MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例課件

5.1MATLAB程序設(shè)計(jì)5.2應(yīng)用實(shí)例第5章MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1MATLAB程序設(shè)計(jì)5.1.1M文件5.1.2腳本文件和函數(shù)文件5.1.5數(shù)據(jù)的輸入輸出5.1.3選擇結(jié)構(gòu)5.1.4循環(huán)結(jié)構(gòu)5.1.6M文件調(diào)試MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.1M文件例建立一個(gè)命令文件將變量a,b的值互換，然后運(yùn)行該命令文件。

首先建立命令文件并以文件名exch.m存盤：

clear;a=1:10;b=[11,12,13,14;15,16,17,18];c=a;a=b;b=c;ab

然后在MATLAB的命令窗口中輸入exch，將會(huì)執(zhí)行該命令文件。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例1.建立新的M文件(1)菜單操作：MATLAB命令窗口的File菜單→New菜單項(xiàng)→M-file命令。(2)命令操作：在MATLAB命令窗口輸入命令edit。(3)命令按鈕操作：?jiǎn)螕鬗ATLAB命令窗口工具欄上的“新建”命令按鈕。2.編輯已有的M文件3.M文件的分類P1164.1.2內(nèi)容分類：腳本文件(ScriptFile)和函數(shù)文件(FunctionFile)。主要區(qū)別。M文件的建立與編輯MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例M文件的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)定義行H1行對(duì)程序的總體介紹函數(shù)說(shuō)明對(duì)程序詳細(xì)描述程序主體注釋解釋程序功能的文字

說(shuō)明：除程序主體外，其他部分以%開頭。P116實(shí)例MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例1腳本文件沒(méi)有輸入和輸出由一系列指令組成可在命令窗口直接運(yùn)行產(chǎn)生的所有變量存儲(chǔ)在workspace中。例exam5_1.m。5.1.2腳本文件和函數(shù)文件MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例(1)函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)文件由function語(yǔ)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(shuō)明部分函數(shù)體語(yǔ)句2函數(shù)文件MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例函數(shù)文件的格式說(shuō)明(1)關(guān)于函數(shù)文件名:函數(shù)文件名與函數(shù)名也可以不相同（一般設(shè)為相同！）。當(dāng)兩者不同時(shí)，MATLAB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)文件名。(2)關(guān)于注釋說(shuō)明部分。注釋說(shuō)明包括三部分內(nèi)容：①緊隨函數(shù)文件引導(dǎo)行之后以%開頭的第一注釋行。②第一注釋行及之后連續(xù)的注釋行。③與在線幫助文本相隔一空行的注釋行。(1)函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例函數(shù)調(diào)用的一般格式：

[輸出實(shí)參表]=函數(shù)名(輸入實(shí)參表)

注意：等號(hào)左邊是方括號(hào)，右邊輸入?yún)?shù)用括號(hào)（2）函數(shù)文件的調(diào)用MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

例5.1編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長(zhǎng)

function[s,p]=fcircle(r)%FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圓半徑

%s圓面積

%p圓周長(zhǎng)

s=pi*r*r;p=2*pi*r;

以上函數(shù)文件以文件名fcircle.m存入c:\matlab7\work\mas下，然后在MATLAB命令窗口調(diào)用該函數(shù)：

[s,p]=fcircle(10)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例函數(shù)的遞歸調(diào)用例：利用遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m：

functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;end

在命令文件main5_1.m中調(diào)用函數(shù)文件factor.m求s=1!+2!+3!+4!+5!。（2）函數(shù)文件的調(diào)用MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例函數(shù)所傳遞參數(shù)的可調(diào)性在調(diào)用函數(shù)時(shí)，MATLAB用兩個(gè)永久變量nargin和nargout分別記錄調(diào)用該函數(shù)時(shí)的輸入實(shí)參和輸出實(shí)參的個(gè)數(shù)。只要在函數(shù)文件中包含這兩個(gè)變量，就可以準(zhǔn)確地知道該函數(shù)文件被調(diào)用時(shí)的輸入輸出參數(shù)個(gè)數(shù)，從而決定函數(shù)如何進(jìn)行處理例：nargin用法示例（2）函數(shù)文件的調(diào)用MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例函數(shù)文件examp.m：

functionfout=charray(a,b,c)ifnargin==1fout=a;elseifnargin==2fout=a+b;elseifnargin==3fout=(a*b*c)/2;end命令文件main5_2.m：

x=[1:3];y=[1;2;3];examp(x)examp(x,y')examp(x,y,3)（2）函數(shù)文件的調(diào)用MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例全局變量用命令global定義。函數(shù)文件的內(nèi)部變量是局部的，與其他函數(shù)文件及MATLAB工作空間相互隔離例全局變量應(yīng)用示例。

