指令后面的檢測(cè)值進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為真時(shí)，MATLAB執(zhí)行后面的一組命令，然后跳出switch

19、結(jié)構(gòu)。如果所有的結(jié)果都為假，則執(zhí)行otherwise后的命令。當(dāng)然otherwise指令也可以不存在。例 ：學(xué)生的成績(jī)管理，用來演示switch結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。%劃分區(qū)域：滿分(100)，優(yōu)秀(90-99)，良好(80-89)，及格(60-79)，不及格(60)。 N = input(輸入分?jǐn)?shù));switch N case 100 %得分為100時(shí) S =滿分;%列為滿分等級(jí) case 90 %得分在90和99之間 S = 優(yōu)秀; %列為優(yōu)秀等級(jí) case 80 %得分在80和89之間 S = 良好; %列為良好等級(jí) case 60 %得分在60和79之間 S = 及格; %列為及格等級(jí) otherwise %得分低于60。 S =不及格; %列為不及格等級(jí) end disp(S)三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）對(duì)以下問題,編寫M文件:是我校一個(gè)班級(jí)某數(shù)學(xué)課程期末試卷每題得分情況，學(xué)號(hào)一行為該小題滿分，O列為平時(shí)成績(jī)。請(qǐng)求出：1、每小題平均得分；2班均分；3不及格人數(shù)；4若期末占80%，平時(shí)成績(jī)占20%，請(qǐng)給出每位學(xué)生總評(píng)成