專題四MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ppt課件

1、專題四專題四專題四專題四 MATLAB程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì) 4.1 M文件 4.2 數(shù)據(jù)的輸入輸出 4.3 選擇結(jié)構(gòu) 4.4 循環(huán)結(jié)構(gòu) 4.5 函數(shù)文件 4.6 局部變量和全局變量 4.7 數(shù)據(jù)類型 專題四專題四m文件簡介文件簡介n用戶如想靈活應(yīng)用用戶如想靈活應(yīng)用Matlab去解決實(shí)際問題，去解決實(shí)際問題，充分調(diào)用充分調(diào)用Matlab的科學(xué)技術(shù)資源，就需要的科學(xué)技術(shù)資源，就需要編輯編輯m文件。文件。n包含包含Matlab語言代碼的文件稱為語言代碼的文件稱為m文件，其文件，其擴(kuò)展名為擴(kuò)展名為m。n編輯編輯m文件可使用各種文本編輯器。文件可使用各種文本編輯器。專題四專題四一、一、Matlab的工作模式

2、的工作模式n指令驅(qū)動(dòng)模式指令驅(qū)動(dòng)模式n 通常通常Matlab以指令驅(qū)動(dòng)模式工作，以指令驅(qū)動(dòng)模式工作，即在即在Matlab 窗口下當(dāng)用戶輸入單行指令時(shí)，窗口下當(dāng)用戶輸入單行指令時(shí)，Matlab 立即處理這條指令，并顯示結(jié)果，立即處理這條指令，并顯示結(jié)果，這就是這就是Matlab命令行方式。命令行方式。n 命令行操作時(shí)，命令行操作時(shí)，Matlab窗口只允許窗口只允許一次執(zhí)行一行上的一個(gè)或幾個(gè)語句。一次執(zhí)行一行上的一個(gè)或幾個(gè)語句。專題四專題四例如：例如：x1=0:10 x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2=0:3:11x2 = 0 3 6 9x3=11.5:-3:0 x3 =

3、 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000專題四專題四x1=0:10,x2=0:3:11,x3=11.5:-3:0 x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2 = 0 3 6 9x3 = 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000在在Matlab窗口輸入數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行計(jì)算時(shí)，當(dāng)處理窗口輸入數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行計(jì)算時(shí)，當(dāng)處理復(fù)雜問題和大量數(shù)據(jù)時(shí)是不方便的。因此應(yīng)編輯復(fù)雜問題和大量數(shù)據(jù)時(shí)是不方便的。因此應(yīng)編輯m文件。文件。專題四專題四命令行方式程序可讀性差，而且不能存儲(chǔ)，命令行方式程序可讀性差，而且不能存儲(chǔ)，對(duì)于復(fù)雜的問題，應(yīng)編寫成能存儲(chǔ)的程序文對(duì)于復(fù)雜的

4、問題，應(yīng)編寫成能存儲(chǔ)的程序文件。件。m文件模式文件模式將將Matlab語句構(gòu)成的程序存儲(chǔ)成以語句構(gòu)成的程序存儲(chǔ)成以m為擴(kuò)展為擴(kuò)展名的文件，然后再執(zhí)行該程序文件，這種工名的文件，然后再執(zhí)行該程序文件，這種工作模式稱為程序文件模式。作模式稱為程序文件模式。程序文件不能在指令窗口下建立，因?yàn)橹噶畛绦蛭募荒茉谥噶畲翱谙陆?，因?yàn)橹噶畲翱谥辉试S一次執(zhí)行一行上的一個(gè)或幾個(gè)語窗口只允許一次執(zhí)行一行上的一個(gè)或幾個(gè)語句。句。專題四專題四4.1 M4.1 M文件文件4.1.1 M文件的建立與編輯文件的建立與編輯1.建立新的建立新的M文件文件 (1)菜單操作：菜單操作：MATLAB命令窗口的命令窗口的File菜單

5、菜單 New菜單項(xiàng)菜單項(xiàng) M-file命令。命令。 (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。 (3)命令按鈕操作：單擊命令按鈕操作：單擊MATLAB命令窗口工命令窗口工具欄上的具欄上的“新建命令按鈕。新建命令按鈕。 2. 編輯已有的編輯已有的M文件文件 4.1.2 M文件的分類文件的分類分類：分類： 獨(dú)立的獨(dú)立的m文件文件 稱命令文件稱命令文件(Script File)，主程序主程序 命令文件實(shí)際上是一串指令的集合，與在命令窗命令文件實(shí)際上是一串指令的集合，與在命令窗口逐行執(zhí)行文件中的所有指令，其結(jié)果是一樣的。口逐行執(zhí)行文件中的所有指令，其結(jié)果是一樣

