(完整版)matlab第七講教案

1、西南科技大學(xué)本科生課程備課教案計(jì)算機(jī)技術(shù)在安全工程中的應(yīng)用Matlab入門及應(yīng)用授課教師：徐中慧班級：專業(yè)：安全技術(shù)及工程第七章邏輯函數(shù)與控制結(jié)構(gòu)課型：新授課教具：多媒體教學(xué)設(shè)備，matlab教學(xué)軟件一、目標(biāo)與要求能夠正確使用函數(shù)find，正解和正確使用if/else系列命令，理解switch/case結(jié)構(gòu)，正確使用for循環(huán)和while循環(huán)。二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)本堂課教學(xué)的重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生在編寫matlab程序時(shí)能夠熟練運(yùn)用控制結(jié)構(gòu)的相關(guān)函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。三、教學(xué)方法本課程主要通過講授法、演示法、練習(xí)法等相結(jié)合的方法來引導(dǎo)學(xué)生掌控本堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。四、教學(xué)內(nèi)容課后習(xí)題講解%onea=1532

2、2;385;14382;b=156;c=121852;d=a(:,3)%twoe=b,d%threef=b;d%fourg=c(1:3);a%fiveh=a(1,3),c(1,2),b(2,1)(2)氣壓計(jì)主要用于測輦大氣壓強(qiáng).氣壓計(jì)中的液體一般密屢較高，過去常常使用朮銀.但由于水銀有奉現(xiàn)在常用苴它液體代替口測量的丸氣壓強(qiáng)等于液面高度h乘認(rèn)橄體密動再乘以重力加逋度生即戶二hpgf整理后得到液面高度hft=BPS現(xiàn)在有兩于氣壓計(jì)，一個(gè)氣壓計(jì)中的義體是水夠密庫為1蕪601叩咄另一個(gè)氣壓計(jì)中的橄體是水，密1000kgm5a重力加19.01ul/s：h計(jì)算大氣壓強(qiáng)在。到lOQkpaS圍內(nèi)變化時(shí)，兩個(gè)氣

3、圧計(jì)的板而高度.輸出為二維矩陣，計(jì)算前單位要統(tǒng)一丈氣壓強(qiáng)的單位是帕斯卡耐等于lkg/m%VariableDefinitionDensity_mercury=13560;g=9.81;p=0:10000:100000;%mercuryh_mercury=p./(Density_mercury*g)%waterh_water=h_mercury.*13560/1000%outputh=h_mercury,h_water-110426-123587823x=5645913y=4101272127_232289_(3)已知下列矩陣：z=llO22513 查找各矩陣中所有大于10的元素的序號，輸出結(jié)果用

4、單序號方法表示。 查找各矩陣中所有大于10的元素的序號，輸出結(jié)果用該元素的下標(biāo)表示。 查找各矩陣中所有大于10的元素。 查找各矩陣中所有大于10小于40的元素的序號，輸出結(jié)果用單序號方法表示。 查找各矩陣中所有大于10小于40的元素的序號，輸出結(jié)果用該元素的下標(biāo)表示 查找各矩陣中所有大于10小于40的元素用length和find查詢各矩陣中數(shù)值在0到10之間或70到80之間元素的個(gè)數(shù)。%VariableDefinitionx=110426;587823;5645913;232289;y=123;41012;72127;z=1022513;%onea=find(x10),b=find(y10),

5、c=find(z10),%twoa2,A2=find(x10),b2,B2=find(y10),c2,C2=find(z10),%threea3=x(a),b3=y(b),c3=z(c),%foura4=find(x10&x10&y10&z10&x10&y10&z0&x70&x0&y70&y0&z70&z21disp(Youhavereachedlegaldrinkingage!)elsedisp(Youvnotreachedlegaldrinkingage!)end Height=input(Enteravalueofyourheight:);ifheight155disp(Youhaver

6、eachedtheheight!)elsedisp(Youvnotreachedtheheight!)end size=input(Enteravalueofsize:);ifsize5.5disp(Itsnotaacceptedproduct!)elsedisp(Itsaacceptedproduct!)end或size=input(Enteravalueofsize:);ifsize5.3&size0&time0&time0&time260disp(freefly)elsedisp(Youinputaerrorinformation!)end接第六課內(nèi)容(4)switch/case結(jié)構(gòu)在M

7、atlab中，switch/case結(jié)構(gòu)可以根據(jù)一個(gè)給定參數(shù)的不同取值，執(zhí)行不同的命令。它和if/else/elseif類似，都屬于條件分支結(jié)構(gòu)。凡是能夠用if/else/elseif結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的程序功能都可以用switch/case結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。而且用switch/case結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)程序代碼更容易理解。switch/case結(jié)構(gòu)和elseif結(jié)構(gòu)的最大區(qū)別在于判斷的條件既可以是標(biāo)題也可以是字符串，在實(shí)際情況下，字符串形式的判斷條件比數(shù)字形式要常用。Switch/case的語法結(jié)構(gòu)如下：switchvariablecaseoption1codetobeexecutedifvariableisequal

