matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))課件

1、matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))1數(shù)學(xué)軟件數(shù)學(xué)軟件 Matlab Matlab 編程（函數(shù)）編程（函數(shù)）matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))2本講主要內(nèi)容本講主要內(nèi)容n 什么是函數(shù)文件什么是函數(shù)文件n 如何編寫函數(shù)文件如何編寫函數(shù)文件n 遞歸函數(shù)遞歸函數(shù)n 函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性n 局部變量與全局變量局部變量與全局變量n 子函數(shù)子函數(shù)n 函數(shù)句柄、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、匿名函數(shù)函數(shù)句柄、內(nèi)聯(lián)函數(shù)、匿名函數(shù)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))3q M 文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：l Script：腳本文件腳本文件/命令文件命令文件 l Function：函數(shù)文件函數(shù)文件 M

2、atlab 編程編程l 直接輸入直接輸入文件名文件名即可運行即可運行l(wèi) 供其它供其它M文件調(diào)用，通常帶輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)文件調(diào)用，通常帶輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))4function 輸出形參列表輸出形參列表=函數(shù)名函數(shù)名(形參列表形參列表)% 注釋說明部分注釋說明部分(可選可選)函數(shù)體語句函數(shù)體語句(必須必須)l 第一行為第一行為引導(dǎo)行引導(dǎo)行，表示該，表示該 M文件是函數(shù)文件文件是函數(shù)文件l 函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同 ( 必須以字母開頭必須以字母開頭 )l 當(dāng)當(dāng)輸出形參輸出形參多于一個時，用多于一個時，用方括號方括號括起來括起來函數(shù)文件函數(shù)文

3、件q 函數(shù)文件一般格式函數(shù)文件一般格式l 函數(shù)函數(shù)文件名必須與函數(shù)名一致文件名必須與函數(shù)名一致l 函數(shù)必須是一個函數(shù)必須是一個單獨的單獨的 M文件文件matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))5l 函數(shù)文件函數(shù)文件(f2cf.m)：5(32)9cf例：例：將華氏溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度：將華氏溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度：編程示例編程示例clear; f=input(Please input f:);c=5*(f-32)/9;fprintf(c = %gn,c);l 腳本文件腳本文件 (f2cs.m)：function c = f2cf(f)c=5*(f-32)/9;fprintf(c = %gn,c);matlab編程基

4、礎(chǔ)(函數(shù))6函數(shù)文件舉例函數(shù)文件舉例function a,b = myswap(x,y)% swap x and y a = y; b = x;例：例：交換兩個變量的值交換兩個變量的值 myswap.ml 有兩個輸入?yún)?shù)和兩個輸出參數(shù)有兩個輸入?yún)?shù)和兩個輸出參數(shù)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))7function printyh(n)% 打印楊輝三角形打印楊輝三角形, 本函數(shù)沒有輸出參數(shù)本函數(shù)沒有輸出參數(shù)yh = 1; disp(yh); if n=1, return; endyh = 1,1; disp(yh);for k = 3 : n yh_old = yh; k2 = ceil(k/2);

5、for i = 2 : k2 yh(i) = yh_old(i-1) + yh_old(i); end yh(k2+1:k) = yh(k-k2:-1:1); disp(yh);end函數(shù)文件舉例函數(shù)文件舉例例：例：打印楊輝三角形打印楊輝三角形 printyh.ml 沒有輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)沒有輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))8q 函數(shù)調(diào)用的一般格式函數(shù)調(diào)用的一般格式輸出實參列表輸出實參列表=函數(shù)名函數(shù)名(輸入實參列表輸入實參列表)l 函數(shù)調(diào)用時，函數(shù)調(diào)用時，實參的順序?qū)崊⒌捻樞驊?yīng)與函數(shù)定義時應(yīng)與函數(shù)定義時形參的順序形參的順序一致一致l 實參實參與與形參形參之間的結(jié)合是通過之間的結(jié)

