數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課件 第5章5.3

5.3程序結(jié)構(gòu)

MATLAB語言的程序結(jié)構(gòu)與其他高級語言是一致的，分為順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)．5.3.1順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)是最簡單的程序結(jié)構(gòu)，在編寫好程序后，系統(tǒng)依次按照程序的物理位置順序執(zhí)行程序的各條語句，因此，這種程序比較容易編寫．但是，由于程序結(jié)構(gòu)比較單一，實(shí)現(xiàn)的功能也比較有限．例5.10輸入x，y的值，并將它們的值互換后輸出．解clear

x=input('pleaseinputx:')

y=input('pleaseinputy:')

z=x;x=y;y=z;

disp(x)

disp(y)5.3.2分支結(jié)構(gòu)

分支結(jié)構(gòu)是根據(jù)一定條件選擇執(zhí)行不同的語句，有if分支結(jié)構(gòu)和switch分支結(jié)構(gòu)．

1if分支結(jié)構(gòu)

分為以下三種情況.

格式一：單分支語句

if邏輯表達(dá)式

執(zhí)行語句

end

這種程序結(jié)構(gòu)比較簡單，它只有一個(gè)判斷語句，當(dāng)表達(dá)式為真時(shí)就執(zhí)行if和end之間的語句，否則不執(zhí)行．格式二：雙分支語句if邏輯表達(dá)式

執(zhí)行語句1else

執(zhí)行語句2end如果邏輯表達(dá)式為真，就執(zhí)行語句1；否則，系統(tǒng)就執(zhí)行語句2．格式三：多分支語句if邏輯表達(dá)式1

執(zhí)行語句1elseif邏輯表達(dá)式2

執(zhí)行語句2elseif邏輯表達(dá)式3

執(zhí)行語句3……else

執(zhí)行語句nend

在這種形式中，當(dāng)運(yùn)行到程序的某一邏輯表達(dá)式為真時(shí)，則執(zhí)行與之有關(guān)的語句，此時(shí)系統(tǒng)將不再檢驗(yàn)其他的邏輯表達(dá)式，即系統(tǒng)跳過其余的if-else-end結(jié)構(gòu)．例5.11輸入一個(gè)百分制成績，要求輸出成績等級A、B、C、D、E.其中90分~100分為A，80分~89分為B，70分~79分為C，60分~69分以下為E.解命令如下：clears=input('pleaseinputthescore:')ifs>=90&s<=100rank='A';elseifs>=80&s<=89

rank='B';elseifs>=70&s<=79rank='C';elseifs>=60&s<=69rank='D';elseifs>0&s<=59rank='E';elserank='wrongscore'endrank例5.12已知函數(shù),求.解新建函數(shù)文件f.m文件，命令如下：functiony=f(x)ifx<0y=x^2;elseifx>=0&&x<2y=exp(x);elsey=log(x);end在命令行窗口分別運(yùn)行y=f(-1)，y=f(1)，y=f(4)，>>y=f(-1)y=1>>y=f(1)y=2.7183>>y=f(4)y=1.3863得到2switch分支結(jié)構(gòu)switch語句根據(jù)變量或表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句．格式為：switch表達(dá)式case值1

語句組1case值2

語句組2……case值m

語句組motherwise

語句組m+1end

其中分支條件可以是一個(gè)函數(shù)、變量或表達(dá)式.如果條件1與分支條件匹配就執(zhí)行語句1，退出循環(huán)；否則，檢驗(yàn)條件2，如果條件2與分支條件匹配執(zhí)行語句2，退出循環(huán)；否則，檢驗(yàn)條件3，…，當(dāng)所有條件都不與分支條件匹配時(shí)就執(zhí)行最后的語句．注意otherwise是可以省略的．例5.13從鍵盤輸入一個(gè)數(shù)字，判斷它能否被5整除．解MATLAB命令如下：n=input('請輸入一個(gè)數(shù)字n=')switchmod(n,5)case0fprintf('n是5的倍數(shù)',n)otherwisefprintf('n不是5的倍數(shù)',n)end運(yùn)行結(jié)果為：

