數(shù)值計算03-Matlab編程

基礎編程MATLAB第三章編程基礎關系與邏輯運算1數(shù)據(jù)輸入與輸出2函數(shù)文件3選擇與循環(huán)語句4程序設計技巧簡介5用Matlab語言編寫的程序稱為M文件。

M文件是由若干Matlab命令組合在一起構成的，它可以完成某些操作，也可以實現(xiàn)某種算法。事實上，Matlab

提供的內部函數(shù)以及各種工具箱，都是利用Matlab

語言開發(fā)的M文件。用戶也可以結合自己的工作需要，開發(fā)自己的程序或工具箱。

M文件根據(jù)調用方式的不同可以分為兩類：

Script：腳本文件/命令文件

Function：函數(shù)文件M文件

M

文件以.m

為擴展名。

M

文件是一個文本文件，可以用任何文本編輯器來建立和編輯，通常使用Matlab

自帶的M

文件編輯器。M文件的建立與打開新建一個M文件菜單操作(FileNewM-File

)命令操作

(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)打開已有的M文件菜單操作

(FileOpen

)命令操作(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)雙擊M

文件程序控制結構有三種：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構。M文件控制流選擇結構是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。Matlab

用于實現(xiàn)選擇結構的語句有if

語句和switch

語句。關系運算<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于比較大小，如果結論是真則返回1，否則返回0注意==與=

的區(qū)別關系操作符能用來比較兩個同樣大小的數(shù)組，或用來比較一個數(shù)組和一個標量，在后一種情況，標量和數(shù)組中的每一個元素相比較，比較結果與數(shù)組大小一樣。關系運算符&與(ElementwiseAND)|或(ElementwiseOR)~

非xor(x,y)

異或邏輯運算邏輯運算符A

&

B

等價于and(A,B)A

|

B

等價于or(A,B)

~

A

等價于not(A)例：A=input('PleaseinputA:')數(shù)據(jù)的輸入：inputA=input(提示信息)其中提示信息為字符串，該命令要求用戶輸入A

的值(可以是數(shù)或字符串)數(shù)據(jù)輸入inputA=input(提示信息,'s')注：此時輸入的字符串不要加單引號！如果是輸入字符串，也可以使用下面的方法name=input('What''syourname?','s')例：disp(X)輸出變量X的值，可以是數(shù)值矩陣或字符串>>

B=[123;456;789];>>

disp(B)數(shù)據(jù)輸出disp數(shù)據(jù)的輸出：disp>>

A='Hello,Tom!';>>

disp(A)例：單分支結構ifexpression

（條件）

statements（語句組）endif條件語句ifexpression（條件）

statements1（語句組1）else

statements2（語句組2）end雙分支結構數(shù)據(jù)輸出fprintffprintf(fid,format,variables)按指定的格式將變量的值輸出到指定的文件數(shù)據(jù)的輸出：fprintf

fid

為文件句柄，若缺省，則將變量的值輸出到屏幕上

format

用來指定數(shù)據(jù)輸出時采用的格式，常見的有%e(采用科學計算形式)%f(采用浮點數(shù)形式)%g(由系統(tǒng)自動選取上述兩種格式之一)

%s(輸出字符串)

format

中還可以使用一些特殊格式，如：\n

(換行)\t

(制表符)\b

(退格)

\\

(反斜桿)

%%

(百分號)

數(shù)據(jù)輸出fprintffprintf('第%2d次迭代值為：%10.8f\n',n,x1)例：

format

中的輸出格式要與輸出變量一一對應function

[out1,out2,…]=函數(shù)名(in1,in2,…)%注釋說明部分(可選)函數(shù)體語句(必須)

第一行為引導行，表示該M文件是函數(shù)文件函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同(必須以字母開頭

)當輸出行參多于一個時，用方括號括起來函數(shù)必須是一個單獨的M文件函數(shù)文件名必須與函數(shù)名一致以百分號開始的語句為注釋語句函數(shù)文件函數(shù)文件由function

語句引導函數(shù)文件舉例myfun.mfunction

[x1,x2]=myfun(a,b,c)temp=sqrt(b^2-4*a*c);x1=(-b+temp)/2/a;x2=(-b-temp)/2/a;函數(shù)調用的一般格式輸出實參列表=函數(shù)名(輸入實參列表)函數(shù)調用子函數(shù)functionavg=fun(x)%主函數(shù)

n=length(x);avg=mean(x,n);functiona=mean(x,n)%子函數(shù)a=sum(x)/n;M文件的編輯與路徑設置進入MATLAB的Editor/Debugger窗口來編輯程序在編輯環(huán)境中，文字的不同顏色顯示表明文字的不同屬性。