8、tooption1caseoption2codetobeexecutedifvariableisequaltooption2caseoptionncodetobeexecutedifvariableisequaltooptionnotherwisecodetobeexecutedifvariableisnotequaltoanyoftheoptionsend實(shí)例創(chuàng)建函數(shù)用來顯示三個(gè)城市的飛機(jī)票價(jià)格city=input(Enterthenameofacity:,s)switchcitycaseBostondisp($345)caseDenverdisp($150)caseHonoluludisp

9、(Stayhomeandstudy)otherwisedisp(Notonfile)end語句中otherwise不是必需的，這條語句表示當(dāng)所有的情況都不滿足時(shí)，程序的輸出結(jié)果。在C語言中也有switch/case結(jié)構(gòu)。Matlab和C語言的不同之處在于當(dāng)某一條件為true時(shí)，Matlab不再驗(yàn)證其它條件是否滿足。例題世界上許多國家沒有對公制單位的使用做強(qiáng)制性規(guī)定，這些國家包括美國、英國、利比亞和緬甸。在美國既可以使用公制單位也可以使用英制單位。例如，老式汽車中既使用了公制單位也使用了英制單位，而1989年以后生產(chǎn)的新款汽車全部采用公制單位。酒的單位是升，牛奶的單位是加侖，距離的單位是英里，功

10、率的單位是瓦特。公制單位和英制單位經(jīng)常會發(fā)生混淆。如果駕車從美國到加拿大旅行就會發(fā)現(xiàn)在美國汽油的單位的加侖，而在加拿大汽油的單位是升。用switch/case結(jié)構(gòu)編寫一段程序，要求具有以下功能：由用戶輸入汽油的單位(升或加侖)提示用戶輸入想購買汽油的數(shù)量假設(shè)每加侖汽油2.89美元，計(jì)算汽油的總價(jià)1.問題描述計(jì)算汽油的總價(jià)2.輸入/輸出描述輸入：指定汽油的計(jì)量單位是加侖還是升以及購買的汽油的數(shù)量輸出：每加侖2.89美元，計(jì)算汽油的總價(jià)clear,clc%Definethecostpergallonrate=2.89;%Asktheusertoinputgallonsorlitersunit=in

11、put(Entergallonsorliters,s);%Usetoswitch/casetodeterminetheconversionfactorswitchunitcasegallonsfactor=1;caselitersfactor=0.264;otherwisedisp(Notavailable)factor=0;end%Asktheuserhowmuchgashe/shewouldliketobuyvolume=input(Enterthevolumeyouwouldliketobuyinn);%Calculatethecostofthegasiffactor=0cost=vol

12、ume*factor*rate;%Sendtheresultstothescreenfprintf(Thatwillbe$%5.2ffor%5.1f%sn,cost,volume,unit)end(5) menu結(jié)構(gòu)函數(shù)menu常和switch/case結(jié)構(gòu)一起使用。運(yùn)行后，在屏幕上會出現(xiàn)一個(gè)菜單，菜單的內(nèi)容可以由編程人員設(shè)定。函數(shù)menu的語法結(jié)構(gòu)為input=menu(Messagetotheuser,textforbutton1,textforbutton2,etc.)在前面飛機(jī)票的例子中如果使用menu，用戶就可以在菜單上選擇任意一個(gè)城市。由于用戶不可能選擇“notonfile”作為城

13、市名，因此原程序中可以去掉otherwise語句：city=menu(Selectacityfromthemenu:,Boston,Denver,Honolulu)switchcitycase1disp($345)case2disp($150)case3disp(Stayhomeandstudy)end注：使用菜單這種圖形化界面可以大大減少用戶出現(xiàn)拼寫錯(cuò)誤的可能性。同時(shí)在case語句中用序號代替了字符串。這個(gè)腳本程序運(yùn)行后，屏幕上會出現(xiàn)如下圖所示的菜單，用戶可以選擇任意一個(gè)選項(xiàng)，matlab就會出現(xiàn)相關(guān)的結(jié)果。加油問題，釆用菜單方式在上例中用switch/case實(shí)現(xiàn)了以加侖或升為單位加油的功

14、能。程序中存在一個(gè)問題：即如果用戶拼寫錯(cuò)誤，程序?qū)o法運(yùn)行。例如：當(dāng)程序提示用戶輸入gallons或liters時(shí)，用戶錯(cuò)誤的輸入litters程序?qū)⑤敵鯪otavailable如果在程序中使用菜單功能，那么用戶只需選擇按鍵就可以完成操作，這樣就避免了錯(cuò)誤地發(fā)生。修改后的程序仍然采用switch/case結(jié)構(gòu)，不過需要添加菜單功能。1.問題描述計(jì)算汽油的總價(jià)2.輸入/輸出描述輸入使用菜單確定汽油的計(jì)量單位是加侖還是升輸出假設(shè)每加侖汽油2.89美元，計(jì)算汽油的總價(jià)clc,clear%Definethecostpergallonrate=2.89;%Asktheusertoinputgallons

