第3章MATLAB程序設(shè)計(jì)08240

1、第第3章章 MATLAB程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)3.1 M文件文件3.2 程序控制結(jié)構(gòu)程序控制結(jié)構(gòu)3.3 函數(shù)文件函數(shù)文件3.4 程序舉例程序舉例3.5 程序調(diào)試程序調(diào)試3.1 M文件文件3.1.1 M文件概述文件概述 用用MATLAB語言編寫的程序，稱為語言編寫的程序，稱為M文件。文件。M文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類：命令文件同分為兩類：命令文件(Script File)和和函數(shù)文件函數(shù)文件(Function File)。例例3-1 分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華氏溫度氏溫度f轉(zhuǎn)換為攝氏溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度c。程序程序1： 首先建立命令文

2、件并以文件名首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盤。存盤。clear; %清除工作空間中的變量清除工作空間中的變量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9然后在然后在MATLAB的命令窗口中輸入的命令窗口中輸入f2c，將會(huì)，將會(huì)執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.7778程序程序2：首先建立函數(shù)文件首先建立函數(shù)文件f2c.m。function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9然后在然后在MATLAB的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件。的命

3、令窗口調(diào)用該函數(shù)文件。clear;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y)輸出情況為：輸出情況為：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.11113.1.2 M文件的建立與打開文件的建立與打開 M文件是一個(gè)文本文件，它可以用任何編輯程序文件是一個(gè)文本文件，它可以用任何編輯程序來建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用來建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。提供的文本編輯器。1建立新的建立新的M文件文件 為建立新的為建立新的M文件，啟動(dòng)文件，啟動(dòng)MATL

4、AB文本編輯器有文本編輯器有3種方法：種方法： (1) 菜單操作。從菜單操作。從MATLAB主窗口的主窗口的File菜單中選菜單中選擇擇New菜單項(xiàng)，再選擇菜單項(xiàng)，再選擇M-file命令，屏幕上將出現(xiàn)命令，屏幕上將出現(xiàn)MATLAB 文本編輯器窗口。文本編輯器窗口。 (2) 命令操作。在命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命令命令窗口輸入命令edit，啟動(dòng)啟動(dòng)MATLAB文本編輯器后，輸入文本編輯器后，輸入M文件的內(nèi)容文件的內(nèi)容并存盤。并存盤。 (3) 命令按鈕操作。單擊命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工具欄主窗口工具欄上的上的New M-File命令按鈕，啟動(dòng)命令按鈕，啟動(dòng)MATLAB文本

5、編文本編輯器后，輸入輯器后，輸入M文件的內(nèi)容并存盤。文件的內(nèi)容并存盤。2打開已有的打開已有的M文件文件 打開已有的打開已有的M文件，也有文件，也有3種方法：種方法： (1) 菜單操作。從菜單操作。從MATLAB主窗口的主窗口的File菜菜單中選擇單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)命令，則屏幕出現(xiàn)Open對(duì)話對(duì)話框，在框，在Open對(duì)話框中選中所需打開的對(duì)話框中選中所需打開的M文文件。在文檔窗口可以對(duì)打開的件。在文檔窗口可以對(duì)打開的M文件進(jìn)行文件進(jìn)行編輯修改，編輯完成后，將編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。文件存盤。 (2) 命令操作。在命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命命令窗口輸入命令：令

6、：edit 文件名，則打開指定的文件名，則打開指定的M文件。文件。 (3) 命令按鈕操作。單擊命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工主窗口工具欄上的具欄上的Open File命令按鈕，再從彈出的命令按鈕，再從彈出的對(duì)話框中選擇所需打開的對(duì)話框中選擇所需打開的M文件。文件。3.2 程序控制結(jié)構(gòu)程序控制結(jié)構(gòu)3.2.1 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)的輸入從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來進(jìn)函數(shù)來進(jìn)行，該函數(shù)的調(diào)用格式為：行，該函數(shù)的調(diào)用格式為： A=input(提示信息，選項(xiàng)提示信息，選項(xiàng))；其中提示信息為一個(gè)字符串，用于提示用戶其中提示信息為一個(gè)字符串，用于提