請輸入一個(gè)數(shù)字n=36

n=

36

n不是5的倍數(shù)例5.14某商場對顧客所購買的商品實(shí)行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下（商品價(jià)格用x來表示）：輸入所售商品的價(jià)格，求其實(shí)際銷售價(jià)格．解MATLAB命令如下：clearprice=input('請輸入商品價(jià)格:');switchfix(price/100)case{0,1}

rate=0;case{2,3,4}rate=3/100;case{5:20}rate=5/100;otherwiserate=10/100;endprice=price*(1-rate)運(yùn)行結(jié)果為：請輸入商品價(jià)格:1800price=16205.3.3循環(huán)結(jié)構(gòu)

循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)執(zhí)行一組語句，是計(jì)算機(jī)解決問題的主要手段．1.for循環(huán)

for循環(huán)變量=初值：步長：終值

循環(huán)體

end例5.15求20!．解MATLAB命令如下：clear；r=1;fork=1:20r=r*k;endr運(yùn)行結(jié)果為：r=2.4329e+18可得

例5.16作出分段函數(shù)

的圖形解MATLAB命令如下：y=[];forx=-4:0.1:4ifx<=0y=[y,sin(x)];endifx>0y=[y,exp(x)-1];endendx=-4:0.1:4;plot(x,y)運(yùn)行后得到圖5-1.圖5-1分段函數(shù)圖形

2.while循環(huán)while（條件）循環(huán)體end注：while語句一般用于事先不能確定循環(huán)次數(shù)的情況.

例5.17求Fibonacci數(shù)列前100項(xiàng)和S.解MATLAB命令如下：clearF=[];F(1)=1;F(2)=1;i=3;s=F(1)+F(2)； whilei<=100F(i)=F(i-1)+F(i-2);s=s+F(i);i=i+1;ends

運(yùn)行結(jié)果為：s=9.2737e+20可得S=9.2737×1020.

例5.18計(jì)算.解MATLAB命令如下：clear

s=0;

forn=1:500

s=s+1/n;

end

s運(yùn)行結(jié)果為：

s=

6.7928也可以利用while循環(huán)語句得到，命令如下：clear;s=0;n=1;whilen<=500s=s+1/n;n=n+1;ends可得

=6.7928．注：在使用循環(huán)語句時(shí)，如果不小心陷入了死循環(huán)，可以使用快捷鍵Ctrl+C強(qiáng)行中斷．5.3.4程序優(yōu)化技術(shù)

MATLAB是解釋型語言，計(jì)算速度較慢，所以在編程時(shí)如何提高程序的運(yùn)行速度是需要考慮的問題.優(yōu)化程序運(yùn)行可采用以下辦法1.循環(huán)向量化

MATLAB是以矩陣為基礎(chǔ)的算法，因此有些循環(huán)可直接轉(zhuǎn)換成向量或矩陣運(yùn)算，可提高程序的執(zhí)行速度；有些函數(shù)內(nèi)部已經(jīng)采用了向量化處理，使用這些向量化函數(shù)，因而運(yùn)行效率比較高．例5.19比較循環(huán)法和向量法求y=sin(x)在x=[0:.01:100]點(diǎn)處值所花的時(shí)間．解MATLAB命令如下：tic%啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)器來測量性能，函數(shù)會記錄執(zhí)行

tic

命令時(shí)的內(nèi)部時(shí)間i=0;fort=0:.01:100i=i+1;y(i)=sin(t);%循環(huán)法endtoctict=0:.01:100;y=sin(t);%向量法toc%使用

toc

函數(shù)顯示已用時(shí)間

運(yùn)行結(jié)果為：

歷時(shí)0.004141秒.

歷時(shí)0.001776秒.可見利用向量法可以節(jié)省時(shí)間．例5.20將例5.18使用向量化函數(shù)提高運(yùn)行速度．解MATLAB命令如下：cleartic

s=0;

n=1:500;

s=sum(1./n)

toc運(yùn)行結(jié)果為：歷時(shí)0.000284秒.利用向量化函數(shù)能夠提高運(yùn)行速度．

2.預(yù)分配內(nèi)存

利用預(yù)分配可減少程序運(yùn)行時(shí)間．一般在程序設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會涉及到循環(huán)重復(fù)，每次循環(huán)至少會得到一個(gè)結(jié)果元素（比如y(k)）．通過對y預(yù)分配，可免去每次增大y的操作，從而大大地減少計(jì)算時(shí)間．

例5.21預(yù)分配內(nèi)存舉例．解MATLAB命令如下：tici=0;y=zeros(1,10000);fort=0: