MATLAB程序設計ppt課件(PPT 85頁)

1、第3章 MATLAB程序設計3.1 M文件3.2 程序控制結構3.3 函數(shù)文件3.4 程序舉例3.5 程序調試第1頁，共85頁。MATLAB雖然是一種科學計算語言，但具有C等計算機高級語言的語言特征，可以很方便的實現(xiàn)程序控制。利用該程序控制功能，可以將有關MATLAB的命令變成程序存儲在一個文件里（該文件成為M文件），在運行該文件，MATLAB 將自動依次執(zhí)行M文件中的各條命令，直至全部執(zhí)行完畢。這就使MATLAB的程序設計。第2頁，共85頁。3.1 M文件3.1.1 M文件概述用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。M文件是由若干MATLAB命令組合在一齊構成的，它可以完成某些操作，也可以

2、實現(xiàn)某些算法。M文件可以根據(jù)調用方式的不同分為兩類：命令文件(Script File)和函數(shù)文件(Function File)。（由于它們的擴展名均為m，故成為m文件）。第3頁，共85頁。命令文件(腳本文件)和函數(shù)文件的區(qū)別1命令文件無輸入?yún)?shù)，也不返回參數(shù)； 函數(shù)文件可以有參數(shù)，也可以返回參數(shù)；2命令文件對工作空間中的變量進行操作，且文件中的所有命令的執(zhí)行結果也完全返回到工作空間。 函數(shù)文件中的變量在該函數(shù)執(zhí)行完畢后將被刪除。3只要在命令窗口中出入命令文件的名字該文件既可執(zhí)行； 而函數(shù)文件必須以汗溼調用的方式來調用。第4頁，共85頁。例3-1 分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f轉換為攝

3、氏溫度c。程序1： 首先在M文件編輯器中建立命令文件并以文件名f2c.m存盤。在M文件編輯器中輸入下面三個命令clear; %清除工作空間中的變量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口中輸入f2c，將會執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.7778第5頁，共85頁。在M文件編輯器中輸入下面三個命令第6頁，共85頁。在命令窗口中輸入f2c，將會執(zhí)行該命令文件第7頁，共85頁。程序2：首先在M文件編輯器中建立函數(shù)文件f2c1.m。functi

4、on c=f2c1(f)c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口調用該函數(shù)文件。clear;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c1(y)輸出情況為：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.1111第8頁，共85頁。在M文件編輯器中建立函數(shù)文件f2c1.m。第9頁，共85頁。在MATLAB的命令窗口調用該函數(shù)文件第10頁，共85頁。3.1.2 M文件的建立與打開 M文件是一個文本文件，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MATLAB提供的文本編輯器。

5、1建立新的M文件 為建立新的M文件，啟動MATLAB文本編輯器有3種方法： (1) 菜單操作。從MATLAB主窗口的File菜單中選擇New菜單項，再選擇M-file命令，屏幕上將出現(xiàn)MATLAB 文本編輯器窗口。 (2) 命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命令edit，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。 (3) 命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工具欄上的New M-File命令按鈕，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。第11頁，共85頁。建立新的M文件第12頁，共85頁。2打開已有的M文件 打開已有的M文件，也有3種方法： (1) 菜單操作。從MA

6、TLAB主窗口的File菜單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)Open對話框，在Open對話框中選中所需打開的M文件。在文檔窗口可以對打開的M文件進行編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。 (2) 命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命令：edit 文件名，則打開指定的M文件。 (3) 命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工具欄上的Open File命令按鈕，再從彈出的對話框中選擇所需打開的M文件。第13頁，共85頁。3.2 程序控制結構程序分為3中結構：順序結構、選擇結構、循環(huán)結構3.2.1 順序結構是按照程序中語句的排列順序由第一句依次執(zhí)行至最后一句。1數(shù)據(jù)的輸入從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用inp

7、ut函數(shù)來進行，該函數(shù)的調用格式為： A=input(提示信息，選項)；其中提示信息為一個字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數(shù)據(jù)。 如果在input函數(shù)調用時采用s選項，則允許用戶輸入一個字符串。例如，想輸入一個人的姓名，可采用命令：xm=input(Whats your name?,s);第14頁，共85頁。第15頁，共85頁。2數(shù)據(jù)的輸出 MATLAB提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有disp函數(shù)，其調用格式為 disp(輸出項)其中輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。注意：用disp函數(shù)顯示矩陣時將不顯示矩陣的名字或ans= ，而且輸出格式更加緊湊，見下圖第16頁，共85頁。第17頁，共85頁。

8、 例3-2 輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。 程序如下： x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);結果見下圖第18頁，共85頁。第19頁，共85頁。例3-3 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。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)

9、;第20頁，共85頁。建立名為roots1的命令文件第21頁，共85頁。在命令窗中輸入roots1第22頁，共85頁。3程序的暫停 暫停程序的執(zhí)行可以使用pause函數(shù)，其調用格式為： pause(延遲秒數(shù)) 如果省略延遲時間，直接使用pause，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。 若要強行中止程序的運行可使用Ctrl+C命令。第23頁，共85頁。3.2.2 選擇結構（必須由End語句結束）是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。常用的有if,switch,try語句1if語句 在MATLAB中，if語句有3種格式。 (1) 單分支if語句：if 條件 語句組 end當條

10、件成立時，則執(zhí)行語句組，執(zhí)行完之后繼續(xù)執(zhí)行if語句的后繼語句，若條件不成立，則直接執(zhí)行if語句的后繼語句。第24頁，共85頁。 (2) 雙分支if語句（完整條件句）if 條件 語句組1 else 語句組2 end 當條件成立時，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。第25頁，共85頁。 例3-4 計算分段函數(shù)的值。 程序如下：x=input(請輸入x的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(abs(c)-abs(0);else disp(c);end第28頁，共85頁。條件1條件2條件m語句組1語句組2語句組m語句組n不成立