6、合是通過值傳遞值傳遞實現(xiàn)的實現(xiàn)的l 函數(shù)可以函數(shù)可以嵌套調(diào)用嵌套調(diào)用，即一個函數(shù)可以被其它函數(shù)調(diào)用，即一個函數(shù)可以被其它函數(shù)調(diào)用， 甚至可以被它自身調(diào)用，此時稱為甚至可以被它自身調(diào)用，此時稱為遞歸調(diào)用遞歸調(diào)用l 函數(shù)所傳遞的參數(shù)具有可調(diào)性，函數(shù)所傳遞的參數(shù)具有可調(diào)性，Matlab 用兩個永久變量用兩個永久變量 nargin 和和 nargout 分別記錄調(diào)用該函數(shù)時的輸入實參分別記錄調(diào)用該函數(shù)時的輸入實參 和輸出實參的個數(shù)和輸出實參的個數(shù)函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))91,1!(1)!,1nnnnn % 函數(shù)文件函數(shù)文件 myfactor.mfunction y=myfactor

7、(n)if (n=1) y=1;else y=n*myfactor(n-1);end例：例：利用函數(shù)的遞歸調(diào)用計算利用函數(shù)的遞歸調(diào)用計算 n!遞歸函數(shù)舉例遞歸函數(shù)舉例matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))10% main.m%clear;s = 0;n = 10;for i = 1 : n s = s + myfactor(i);endfprintf( s=%g n,s)例：例：計算計算 1! + 2! + + 10!遞歸函數(shù)舉例遞歸函數(shù)舉例matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))11% ex4nargin.mfunction y = ex4nargin(a,b)if (nargin=1) y = a;elseif

8、 (nargin=2) y = a*b;end參數(shù)的可調(diào)性舉例參數(shù)的可調(diào)性舉例例：例：nargin 和和 nargout 的使用的使用% ex4nargout.mfunction p,q=ex4nargout(a,b)if (nargout=1) p = a + b;elseif (nargout=2) p = a + b; q = a - b;endmatlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))12l 函數(shù)通過函數(shù)通過輸入和輸出參數(shù)輸入和輸出參數(shù)與其它與其它 M 文件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞文件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞l 當(dāng)函數(shù)調(diào)用完畢后，該函數(shù)文件中定義的所有局部變量當(dāng)函數(shù)調(diào)用完畢后，該函數(shù)文件中定義的所有局部變量都將被釋放，即都

9、將被釋放，即全部被清除全部被清除q 如果在若干個如果在若干個 M文件中，文件中，都把某個變量定義為全局變都把某個變量定義為全局變量量，則這些函數(shù)將公共使用這一變量，則這些函數(shù)將公共使用這一變量。所有函數(shù)都可以對所有函數(shù)都可以對它進(jìn)行存取和修改操作它進(jìn)行存取和修改操作q 函數(shù)文件中的變量都是函數(shù)文件中的變量都是局部局部的，即一個函數(shù)文件中定義的，即一個函數(shù)文件中定義的變量不能被另一個函數(shù)文件或其它的變量不能被另一個函數(shù)文件或其它 M 文件使用文件使用局部變量與全局變量局部變量與全局變量l 定義全局變量是定義全局變量是 M文件間傳遞信息的一種手段文件間傳遞信息的一種手段matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))

10、13l 變量名列表中的各個變量變量名列表中的各個變量用空格隔開用空格隔開，不能用逗號！，不能用逗號！l 在使用全局變量的所有在使用全局變量的所有M文件中，都要對其所使用的全文件中，都要對其所使用的全局變量進(jìn)行定義局變量進(jìn)行定義全局變量給函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞帶來了方便，但卻破壞全局變量給函數(shù)間的數(shù)據(jù)傳遞帶來了方便，但卻破壞了函數(shù)對變量的封裝，降低了程序的可讀性，因而了函數(shù)對變量的封裝，降低了程序的可讀性，因而在在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中，全局變量是不受歡迎的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中，全局變量是不受歡迎的。特別是。特別是當(dāng)程序較大，子程序較多時，全局變量將個程序調(diào)試當(dāng)程序較大，子程序較多時，全局變量將個程序調(diào)試和維護(hù)