6、的。沒有輸入輸出參數(shù)。沒有輸入輸出參數(shù)。 可調(diào)用可調(diào)用m文件文件 稱函數(shù)文件稱函數(shù)文件(Function File)，子程序子程序 第一行包含第一行包含function，需要輸入變量，返回輸，需要輸入變量，返回輸出變量出變量主要區(qū)別主要區(qū)別: 命令文件的變量在文件執(zhí)行完后保存在內(nèi)存中，命令文件的變量在文件執(zhí)行完后保存在內(nèi)存中，而函數(shù)文件內(nèi)定義的變量僅在函數(shù)文件內(nèi)部起作而函數(shù)文件內(nèi)定義的變量僅在函數(shù)文件內(nèi)部起作用，執(zhí)行完函數(shù)文件后，這些內(nèi)部變量將被清除。用，執(zhí)行完函數(shù)文件后，這些內(nèi)部變量將被清除。 例例4.1 4.1 建立一個(gè)命令文件將變量建立一個(gè)命令文件將變量a,ba,b的值互換，然后的值互換

7、，然后運(yùn)行該命令文件。運(yùn)行該命令文件。 首先建立命令文件并以文件名首先建立命令文件并以文件名exch.mexch.m存盤：存盤： clear all;clear all; a=1:10; b=11,12,13,14;15,16,17,18; a=1:10; b=11,12,13,14;15,16,17,18; c=a;a=b;b=c; c=a;a=b;b=c; a a b b 然后在然后在MATLABMATLAB的命令窗口中輸入的命令窗口中輸入exchexch，將會(huì)執(zhí)行，將會(huì)執(zhí)行該命令文件。該命令文件。exchexch 例4.2 建立一個(gè)函數(shù)文件將變量a,b的值互換，然后在命令窗口調(diào)用該函數(shù)文

8、件。 首先建立函數(shù)文件 fexch.m： function a,b = fexch(a,b) c=a; a=b; b=c; 然后在MATLAB的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件： clear all; x=1:10; y=11,12,13,14;15,16,17,18; x,y=fexch(x,y)專題四專題四4.2 4.2 數(shù)據(jù)的輸入輸出數(shù)據(jù)的輸入輸出4.2.1 input4.2.1 input函數(shù)函數(shù)調(diào)用格式為：調(diào)用格式為： A=input (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，用于提示用其中提示信息為一個(gè)字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數(shù)據(jù)。戶輸入什么

9、樣的數(shù)據(jù)。 A=input(A= )A=input(A= )如果在如果在inputinput函數(shù)調(diào)用時(shí)采用函數(shù)調(diào)用時(shí)采用s s選項(xiàng)，則允許選項(xiàng)，則允許用戶輸入一個(gè)字符串。例如，想輸入一個(gè)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：人的姓名，可采用命令： xm = input (Whats your name?, s)xm = input (Whats your name?, s)專題四專題四 4.2.2 disp函數(shù) 調(diào)用格式為: disp(輸出項(xiàng)) 其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可以為矩陣。 注意：用disp函數(shù)顯示矩陣時(shí)將不顯示矩陣的名字，而且其格式更緊密，且不留任何沒有意義的

10、空行。b = 2 3 4 5 6 7 8 9 0 disp (b) 2 3 4 5 6 7 8 9 0disp( Jan Feb Mar)disp(rand(5,3) Jan Feb Mar 0.9501 0.7621 0.6154 0.2311 0.4565 0.7919 0.6068 0.0185 0.9218 0.4860 0.8214 0.7382 0.8913 0.4447 0.1763專題四專題四 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)

11、/(2*a) disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);例4.3 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。專題四專題四 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，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。 pause命令在程序調(diào)試以及需要看中間結(jié)果時(shí)命令在程序調(diào)試以及需要看中間結(jié)果時(shí)特別有用。特別有用。 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。4.2.3 pause4.2.3 pau