7、示用戶輸入什么樣的數(shù)據(jù)。輸入什么樣的數(shù)據(jù)。 如果在如果在input函數(shù)調(diào)用時(shí)采用函數(shù)調(diào)用時(shí)采用s選項(xiàng)，則允選項(xiàng)，則允許用戶輸入一個(gè)字符串。例如，想輸入一許用戶輸入一個(gè)字符串。例如，想輸入一個(gè)人的姓名，可采用命令：個(gè)人的姓名，可采用命令：xm=input(Whats your name?,s);2數(shù)據(jù)的輸出數(shù)據(jù)的輸出 MATLAB提供的命令窗口輸出函提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有數(shù)主要有disp函數(shù)，其調(diào)用格式為函數(shù)，其調(diào)用格式為 disp(輸出項(xiàng)輸出項(xiàng))其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可以為矩陣。以為矩陣。 例例3-2 輸入輸入x,y的值，并將它們的值互換后的值，并將它

8、們的值互換后輸出。輸出。 程序如下：程序如下： x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);例例3-3 求一元二次方程求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。的根。程序如下：程序如下：a=input(a=?);b=input(b=?);c=input(c=?);d=b*b-4*a*c;x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);3程序的暫停程序的暫停 暫停程序的

9、執(zhí)行可以使用暫停程序的執(zhí)行可以使用pause函數(shù)，函數(shù)，其調(diào)用格式為：其調(diào)用格式為： pause(延遲秒數(shù)延遲秒數(shù)) 如果省略延遲時(shí)間，直接使用如果省略延遲時(shí)間，直接使用pause，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。程序繼續(xù)執(zhí)行。 若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用Ctrl+C命令。命令。3.2.2 選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)1if語句語句 在在MATLAB中，中，if語句有語句有3種格式。種格式。 (1) 單分支單分支if語句：語句：if 條件條件 語句組語句組 end當(dāng)條件成立時(shí)，則執(zhí)行語句組，執(zhí)行完之后當(dāng)條件成立時(shí)，則執(zhí)行語句組，執(zhí)

10、行完之后繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行if語句的后繼語句，若條件不成立，語句的后繼語句，若條件不成立，則直接執(zhí)行則直接執(zhí)行if語句的后繼語句。語句的后繼語句。 (2) 雙分支雙分支if語句：語句：if 條件條件 語句組語句組1 else 語句組語句組2 end 當(dāng)條件成立時(shí)，執(zhí)行語句組當(dāng)條件成立時(shí)，執(zhí)行語句組1，否則執(zhí)行語，否則執(zhí)行語句組句組2，語句組，語句組1或語句組或語句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行執(zhí)行后，再執(zhí)行if語句的后繼語句。語句的后繼語句。 例例3-4 計(jì)算分段函數(shù)的值。計(jì)算分段函數(shù)的值。 程序如下：程序如下：x=input(請(qǐng)輸入請(qǐng)輸入x的值的值:);if x=A & c=a& c=0&

11、amp; c=9 disp(abs(c)-abs(0);else disp(c);end2switch語句語句 switch語句根據(jù)表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不語句根據(jù)表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式為：同的語句，其語句格式為： switch 表達(dá)式表達(dá)式 case 表達(dá)式表達(dá)式1 語句組語句組1 case 表達(dá)式表達(dá)式2 語句組語句組2 case 表達(dá)式表達(dá)式m 語句組語句組m otherwise 語句組語句組n end當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式1的值時(shí)，的值時(shí)，執(zhí)行語句組執(zhí)行語句組1，當(dāng)表達(dá)式的值等于，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式表達(dá)式2的值時(shí)，執(zhí)行語句組的值時(shí)

12、，執(zhí)行語句組2，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式m的值時(shí)，的值時(shí)，執(zhí)行語句組執(zhí)行語句組m，當(dāng)表達(dá)式的值不等，當(dāng)表達(dá)式的值不等于于case所列的表達(dá)式的值時(shí)，執(zhí)行所列的表達(dá)式的值時(shí)，執(zhí)行語句組語句組n。當(dāng)任意一個(gè)分支的語句。當(dāng)任意一個(gè)分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的語句的下一句。下一句。例例3-6 某商場(chǎng)對(duì)顧客所購買的商品實(shí)行打折某商場(chǎng)對(duì)顧客所購買的商品實(shí)行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下(商品價(jià)格用商品價(jià)格用price來表示來表示)： price200 沒有折扣沒有折扣 200price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1

13、000price2500 8%折扣折扣 2500price 0) sum mean=sum/cntend3break語句和語句和continue語句語句 與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的語句還有與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的語句還有break語句和語句和continue語句。它們一般與語句。它們一般與if語句配合使用。語句配合使用。break語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當(dāng)在循環(huán)體語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時(shí)，程序?qū)⑻鲅h(huán)，繼內(nèi)執(zhí)行到該語句時(shí)，程序?qū)⑻鲅h(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句。續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句。continue語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)