11、帶來不便，故不提倡使用全局變量。和維護(hù)帶來不便，故不提倡使用全局變量。global 變量名列表變量名列表全局變量的定義全局變量的定義q 全局變量的定義全局變量的定義matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))14程序示例程序示例% ex4global.mclear; global a ba = 1; b = 3;y = mysquaresum(a,b);fprintf( a=%g, b=%g n,a,b);z = myproduct(a,b);fprintf( a=%g, b=%gn,a,b);% mysquaresum.mfunction square_sum = mysquaresum(x,y)squar

12、e_sum = x2 + y2; a = x+y;% myproduct.mfunction product = myproduct(x,y)global aproduct = x*y; a = x+y;matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))15子函數(shù)子函數(shù)l 一個函數(shù)文件中可以含有一個或多個函數(shù)，一個函數(shù)文件中可以含有一個或多個函數(shù)， 其中第一個稱為主函數(shù)，其它函數(shù)稱為子函數(shù)其中第一個稱為主函數(shù)，其它函數(shù)稱為子函數(shù)l 子函數(shù)由子函數(shù)由 function 語句引導(dǎo)語句引導(dǎo)l 除了用除了用 global 定義的全局變量外，所有函數(shù)中的變量都定義的全局變量外，所有函數(shù)中的變量都是局部變量，函數(shù)之間通過輸入、

13、輸出參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞是局部變量，函數(shù)之間通過輸入、輸出參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞調(diào)用一個函數(shù)時，調(diào)用一個函數(shù)時，Matlab 會首先檢查該函數(shù)是否為一個子會首先檢查該函數(shù)是否為一個子函數(shù)函數(shù)l 主函數(shù)必須位于最前面，子函數(shù)出現(xiàn)的次序任意主函數(shù)必須位于最前面，子函數(shù)出現(xiàn)的次序任意l 子函數(shù)只能被主函數(shù)和位于同一個函數(shù)文件中的其它子子函數(shù)只能被主函數(shù)和位于同一個函數(shù)文件中的其它子函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))16子函數(shù)舉例子函數(shù)舉例% ex4subfun.mfunction avg, med = ex4subfun(x) % 主函數(shù)主函數(shù) n = length(x);avg = mean(x,

14、 n);med = median(x, n);function a = mean(x, n) % 子函數(shù)，計算平均值子函數(shù)，計算平均值a = sum(x)/n;function m = median(x, n) % 子函數(shù)，計算中值子函數(shù)，計算中值x = sort(x);if rem(n, 2) = 1 m = x(n+1)/2);else m = (x(n/2)+x(n/2+1)/2;endmatlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))17函數(shù)句柄函數(shù)句柄q 函數(shù)句柄的定義函數(shù)句柄的定義fhandle = 函數(shù)名函數(shù)名 函數(shù)句柄，函數(shù)句柄，可以理解成一個函數(shù)的代號或別名，調(diào)用函數(shù)句柄可以理解成一個函數(shù)的代號或

15、別名，調(diào)用函數(shù)句柄就等價于調(diào)用該函數(shù)。就等價于調(diào)用該函數(shù)。l 的作用就是將一個函數(shù)的函數(shù)句柄賦值給左邊的變量的作用就是將一個函數(shù)的函數(shù)句柄賦值給左邊的變量 例：例：f = sin;y = f(pi/3)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))18內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)q 內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義內(nèi)聯(lián)函數(shù)的定義函數(shù)名函數(shù)名=inline(函數(shù)表達(dá)式函數(shù)表達(dá)式, 變量變量1, 變量變量2，.) MATLAB中的內(nèi)聯(lián)函數(shù)借鑒了中的內(nèi)聯(lián)函數(shù)借鑒了C語言中的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，使用內(nèi)聯(lián)語言中的內(nèi)聯(lián)函數(shù)，使用內(nèi)聯(lián)函數(shù)可以減少調(diào)用的時間和空間開銷。函數(shù)可以減少調(diào)用的時間和空間開銷。l 由于內(nèi)聯(lián)函數(shù)是儲存于內(nèi)存中而不是在由于內(nèi)聯(lián)函數(shù)是儲存于內(nèi)存中