先建立函數(shù)文件wadd.m，該函數(shù)將輸入的參數(shù)加權(quán)相加。

functionf=wadd(x,y)globalALPHABETAf=ALPHA*x+BETA*y;

在命令窗口中輸入：

globalALPHABETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)（3）全局變量和局部變量MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.3數(shù)據(jù)的輸入輸出指令input函數(shù)disp函數(shù)pause函數(shù)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例input函數(shù)調(diào)用格式為：

A=input(‘提示信息’，選項(xiàng))；

其中提示信息為一個(gè)字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數(shù)據(jù)。如果在input函數(shù)調(diào)用時(shí)采用's'選項(xiàng)，則允許用戶輸入一個(gè)字符串。例如，想輸入一個(gè)人的姓名，可采用命令：

xm=input('Whatisyourname?','s')MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例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(méi)有意義的空行。例5.2求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例例求一元二次方程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))]);MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

其調(diào)用格式為：

pause(延遲秒數(shù))

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程序繼續(xù)執(zhí)行。

若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用Ctrl+C命令。pause函數(shù)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.4選擇結(jié)構(gòu)-if語(yǔ)句if語(yǔ)句在MATLAB中，if語(yǔ)句有3種格式。switch語(yǔ)句try語(yǔ)句

MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

語(yǔ)句格式為：

if條件語(yǔ)句組

end

當(dāng)條件成立時(shí)，則執(zhí)行語(yǔ)句組，執(zhí)行完之后繼續(xù)執(zhí)行if語(yǔ)句的后繼語(yǔ)句，若條件不成立，則直接執(zhí)行if語(yǔ)句的后繼語(yǔ)句1.單分支if語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例雙分支if語(yǔ)句格式為：

if條件語(yǔ)句組1else

語(yǔ)句組2end

當(dāng)條件成立時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組1，否則執(zhí)行語(yǔ)句組2，語(yǔ)句組1或語(yǔ)句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行if語(yǔ)句的后繼語(yǔ)句。2.雙分支if語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例例計(jì)算分段函數(shù)值程序如下：

x=input('請(qǐng)輸入x的值:');ifx==10y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1);elsey=x*sqrt(x+sqrt(x));end

yMATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例多分支if語(yǔ)句格式為：if條件1

語(yǔ)句組1elseif條件2

語(yǔ)句組2……elseif條件m

語(yǔ)句組melse

語(yǔ)句組m+1end3.多分支if語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例例5.2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)字字符則輸出其對(duì)應(yīng)的數(shù)值，若為其他字符則原樣輸出。程序如下：

c=input('請(qǐng)輸入一個(gè)字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+1));elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-1));elseifc>='0'&c<='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end3.多分支if語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.4選擇結(jié)構(gòu)-switch語(yǔ)句switch語(yǔ)句其語(yǔ)句格式為：

switch表達(dá)式

case值1

語(yǔ)句組1case值2

語(yǔ)句組2……case值m

語(yǔ)句組motherwise

語(yǔ)句組m+1endMATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例例某商場(chǎng)對(duì)顧客所購(gòu)買的商品實(shí)行打折銷售，已知打折標(biāo)準(zhǔn)，求所售商品的實(shí)際銷售價(jià)格程序如下：

price=input('請(qǐng)輸入商品價(jià)格');switchfix(price/100)case{0,1}rate=0;case{2,3,4}rate=3/100;casenum2cell(5:9)rate=5/100;casenum2cell(10:24)rate=8/100;casenum2cell(25:49)rate=10/100;otherwiserate=14/100;endprice=price*(1-rate)5.1.4選擇結(jié)構(gòu)-switch語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.4選擇結(jié)構(gòu)-try語(yǔ)句語(yǔ)句格式為：try

