《數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) 第4版》課件 1.3 M文件與程序設(shè)計(jì)

1第一章準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1.1MATLAB的基本用法實(shí)驗(yàn)1.2矩陣的運(yùn)算實(shí)驗(yàn)1.4MATLAB繪圖實(shí)驗(yàn)1.3M文件與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.5MATLAB符號運(yùn)算實(shí)驗(yàn)1.3M文件與程序設(shè)計(jì)一、M文件二、程序控制結(jié)構(gòu)三、函數(shù)M-文件四、應(yīng)用舉例一、M文件1.M文件概述

MATLAB作為一種應(yīng)用廣泛的科學(xué)計(jì)算軟件，不僅可以通過直接交互的指令和操作方式進(jìn)行強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、繪圖等，還可以像

C、C++等高級程序語言一樣，根據(jù)自己的語法規(guī)則來進(jìn)行程序設(shè)計(jì).

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.實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)編寫的程序文件以

.m作為擴(kuò)展名，稱之為M文件.2.M文件的建立與打開（1）建立新的M文件菜單操作：主頁——新建——腳本操作后會啟動MATLAB文本編輯器，輸入M文件的內(nèi)容并存盤就建立了一個新的M文件。實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)命令操作：命令行窗口中輸入edit注：儲存時文件名遵循MATLAB變量命名的原則，但必須以.m為擴(kuò)展名．實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)（2）打開已有的M文件菜單操作：主頁——打開——選擇文件M文件根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類：腳本文件(ScriptFile)和函數(shù)文件(FunctionFile).實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)命令操作：命令行窗口中輸入：edit文件名然后在命令行窗口中輸入：f1c↙c=22.7778InputFahrenheittemperature:73↙實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)clear;%清除工作空間中的變量f=input(‘InputFahrenheittemperature:');c=5*(f-32)/9例1

分別建立腳本文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f轉(zhuǎn)換為攝氏溫度c.解1首先建立腳本文件并以文件名f1c.m存盤.解2首先建立函數(shù)文件f2c.m.functionc=f2c(f)c=5*(f-32)/9;然后在MATLAB的命令行窗口調(diào)用該函數(shù)文件.InputFahrenheittemperature：70↙x=21.1111clear;y=input('InputFahrenheittemperature：');x=f2c(y)↙實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)二、關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算1.關(guān)系運(yùn)算符

關(guān)系運(yùn)算符主要用以比較數(shù)、字符串、矩陣之間的大小或不等關(guān)系，其返回值為0或1，當(dāng)返回值為1時，表示比較的兩個對象關(guān)系為真；當(dāng)返回值為0時，表示比較的兩個對象關(guān)系為假.關(guān)系操作符功能<

判斷小于關(guān)系<=判斷小于等于關(guān)系>

判斷大于關(guān)系>=判斷大于等于關(guān)系==判斷等于關(guān)系~=判斷不等于關(guān)系注：關(guān)系運(yùn)算符“==”和賦值運(yùn)算符“=”是不同的，“==”用來判斷兩個數(shù)字或者變量是否有相等關(guān)系，“=”用來給變量賦值.實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)A=1:2:10;

B=10-A;big=A>4

↙

%判斷A中元素是否大于4，結(jié)果是1表明為真，結(jié)果是0表明為假big=1×5logical數(shù)組00111ab=(A==B)↙ab=1×5logical數(shù)組00100%判斷A、B中對應(yīng)元素是否相等實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)2.邏輯運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符說明&與（Element-wiseLogicalAND）|或（Element-wiseLogicalOR）~非（優(yōu)先級最高）注：三種運(yùn)算符的優(yōu)先順序按從高到低排列為：算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符，從高到低，如果要改變運(yùn)算的優(yōu)先級，可以在表達(dá)式中加入括號.實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)A=1:2:10;a1=(A>2)&(A<6)↙a1=1×5logical數(shù)組01100a2=(A>7)|(A<6)↙a2=1×5logical數(shù)組11101%當(dāng)A中的元素大于2并且小于6時，返回1%當(dāng)A中的元素大于7或者小于6時，返回1三、程序控制結(jié)構(gòu)1.順序結(jié)構(gòu)——依次順序執(zhí)行程序的各條語句MATLAB語言的程序控制結(jié)構(gòu)與其它高級語言是一致的，分為順序結(jié)構(gòu)，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)。(1)數(shù)據(jù)的輸入——input調(diào)用格式：A=input（提示信息，選項(xiàng)）