綠色：注解；黑色：程序主體；紅色：屬性值的設定；藍色：控制流程。在運行程序之前，必須設置好MATLAB的工作路徑程序設計技術程序出錯主要為兩類：1)格式錯誤，如缺‘（’或‘）’等，在運行時可檢測出大多數(shù)該類錯誤，并指出錯在哪一行。2)算法錯誤，邏輯上的錯誤，不易查找，遇到此類錯誤時需耐心。程序控制結構有三種：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構。任何復雜的程序都由這三種基本結構組成。

順序結構M文件控制流按排列順序依次執(zhí)行各條語句，直到程序的最后。這是最簡單的一種程序結構，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計算或處理等。選擇結構是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。Matlab

用于實現(xiàn)選擇結構的語句有if

語句和switch

語句。選擇結構ifexpression1（條件1）

statements1（語句組1）elseifexpression2（條件2）

statements2（語句組2）

......

elseifexpressionm（條件m）

statementsm（語句組m）else

statements（語句組）end多分支結構if條件語句if表達式1

語句體1elseif表達式2

語句體2

￤else

語句體nend

在執(zhí)行for-end循環(huán)和while-end循環(huán)語句時，可以利用“if+break”語句中止循環(huán)運算。

當有多個條件時，若條件式1為假，則再判斷elseif的條件式2，如果所有條件式都不滿足，則執(zhí)行else的語句體n，然后跳出if–else-end結構；當條件式為真則執(zhí)行相應的語句體，否則跳過該語句體。

if–else-end結構也可以是沒有elseif和else的簡單結構，但if和end是不可省略且必須配對使用。編制M函數(shù)文件，實現(xiàn)不等長多項式的加法運算。forvariable=expression

statement（循環(huán)體）end循環(huán)變量循環(huán)結構whileexpression（條件）

statement（循環(huán)體）endfor循環(huán)【練習】一個三位整數(shù)各位數(shù)字的立方和等于該數(shù)本身則稱該數(shù)為水仙花數(shù)。輸出全部水仙花數(shù)。例：用循環(huán)求解>>s=0;fori=1:100s=s+i;end>>s=0;i=1;while(i<=100)s=s+i;i=i+1;end>>sum(1:100)ans=5050例：用循環(huán)求解求最小的m，使得>>s=0;m=0;while(s<=10000),m=m+1;s=s+m;end,[s,m]%求出的m即是所求ans=10011141

例：求>>tic,s=0;fori=1:100000,s=s+1/2^i+1/3^i;end;tocelapsed_time=1.1820>>tic,i=1:100000;s=sum(1./2.^i+1./3.^i);toc％向量化所需時間少elapsed_time=0.3010>>i=1:10;s=1./2.^i+1./3.^i,ss=sum(1./2.^i+1./3.^i)s=0.83330.36110.16200.07480.03540.01700.00830.00410.00200.0010ss=1.4990循環(huán)語句可以嵌套使用while循環(huán)whileexpression（條件）

statement（循環(huán)體）end不能在for循環(huán)體內改變循環(huán)變量的值為了提高代碼的運行效率，應盡可能提高代碼的向量化程度，避免

for循環(huán)的使用如果預先就知道循環(huán)的次數(shù)，則可以采用for循環(huán)；否則，如果預先無法確定循環(huán)的次數(shù)，則可以使用while循環(huán)。while循環(huán)舉例【例】Fibonacci數(shù)組的元素滿足Fibonacci規(guī)則：且?，F(xiàn)要求該數(shù)組中第一個大于10000的元素。a(1)=1;a(2)=1;i=3;a(i)=a(i-1)+a(i-2);whilea(i)<=10000i=i+1; a(i)=a(i-1)+a(i-2);endi,a(i),

break

和

continue

break

語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行，即跳出最內層循環(huán)

continue

語句用于結束本次循環(huán)，進行下一次循環(huán)

break

和continue

一般與if

語句配合使用其它流控制語句

return

return

語句用于退出正在運行的腳本或函數(shù)，通常用在函數(shù)文件中。continue語句【例】把100到120之間的能被7整除的整數(shù)輸出。fori=100:120

ifrem(i,7)~=0

continue

endiendbreak語句【例】輸出100到120之間第一個能被7整除的整數(shù)fori=100:120

ifrem(i,7)~=0

continue

endibreakend例：用循環(huán)求解求最大的m，

>>s=0;fori=1:10000s=s+i;ifs>10000,break;endend>>ii=141return語句functionoutput=fact(n)ifn==1output=1;return;endoutput=n*fact(n-1);根據(jù)表達式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語句。switchexpression（表達式）

casevalue1（表達式1）

statement1（語句組1）

casevalue2（表達式2）