16、而不是在M文件中，省去了文文件中，省去了文件訪問的時間，加快了程序的運行效率。件訪問的時間，加快了程序的運行效率。l 但內(nèi)聯(lián)函數(shù)只能定義一些簡單的函數(shù)表達(dá)式。但內(nèi)聯(lián)函數(shù)只能定義一些簡單的函數(shù)表達(dá)式。例：例：f = inline(x2 + y2,x,y);y = f(2,3)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))19匿名函數(shù)匿名函數(shù)q 匿名函數(shù)的定義匿名函數(shù)的定義fhandle = (輸入?yún)?shù)列表輸入?yún)?shù)列表)運算表達(dá)式運算表達(dá)式例：例：f = (x,y) x2 + y2;y = f(2,3)匿名函數(shù)（匿名函數(shù)（anonymous function）是）是 MATLAB 7.0 版提出的一版提出的一種全新

17、的函數(shù)描述形式，和內(nèi)聯(lián)函數(shù)類似，可以讓用戶編寫簡種全新的函數(shù)描述形式，和內(nèi)聯(lián)函數(shù)類似，可以讓用戶編寫簡單的函數(shù)而不需要創(chuàng)建單的函數(shù)而不需要創(chuàng)建M文件，因此，匿名函數(shù)具有文件，因此，匿名函數(shù)具有inline函函數(shù)的所有優(yōu)點，并且效率比數(shù)的所有優(yōu)點，并且效率比inline函數(shù)高。函數(shù)高。p = 3; q = 5;f = (x,y) xp + yq;l 匿名函數(shù)匿名函數(shù)支持變量替換支持變量替換matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))20上機(jī)作業(yè)上機(jī)作業(yè)1、兔子繁殖問題：兔子繁殖問題：( Fibonacci number ) 假設(shè)假設(shè)每對兔子每月生每對兔子每月生出出一對一對小兔，且新生的兔子滿二個月小兔，且新生的

18、兔子滿二個月后就能生育，后就能生育，那么從剛出生的一對小兔算起，那么從剛出生的一對小兔算起，12個月后總共個月后總共有有多少對兔子？多少對兔子？三年后呢？試編寫一個函數(shù)計算該題，輸入三年后呢？試編寫一個函數(shù)計算該題，輸入為月數(shù)，輸出為兔子對數(shù)。為月數(shù)，輸出為兔子對數(shù)。2、編寫一個函數(shù)，要求實現(xiàn)以下功能編寫一個函數(shù)，要求實現(xiàn)以下功能l 當(dāng)輸入一個參數(shù)時，輸出錯誤信息，并返回當(dāng)輸入一個參數(shù)時，輸出錯誤信息，并返回l 當(dāng)輸入兩個或三個參數(shù)時，計算它們的階乘的和當(dāng)輸入兩個或三個參數(shù)時，計算它們的階乘的和matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))21數(shù)學(xué)實驗Matlab 自定義函數(shù)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))22q

19、Matlab 自定義函數(shù)的五種方式自定義函數(shù)的五種方式u 命令文件命令文件/函數(shù)文件函數(shù)文件+ 函數(shù)文件函數(shù)文件 ：多個多個 M 文件文件自定義函數(shù)的五種方式自定義函數(shù)的五種方式u 函數(shù)文件函數(shù)文件 + 子函數(shù)子函數(shù) ： 一個一個 M 文件文件u inline ： 無需無需 M 文件文件u 符號表達(dá)式符號表達(dá)式 + subs 方式方式 ： 無需無需 M 文件文件u 字符串字符串 + subs 方式方式 ： 無需無需 M 文件文件matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))23%命令命令/函數(shù)文件：函數(shù)文件：myclearfor t=1:10; y=mylfg(t); fprintf(%4d(1/3) = %6

20、.4fn,t,y);end%函數(shù)文件：函數(shù)文件：mylfg.mfunction y = mylfg(x)y=x(1/3);函數(shù)必須單獨寫一個文件！函數(shù)必須單獨寫一個文件！不能與命令文件寫在同一個文件中！不能與命令文件寫在同一個文件中！函數(shù)名與文件名必須一致！函數(shù)名與文件名必須一致！調(diào)用函數(shù)時要注意調(diào)用函數(shù)時要注意實參實參與與形參形參的匹配！的匹配！自定義函數(shù)方式（一）自定義函數(shù)方式（一）q 方式一方式一：命令文件命令文件/函數(shù)文件函數(shù)文件 + 函數(shù)文件函數(shù)文件matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))24自定義函數(shù)方式（二）自定義函數(shù)方式（二）%函數(shù)文件：函數(shù)文件：funtry2.m function =f