12、se函數(shù)函數(shù)專題四專題四 4.3 選擇結(jié)構(gòu) 4.3.1 if 4.3.1 if語句語句 在在MATLABMATLAB中，中，ifif語句有語句有3 3種格式。種格式。 1.1.單分支單分支ifif語句語句 語句格式為：語句格式為： if if 條件條件 語句組語句組 endend 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)行完之后繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行if 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ifif語句的后繼語句。語句的后繼語句。 2.雙分支if語句 語句格式為： if 條件 語句組1 else 語句組2 end 當(dāng)條件成

13、立時(shí)，執(zhí)行語句組1，否則執(zhí)行語句組2，語句組1或語句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行if語句的后繼語句。專題四專題四例4.4計(jì)算分段函數(shù)值。 程序如下： x=input(請(qǐng)輸入x的值:); if x=10 y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); else y=x*sqrt(x+sqrt(x); end y專題四專題四例4.5 輸入數(shù)n，判斷其奇偶性 程序如下： n = input(n=), if rem(n,2)=0 A = even else A = odd end 3.多分支多分支if語句語句語句格式為：語句格式為：if 條件條件1 語句組語句組1elseif 條件條件2 語句組語句組2 els

14、eif 條件條件m 語句組語句組melse 語句組語句組m+1end專題四專題四 例例4.6 輸入一個(gè)字符，若為大寫字母，則輸出其后繼字輸入一個(gè)字符，若為大寫字母，則輸出其后繼字符，若為小寫字母，則輸出其前導(dǎo)字符，若為數(shù)字字符，若為小寫字母，則輸出其前導(dǎo)字符，若為數(shù)字字符則輸出其對(duì)應(yīng)的數(shù)值，若為其他字符則原樣輸出。符則輸出其對(duì)應(yīng)的數(shù)值，若為其他字符則原樣輸出。 c=input(請(qǐng)輸入一個(gè)字符請(qǐng)輸入一個(gè)字符,s); if c=A & c=a& c=0& c0 E=E+F; F=F*X/n; n=n+1; end E expm(X) %調(diào)用調(diào)用MATLAB矩陣指數(shù)函數(shù)求矩陣

15、指矩陣指數(shù)函數(shù)求矩陣指數(shù)數(shù).!1.! 212mmeAAAIA與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的還有一個(gè)與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的還有一個(gè)break語句，當(dāng)在循環(huán)語句，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)。該語句一體內(nèi)執(zhí)行到該語句時(shí)，程序?qū)⑻鲅h(huán)。該語句一般與般與if語句配合使用。語句配合使用。在多重循環(huán)中，在多重循環(huán)中，break只能使程序跳出包含它的最只能使程序跳出包含它的最內(nèi)層的那個(gè)循環(huán)內(nèi)層的那個(gè)循環(huán)專題四專題四 例例4.14 用用while語句實(shí)現(xiàn)例語句實(shí)現(xiàn)例4.10。 y=0; i=1; while 1 f=1/i/i; y=y+f; if i=100 break; end i=i+1; end專題四專題

16、四 4.4.3 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)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)?？梢园凑涨短讓訑?shù)，分別叫做二環(huán)結(jié)構(gòu)?？梢园凑涨短讓訑?shù)，分別叫做二重循環(huán)、三重循環(huán)等。處于內(nèi)部的循環(huán)叫重循環(huán)、三重循環(huán)等。處于內(nèi)部的循環(huán)叫作內(nèi)循環(huán)，處于外部的循環(huán)叫作外循環(huán)。作內(nèi)循環(huán)，處于外部的循環(huán)叫作外循環(huán)。在設(shè)計(jì)多重循環(huán)時(shí)，要特別注意內(nèi)、外循環(huán)在設(shè)計(jì)多重循環(huán)時(shí)，要特別注意內(nèi)、外循環(huán)之間的關(guān)系，以及各語句放置的位置，不之間的關(guān)系，以及各語句放置的位置，不要搞錯(cuò)。要搞錯(cuò)。專題四專題四 例4.15 列出從2到