語(yǔ)句組1catch

語(yǔ)句組2endtry語(yǔ)句先試探性執(zhí)行語(yǔ)句組1，如果語(yǔ)句組1在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，則將錯(cuò)誤信息賦給保留的lasterr變量，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行語(yǔ)句組2。這種試探性執(zhí)行語(yǔ)句是其他高級(jí)語(yǔ)言所沒(méi)有的。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.4選擇結(jié)構(gòu)-try語(yǔ)句例矩陣乘法運(yùn)算要求兩矩陣的維數(shù)相容，否則會(huì)出錯(cuò)。先求兩矩陣的乘積，若出錯(cuò)，則自動(dòng)轉(zhuǎn)去求兩矩陣的點(diǎn)乘程序如下：main5_3.mA=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr%顯示出錯(cuò)原因MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.5循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)語(yǔ)句for語(yǔ)句while語(yǔ)句循環(huán)的嵌套MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.5循環(huán)結(jié)構(gòu)-for語(yǔ)句1.for語(yǔ)句語(yǔ)句格式為：

for循環(huán)變量=表達(dá)式1:表達(dá)式2:表達(dá)式3

循環(huán)體語(yǔ)句

endMATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例for語(yǔ)句更一般的格式：

for循環(huán)變量=矩陣表達(dá)式循環(huán)體語(yǔ)句

end

執(zhí)行過(guò)程是依次將矩陣的各列元素賦給循環(huán)變量，然后執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，直至各列元素處理完畢。實(shí)際上，“表達(dá)式1:表達(dá)式2:表達(dá)式3”是一個(gè)僅為一行的矩陣(行向量)，因而列向量是單個(gè)數(shù)據(jù)。5.1.5循環(huán)結(jié)構(gòu)-for語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例例已知5個(gè)學(xué)生4門功課的成績(jī)，求每名學(xué)生的總成績(jī)程序如下：s=0;a=[65,76,56,78;98,83,74,85;76,67,78,79;98,58,42,73;67,89,76,87];fork=as=s+k;enddisp(s);5.1.5循環(huán)結(jié)構(gòu)-for語(yǔ)句MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.5循環(huán)結(jié)構(gòu)-while語(yǔ)句while語(yǔ)句的一般格式為：

while(條件)

循環(huán)體語(yǔ)句

end

其執(zhí)行過(guò)程為：若條件成立，則執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，執(zhí)行后再判斷條件是否成立，如果不成立則跳出循環(huán)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例其他常用指令ContinueBreakMATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例continue命令通常用于for或while循環(huán)語(yǔ)句中,與if語(yǔ)句一起使用,達(dá)到跳過(guò)本次循環(huán),去執(zhí)行下一輪循環(huán)的目的分析下列程序，說(shuō)明運(yùn)行結(jié)果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi<2continue%當(dāng)if條件滿足時(shí)不再執(zhí)行后面語(yǔ)句，跳出本次循環(huán)。

enda=a+2%當(dāng)i<2時(shí)不執(zhí)行該語(yǔ)句end運(yùn)行結(jié)果:a=7b=9i>2a=7b=9MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例break命令通常用于for或while循環(huán)語(yǔ)句中,與if語(yǔ)句一起使用,中止本次循環(huán),跳出最內(nèi)層循環(huán)分析下列程序，說(shuō)明運(yùn)行結(jié)果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi>2break%當(dāng)if條件滿足時(shí)不再執(zhí)行循環(huán)

enda=a+2end運(yùn)行結(jié)果:a=7b=9i<2a=3b=6MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例程序流控制語(yǔ)句

return指令終止當(dāng)前的命令序列，把控制返回到調(diào)用函數(shù)或鍵盤。keyboard

把“控制權(quán)”交給鍵盤。error和warning

顯示出錯(cuò)和警告信息。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例5.1.5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)。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(yǔ)句放置的位置，不要搞錯(cuò)。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例補(bǔ)充：1Matlab命令執(zhí)行過(guò)程輸入