21、untry2()for t=1:10 y=lfg2(t); fprintf(%4d(1/3) = %6.4fn,t,y);endfunction y=lfg2(x) %子函數(shù)子函數(shù)y=x(1/3);函數(shù)文件中可以定義一個或多個函數(shù)文件中可以定義一個或多個子函數(shù)子函數(shù)，此時我們稱該函，此時我們稱該函數(shù)為數(shù)為主函數(shù)主函數(shù)，子函數(shù)，子函數(shù)只能被主函數(shù)或同一個函數(shù)文件中的被主函數(shù)或同一個函數(shù)文件中的其它子函數(shù)調(diào)用！其它子函數(shù)調(diào)用！q 方式二方式二：函數(shù)文件函數(shù)文件 + 子函數(shù)子函數(shù)matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))25f=inline(函數(shù)表達(dá)式函數(shù)表達(dá)式,變量變量1 1,變量變量2 2,.)y=f(數(shù)值列

22、表數(shù)值列表)代入的代入的數(shù)值列表數(shù)值列表順序應(yīng)與定義時的順序應(yīng)與定義時的變量名變量名順序一致順序一致例：例：自定義函數(shù)方式（三）自定義函數(shù)方式（三）q 方式三方式三：inline + 命令命令/函數(shù)文件函數(shù)文件l inline 命令可以用來定義一個命令可以用來定義一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)內(nèi)聯(lián)函數(shù)l 調(diào)用方式：調(diào)用方式：matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))26u 這種函數(shù)定義方式是將這種函數(shù)定義方式是將 f 作為一個內(nèi)部函數(shù)調(diào)用。其特作為一個內(nèi)部函數(shù)調(diào)用。其特點是：調(diào)用方式點是：調(diào)用方式最接近于我們平時對函數(shù)的定義最接近于我們平時對函數(shù)的定義，使程序，使程序更具可讀性。同時由于它是基于更具可讀性。同時由于它是基于

23、Matlab 的數(shù)值計算內(nèi)核的數(shù)值計算內(nèi)核的，所以它的的，所以它的運算速度較快運算速度較快，程序更有效率。，程序更有效率。u 這種定義方式的缺點：這種定義方式的缺點：l 定義一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)用去的內(nèi)存空間比相同條件下其他定義一個內(nèi)聯(lián)函數(shù)用去的內(nèi)存空間比相同條件下其他的方法要大得多。的方法要大得多。l 該方法該方法只能對數(shù)值進(jìn)行代入只能對數(shù)值進(jìn)行代入，不支持符號代入，并且，不支持符號代入，并且對于定義后的函數(shù)對于定義后的函數(shù)不能進(jìn)行求導(dǎo)等符號運算不能進(jìn)行求導(dǎo)等符號運算。自定義函數(shù)方式（三）自定義函數(shù)方式（三）matlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))27自定義函數(shù)方式（三）自定義函數(shù)方式（三）matlab編程基礎(chǔ)

24、(函數(shù))28%函數(shù)文件：函數(shù)文件：function =funtry3()lfg=inline(x.(1/3); %表達(dá)式兩端的單引號不可缺少表達(dá)式兩端的單引號不可缺少fid=fopen(my,w);for t=1:50; y=lfg(t); fprintf(fid,%4d(1/3) = %6.4fn,t,y);endfclose(fid);ezplot(lfg,0,50)diff(lfg,x)自定義函數(shù)方式（三）自定義函數(shù)方式（三）Xmatlab編程基礎(chǔ)(函數(shù))29注：注：對于在對于在 syms 中已經(jīng)定義過符號變量，在中已經(jīng)定義過符號變量，在 subs 中進(jìn)行中進(jìn)行替代時，單引號可以省略。但如果在替代時，單引號可以省略。但如果在 syms 后又被重新后又被重新定義為其它類型，則必須加單引號，否則不可替換。定義為其它類型，則必須加單引號，否則不可替換。l sym