14、行到該語句時(shí)，程序?qū)⑻?dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時(shí)，程序?qū)⑻^循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次過循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。循環(huán)。例例3-12 求求100，200之間第一個(gè)能被之間第一個(gè)能被21整除整除的整數(shù)。的整數(shù)。程序如下：程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn4循環(huán)的嵌套循環(huán)的嵌套 如果一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱為如果一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。 例例3-13 若一個(gè)數(shù)等于它的各個(gè)真因子之和，則稱該數(shù)為若一個(gè)數(shù)

15、等于它的各個(gè)真因子之和，則稱該數(shù)為完數(shù)，如完數(shù)，如6=1+2+3，所以，所以6是完數(shù)。求是完數(shù)。求1,500之間的全部完之間的全部完數(shù)。數(shù)。for m=1:500s=0;for k=1:m/2if rem(m,k)=0s=s+k;endendif m=s disp(m);endend 3.3 函數(shù)文件函數(shù)文件3.3.1 函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu) 函數(shù)文件由函數(shù)文件由function語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)為：為： function 輸出形參表輸出形參表=函數(shù)名函數(shù)名(輸入形參表輸入形參表) 注釋說明部分注釋說明部分 函數(shù)體語句函數(shù)體語句其中以其中以function開

16、頭的一行為引導(dǎo)行，表示該開頭的一行為引導(dǎo)行，表示該M文件是一個(gè)函數(shù)文件。函數(shù)名的命名規(guī)文件是一個(gè)函數(shù)文件。函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同。輸入形參為函數(shù)的輸入則與變量名相同。輸入形參為函數(shù)的輸入?yún)?shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當(dāng)輸參數(shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當(dāng)輸出形參多于一個(gè)時(shí)，則應(yīng)該用方括號(hào)括起出形參多于一個(gè)時(shí)，則應(yīng)該用方括號(hào)括起來。來。 例例3-14 編寫函數(shù)文件求半徑為編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面的圓的面積和周長。積和周長。 函數(shù)文件如下：函數(shù)文件如下： function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter o

17、f a circle of radii r%r 圓半徑圓半徑%s 圓面積圓面積%p 圓周長圓周長%2004年年7月月30日編日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;3.3.2 函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式是：函數(shù)調(diào)用的一般格式是： 輸出實(shí)參表輸出實(shí)參表=函數(shù)名函數(shù)名(輸入實(shí)參表輸入實(shí)參表) 要注意的是，函數(shù)調(diào)用時(shí)各實(shí)參出現(xiàn)要注意的是，函數(shù)調(diào)用時(shí)各實(shí)參出現(xiàn)的順序、個(gè)數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時(shí)形參的順序、個(gè)數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時(shí)形參的順序、個(gè)數(shù)一致，否則會(huì)出錯(cuò)。函的順序、個(gè)數(shù)一致，否則會(huì)出錯(cuò)。函數(shù)調(diào)用時(shí)，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形數(shù)調(diào)用時(shí)，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形參，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行參，從而實(shí)現(xiàn)參

18、數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。函數(shù)的功能。 例例3-15 利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐與極坐標(biāo)標(biāo)(,)之間的轉(zhuǎn)換。之間的轉(zhuǎn)換。 函數(shù)文件函數(shù)文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 調(diào)用調(diào)用tran.m的命令文件的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即一個(gè)函數(shù)中，函數(shù)可以嵌套調(diào)

19、用，即一個(gè)函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個(gè)函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個(gè)函數(shù)調(diào)用它自身稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。調(diào)用它自身稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。 例例3-16 利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求n！。！。 n!本身就是以遞歸的形式定義的：本身就是以遞歸的形式定義的：顯然，求顯然，求n!需要求需要求(n-1)!，這時(shí)可采用遞歸調(diào)，這時(shí)可采用遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用函數(shù)文件用。遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m如下：如下：function f=factor(n)if n2)求求Fibonacci數(shù)列的第數(shù)列的第20項(xiàng)。項(xiàng)。例例3-23 根據(jù)矩陣指數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式求根據(jù)矩陣指數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開式求矩陣指數(shù)。矩陣指數(shù)。3.5 程序調(diào)試程序調(diào)試3.5.1 程序調(diào)試概述程序調(diào)試概述一般來說，