11、不成立不成立成立成立成立多分支if語句的執(zhí)行過程第29頁，共85頁。2switch語句 switch語句根據(jù)表達式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式為： switch 表達式 case 表達式1 語句組1 case 表達式2 語句組2 case 表達式m 語句組m otherwise 語句組n end第30頁，共85頁。求表達式的值KK=值1？K=值2？K=值m？語句組nswich語句的下一句語句組1語句組2語句組m是是是否swich語句的執(zhí)行過程否否第31頁，共85頁。當表達式的值等于表達式1的值時，執(zhí)行語句組1，當表達式的值等于表達式2的值時，執(zhí)行語句組2，當表達式的值等于表達式m

12、的值時，執(zhí)行語句組m，當表達式的值不等于case所列的表達式的值時，執(zhí)行語句組n。當任意一個分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的下一句。第32頁，共85頁。例3-6 某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用price來表示)： price200 沒有折扣 200price500 3%折扣 500price1000 5%折扣 1000price2500 8%折扣 2500price 0) sum mean=sum/cnt %求平均值end第56頁，共85頁。第57頁，共85頁。3break語句和continue語句 與循環(huán)結構相關的語句還有break語句和contin

13、ue語句。它們一般與if語句配合使用。break語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當在循環(huán)體內執(zhí)行到該語句時，程序將跳出循環(huán)，繼續(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。當在循環(huán)體內執(zhí)行到該語句時，程序將跳過循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。第58頁，共85頁。例3-12 求100，200之間第一個能被21整除的整數(shù)。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 %利用rem函數(shù)（求余數(shù)）求出n/21的余數(shù) continue %當執(zhí)行到該語句時，程序將跳過循環(huán)體中所有剩下的語 句，繼續(xù)下一次循環(huán)。endbreak %執(zhí)行到該語句時，程序將跳出循環(huán)

14、，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán) 語句的下一語句。endn第59頁，共85頁。4循環(huán)的嵌套 如果一個循環(huán)結構的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結構，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結構。 例3-13 若一個數(shù)等于它的各個真因子之和，則稱該數(shù)為完數(shù)，如6=1+2+3，所以6是完數(shù)。求1,500之間的全部完數(shù)。for m=1:500s=0; for k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k; end end if m=s disp(m); endend第60頁，共85頁。 3.3 函數(shù)文件函數(shù)文件是另一種形式的M文件，每一個函數(shù)文件都用來定義某一個函數(shù)。3.3.1 函數(shù)文件的基本結構 函數(shù)文件由function語

15、句引導，其基本結構為： function 輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表) 注釋說明部分 函數(shù)體語句以function開頭的一行為引導行，表示該M文件是一個函數(shù)文件。函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同；函數(shù)名應與函數(shù)文件名一致。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)。輸出形參兩個以上時用方括號括起來，一個不括當輸出形參多于一個時，則應該用方括號括起來。注視說明語句用 % 引導，不參與命令的執(zhí)行，可以省略。第61頁，共85頁。說明：（1）關于函數(shù)文件名稱函數(shù)文件名稱通常由函數(shù)名再加上擴展名.m組成，函數(shù)文件名與函數(shù)名也可以不同。當兩者不同時matlab將忽略函數(shù)名而確認函數(shù)文件名。建議最

16、好把文件名和函數(shù)名統(tǒng)一，以免出錯。第62頁，共85頁。（2）關于注釋說明部分。注釋說明包括3部分內容：緊隨函數(shù)文件引導行之后以%開頭的第一注釋行。這一行一般包括大寫的函數(shù)文件名和函數(shù)功能簡要描述，供lookfor關鍵詞查詢和help在線幫助。第一注釋行及之后連續(xù)的注釋行，通常包括函數(shù)輸入輸出參數(shù)的含義及調用格式說明信息，構成全部在線幫助文件在線幫助文本相隔一空行的注釋行，包括函數(shù)文件編寫和修改的信息，如作者，修改日期，版本等內容，用于軟件檔案管理。第63頁，共85頁。（3）關于return語句，如果在函數(shù)文件中插入return語句，則執(zhí)行到該語句就結束函數(shù)的執(zhí)行，程序流程轉至調用該函數(shù)的位置。

17、通常，在函數(shù)文件中也可以不用return語句，這時在被調用函數(shù)執(zhí)行完成后自動返回。第64頁，共85頁。 例3-14 編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長。 函數(shù)文件如下： function s,p=fcircle(r) %函數(shù)名為fcircle r為輸入形參%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圓半徑%s 圓面積%p 圓周長%2004年7月30日編s=pi*r2;p=2*pi*r;第65頁，共85頁。第66頁，共85頁。第67頁，共85頁。3.3.2 函數(shù)調用函數(shù)調用的一般格式是（在命令窗口中輸入）

18、 輸出實參表=函數(shù)名(輸入實參表) 要注意的是，函數(shù)調用時各實參出現(xiàn)的順序、個數(shù)，應與函數(shù)定義時形參的順序、個數(shù)一致，否則會出錯。函數(shù)調用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。第68頁，共85頁。 例3-15 利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標(x,y)與極坐標(,)之間的轉換。 函數(shù)文件名為tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 調用tran.m的命令文件main.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調用，即一個函數(shù)可以調用別的函數(shù)，甚至調用它自身。一個函數(shù)調用它自身稱為函數(shù)的遞歸調用。第69頁，共85頁。第70頁，共85頁。第71頁，共85頁。第72頁，共8