china輸出變量china的值變量？執(zhí)行該內(nèi)部函數(shù)當(dāng)前目錄中有china.m？?jī)?nèi)聯(lián)函數(shù)？搜索路徑中有china.m？否執(zhí)行該M文件執(zhí)行該M文件報(bào)錯(cuò)！子函數(shù)？私有函數(shù)？執(zhí)行該M文件是是是是是否否MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例2MATLAB程序設(shè)計(jì)原則和技巧1、％后面的內(nèi)容是程序的注解，要善于運(yùn)用注解使程序更具可讀性。2、養(yǎng)成在主程序開頭用clear指令清除變量的習(xí)慣，以消除工作空間中其他變量對(duì)程序運(yùn)行的影響。但注意在子程序中不要用clear。3、參數(shù)值要集中放在程序的開始部分，以便維護(hù)。要充分利用MATLAB工具箱提供的指令來(lái)執(zhí)行所要進(jìn)行的運(yùn)算，在語(yǔ)句行之后輸入分號(hào)使其及中間結(jié)果不在屏幕上顯示，以提高執(zhí)行速度。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例4、程序盡量模塊化，也就是采用主程序調(diào)用子程序的方法，將所有子程序合并在一起來(lái)執(zhí)行全部的操作。5、充分利用Debugger來(lái)進(jìn)行程序的調(diào)試（設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、連續(xù)執(zhí)行）6、設(shè)置好MATLAB的工作路徑，以便程序運(yùn)行。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例1.矢量化——盡可能使用向量和矩陣操作例求t=cputime;s=0;fori=1:100000s=s+(1/2^i+1/3^i);endcputime-tans=

向量運(yùn)算t=cputime;n=1:100000;s=sum(1./2.^n+1./3.^n)；cputime-tans=MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例陣列預(yù)分配

陣列矩陣的初始化工作；在成熟規(guī)范的商業(yè)軟件里必不可少，同時(shí)也是一個(gè)良好的編程素養(yǎng)的體現(xiàn)。變量管理

matlab中的變量類型是不需要預(yù)先定義的，編程過(guò)程中不要改變變量的使用類型。例如char<>double,real<>complexx=23;程序，x=‘A’4.盡量使用MATLAB內(nèi)部定義的函數(shù)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例本節(jié)內(nèi)容是需上機(jī)應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容。程序出錯(cuò)主要為兩類：

1、語(yǔ)法錯(cuò)誤如缺‘（’或‘）’等，在運(yùn)行時(shí)可檢測(cè)出大多數(shù)該類錯(cuò)誤，并指出錯(cuò)在哪一行。

2、算法錯(cuò)誤

邏輯上的錯(cuò)誤，不易查找，遇到此類錯(cuò)誤時(shí)需耐心。一般可考慮如下方法：直接調(diào)試法和工具調(diào)試法5.1.6程序的調(diào)試MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例

直接調(diào)試法是指在利用matlab的相關(guān)指令對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。主要方法有：

■刪除句尾分號(hào)和利用disp語(yǔ)句，顯示中間結(jié)果；

■在適當(dāng)位置加上keyboard語(yǔ)句，使程序暫停；■在函數(shù)定義行之前加上%注釋，使之變成腳本語(yǔ)言；■利用echo指令，使運(yùn)行時(shí)在屏幕上逐行顯示文件內(nèi)容。■

Ctrl+C強(qiáng)行停止程序直接調(diào)試法MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例直接調(diào)試法一些輔助函數(shù)：常用指令：return,echo,input,pause,keyboard,break;

■echo命令可以使文件命令在執(zhí)行時(shí)可見，這對(duì)程序的調(diào)試和演示很有用。

■

keyboard請(qǐng)求鍵盤輸入命令

■

pause等待用戶反映命令警告命令：error,warning.lasterr,lastwarn,提示命令:warndlg,errordlgMATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例工具調(diào)試法

工具調(diào)試法是指利用matlab的相關(guān)調(diào)試工具對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試調(diào)試步驟為：(1)在程序可疑處設(shè)置斷點(diǎn)；(2)執(zhí)行程序；(3)檢查程序運(yùn)行至斷點(diǎn)處變量當(dāng)前值(4)在程序中一步步執(zhí)行(5)結(jié)束調(diào)試狀態(tài)。(6)取消斷點(diǎn)。MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例1．Debug菜單項(xiàng)該菜單項(xiàng)用于程序調(diào)試，需要與Breakpoints菜單項(xiàng)配合使用。

Step：?jiǎn)尾竭\(yùn)行

StepIn：?jiǎn)尾竭\(yùn)行，調(diào)用函數(shù)時(shí)進(jìn)入函數(shù)程序

StepOut：

Run：運(yùn)行

GoUntilCursor：運(yùn)行到光標(biāo)處工具調(diào)試法——調(diào)試菜單項(xiàng)MATLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例2．Breakpoints菜單項(xiàng)（matlab7.0以上菜單內(nèi)容在Debug菜單中包括）

Set/ClearBreakpoint：設(shè)置/清除斷點(diǎn)

Set/ModifyConditionalBr