17、m的全部素?cái)?shù)。 m=input(m=); p=2:m; for i=2:sqrt(m) %依次列出最大除數(shù) n = find(rem(p,i)=0 & p=i); %找到能被 % i整除，而不等于i的數(shù)的序號(hào) p(n)= ; % 去掉該數(shù) end p % 顯示結(jié)果 over專題四專題四 4.5 函數(shù)文件函數(shù)文件 4.5.1 函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu) 函數(shù)文件由function語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)為： function 輸出形參表 = 函數(shù)名(輸入形參表) 注釋說明部分 函數(shù)體語句 說明：說明：(1)關(guān)于函數(shù)文件名關(guān)于函數(shù)文件名: 函數(shù)文件名與函數(shù)名也可以函數(shù)文件名與函數(shù)名也可以不相同。當(dāng)兩者

18、不同時(shí)，不相同。當(dāng)兩者不同時(shí)，MATLAB將忽略函數(shù)將忽略函數(shù)名而確認(rèn)函數(shù)文件名，因此調(diào)用時(shí)使用函數(shù)文名而確認(rèn)函數(shù)文件名，因此調(diào)用時(shí)使用函數(shù)文件名。件名。(2)關(guān)于注釋說明部分。注釋說明包括三部分內(nèi)關(guān)于注釋說明部分。注釋說明包括三部分內(nèi)容：容：緊隨函數(shù)文件引導(dǎo)行之后以緊隨函數(shù)文件引導(dǎo)行之后以%開頭的第開頭的第一注釋行。一注釋行。第一注釋行及之后連續(xù)的注釋行。第一注釋行及之后連續(xù)的注釋行。與在線幫助文本相隔一空行的注釋行。與在線幫助文本相隔一空行的注釋行。 (3)關(guān)于關(guān)于return語句。執(zhí)行到該語句就結(jié)束函數(shù)語句。執(zhí)行到該語句就結(jié)束函數(shù)的執(zhí)行，程序流程轉(zhuǎn)至調(diào)用該函數(shù)的位置。通的執(zhí)行，程序流程轉(zhuǎn)

19、至調(diào)用該函數(shù)的位置。通常，在函數(shù)文件中也可不使用常，在函數(shù)文件中也可不使用return語句，這語句，這時(shí)在被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完成后自動(dòng)返回。時(shí)在被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完成后自動(dòng)返回。 例例4.16 編寫函數(shù)文件求半徑為編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長。的圓的面積和周長。 function s,p = fcircle(r) %CIRCLE calculate the area and perimeter of 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 %2019年年7月月30日編日編 s=pi*r*r; p=2*pi*r; 將以上函數(shù)文件以文

20、件名將以上函數(shù)文件以文件名fcircle.m存入存入c:matlab6p5work下，然后在下，然后在MATLAB命令窗命令窗口調(diào)用該函數(shù)：口調(diào)用該函數(shù)： s,p=fcircle(10)專題四專題四 4.5.2 函數(shù)調(diào)用 函數(shù)調(diào)用的一般格式是： 輸出實(shí)參表=函數(shù)名(輸入實(shí)參表)例4.17 利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)(,)之間的轉(zhuǎn)換。 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tran.m的命令文件main1.m： x=input(Please inp

21、ut x=:); y=input(Please input y=:); rho,theta=tran(x,y); rho, theta專題四專題四 例4.18 利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求n！。 遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m： function f = factor(n)if n = Leslie; student.num = 123456; student.test=79 75 73;180 178 177.5;22 210 205; studentstudent = name: Leslie num: 123456 test: 3x3 double student(

22、2).name = David; student(2).num = 123532; student(2).test=68 70 68;118 118 119;172 170 169; 23 543 433; studentstudent = 1x2 struct array with fields: name num test fieldnames(student)ans = name num test(2) 用函數(shù)struct定義，調(diào)用格式：結(jié)構(gòu)數(shù)組名 = struct (屬性1，屬性值1，屬性2，屬性值2， ） s = struct(type,big,little,color,red,x,3 4) 2. 結(jié)構(gòu)成員的修改結(jié)構(gòu)成員的修改 str = student(2).name n = student(2).test(4,2) student(2).test(4,2) = 0 for i=1 : length (student) disp(student(i).name) end刪除屬性的命令：刪除屬性的命令： student2 = rmfield(student,test) 細(xì)胞數(shù)據(jù) 細(xì)胞Cell數(shù)據(jù)的概念與結(jié)構(gòu)有些類似，也是把不同屬性的數(shù)據(jù)放在一個(gè)變量中。所不同的是，結(jié)構(gòu)變量的各個(gè)元素下有成員，每個(gè)成員都有自己的名字，對(duì)成員的引用是：結(jié)構(gòu)變量名