15、orliters,usingamenudisp(Usethemenuboxtomakeyourselection)choice=menu(Measurethegasolineinlitersorgallons?,gallons,liters);switchchoicecase1factor=1;unit=gallons;case2factor=0.264;unit=liter;end%Asktheuserhowmuchgashe/shewouldliketobyvolume=input(Enterthevolumeyouwouldliketobuyin,unit,:n);%Calculatet

16、hecostofthegascost=volume*factor*rate;%Sendtheresultstothescreenfprintf(Thatwillbe$%5.2ffor%5.1f%sn,cost,volume,unit)(6) 循環(huán)結(jié)構(gòu)for循環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu)一般用于重復(fù)操作Matlab中有兩種不同的循環(huán)結(jié)構(gòu)：for循環(huán)和while循環(huán)。如果已知循環(huán)的次數(shù)，多采用for循環(huán)。如果需要滿足某一條件時(shí)停止循環(huán)，多采用while循環(huán)。雖然在程序開發(fā)過程中廣泛米用循環(huán)結(jié)構(gòu)，但是在編程時(shí)還是應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。在Matlab中，可以使用find命令或矢量化的方法避免循環(huán)結(jié)構(gòu)，所謂矢量化就是

17、操作過程中盡量用矢量代替元素。減少循環(huán)結(jié)構(gòu)有利于提高程序的運(yùn)行速度，簡化編程步驟。for循環(huán)結(jié)構(gòu)非常簡單。第一行標(biāo)識循環(huán)，定義索引矩陣。循環(huán)體每執(zhí)行一次，索引值都會發(fā)生一次變化。循環(huán)標(biāo)識行后緊接著是執(zhí)行的代碼，最后是循環(huán)結(jié)束標(biāo)志end?？傊?，for循環(huán)的一般結(jié)構(gòu)如下：forindex=matrixcommandstobeexecutedendEg:fork=135kendfork=l:3;a=5.Akend提示大部分計(jì)算機(jī)程序不具有Matlab中矩陣運(yùn)算能力，因此常利用循環(huán)體定義數(shù)組。實(shí)際上，在Matlab中利用下述代碼創(chuàng)建適量更簡單。 fork=l:5a(k)=k.A2end k=l:5,a

18、=k.2for循環(huán)常和辻語句配合使用例如：在下面這段程序中，統(tǒng)計(jì)考試成績?yōu)?0分以上的有多少人？scores=76459897;count=0;fork=l:length(scores)ifscores(k)90count=count+l;endenddisp(count)在大多數(shù)情況下，for循環(huán)中的索引矩陣是一個(gè)單行矩陣。如果索引矩陣是一個(gè)二維矩陣，matlab每次取矩陣中的一列作為索引值。fork=123;149;1827a=kendfor循環(huán)的用法總結(jié)： 循環(huán)體以for語句開始，以end語句結(jié)束。 循環(huán)體的第一行用索引矩陣定義循環(huán)的次數(shù)。 for循環(huán)的索引必須是一個(gè)變量，每執(zhí)行一次循環(huán)

19、，索引值就會發(fā)生變化。 可以用前面介紹過的任何一種方法定義索引矩陣，但是一般情況下采用冒號方式定義。 如果索引矩陣是一個(gè)行矢量，那么每執(zhí)行循環(huán)一次，依次取矢量中的一個(gè)元素作為索引值。 如果索引矩陣是二維矩陣，那么每執(zhí)行循環(huán)一次，依次取矩陣中下一列的值，即在這種情況下索引值是一個(gè)列矢量。 for循環(huán)結(jié)束后，索引值等于最后一次執(zhí)行的數(shù)值。 對程序代碼矢量化可以避免for循環(huán)。例題用for循環(huán)計(jì)算階乘階乘就是1到N所有的數(shù)相乘。例如5的階乘就是1*2*3*4*5=120。在數(shù)學(xué)中，常用感嘆號表示階乘：5!就是5的階乘。Matlab的內(nèi)置函數(shù)factorial就可以計(jì)算階乘?，F(xiàn)在我們編一小段程序來計(jì)算階乘。x=input(Enteravalueforfactorialn);a=1;fork=1:xa=a*k;enddisp(a)(7) 循環(huán)結(jié)構(gòu)while循環(huán)while循環(huán)和for循環(huán)類似,兩者的最大區(qū)別在于while循環(huán)的次數(shù)是不固定的。只要判斷條件為true,循環(huán)體就會被執(zhí)行while循環(huán)的語法結(jié)構(gòu)如下：whilecriterioncommandstobeexecutedendEg:k=0;whilek3k=k+1;enddisp(k)實(shí)例While循環(huán)還可以檢查用戶的輸入錯(cuò)誤。例如：計(jì)算以10為底的對數(shù)時(shí)要求輸入數(shù)據(jù)為正數(shù)。用while循