如果在input函數(shù)調(diào)用時采用‘s’選項(xiàng)，則允許用戶輸入一個字符串。實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)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)。（2）數(shù)據(jù)的輸出——disp調(diào)用格式：disp（輸出項(xiàng)）其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可以為矩陣。（3）程序的暫?！猵ause調(diào)用格式：

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.實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用Ctrl+C命令.例2

輸入x，y的值，并將它們的值互換后輸出。x=input(‘Inputxplease：');y=input(‘Inputyplease：');z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);存盤為f1.m,在命令行窗口中輸入f1↙Inputxplease：5↙Inputyplease：6↙6

5解實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)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))])例3

求一元二次方程的根.解程序如下：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)注：num2str函數(shù)的作用是把數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串，以便用disp進(jìn)行輸出.2.選擇結(jié)構(gòu)——根據(jù)一定條件來執(zhí)行各條語句（1）if語句條件語句if最簡單的用法是：if條件<語句組1>end

如果條件成立，則語句組1執(zhí)行；

否則，執(zhí)行end的后繼命令實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)如果條件成立，則語句組1執(zhí)行；否則，語句組2執(zhí)行，然后執(zhí)行end的后續(xù)命令if語句的另一種用法是：if條件<語句組1>else<語句組2>endif條件1<語句組1>elseif條件2<語句組2>……elseif條件m<語句組m>else<語句組n>end當(dāng)我們有多個選擇時，還可以用下列結(jié)構(gòu)：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例4計(jì)算分段函數(shù)的值.解程序如下：x=input('請輸入x的值:');ifx<=0y=(x+sqrt(pi))/exp(2);elsey=log(x+sqrt(1+x*x))/2;endy實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例5

輸入一個字符，若為大寫字母，則輸出其對應(yīng)的小寫字母；若為小寫字母，則輸出其對應(yīng)的大寫字母；若為數(shù)字字符則輸出其對應(yīng)的數(shù)值，若為其他字符則原樣輸出.

c=input('請輸入一個字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A')));elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-abs('a')+abs('A')));elseifc>='0'&c<='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end解

實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)（2）switch語句switch

表達(dá)式case

表達(dá)式1〈語句組1〉case

表達(dá)式2〈語句組2〉……otherwise〈語句組n〉endswitch語句根據(jù)表達(dá)式的值來執(zhí)行相應(yīng)的語句，用法如下：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例6

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(商品價格用price來表示)：

price<200沒有折扣

200≤price<5003%折扣

500≤price<10005%折扣

1000≤price<25008%折扣

2500≤price<500010%折扣

5000≤price14%折扣輸入所售商品的價格，求其實(shí)際銷售價格。實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)price=input(‘請輸入商品價格:’);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;解程序如下：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)請輸入商品價格:700↙price=665存盤為ff2.m,在命令窗口中輸入：ff2↙casenum2cell(25:49)rate=10/100;otherwiserate=14/100;endprice=price*(1-rate)實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)（3）try語句try〈語句組1〉catch〈語句組2〉end

運(yùn)行時先試探性執(zhí)行語句組1，如果語句組1在執(zhí)行過程中出現(xiàn)錯誤，則將錯誤信息付給保留的lasterr變量，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行語句組2。try語句用法如下：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例7

矩陣乘法運(yùn)算要求兩矩陣的維數(shù)相容，否則會出錯.先求兩矩陣的乘積，若出錯，則自動轉(zhuǎn)去求兩矩陣的點(diǎn)乘.A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];try

C=A*B;catch

C=A.*B;endClasterr

%顯示出錯原因解程序如下：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)（1）for語句for循環(huán)變量=初值：步長：終值循環(huán)體語句end3.循環(huán)結(jié)構(gòu)——被重復(fù)執(zhí)行的一組語句，循環(huán)是計(jì)算機(jī)解決問題的主要手段注：步長為1時可以省略循環(huán)語句for的一般形式為：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例8

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)，編寫程序輸出全部水仙花數(shù).form=100:999m1=fix(m/100);

%求m的百位數(shù)字m2=rem(fix(m/10),10);%求m的十位數(shù)字m3=rem(m,10);

%求m的個位數(shù)字ifm==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3disp(m)endend解程序如下：實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例9

已知

，當(dāng)n=100時，求y的值.y=0;n=100;fori=1:ny=y+1/(2*i-1);endy

解程序如下：在實(shí)際MATLAB編程中，采用循環(huán)語句會降低其執(zhí)行速度，所以前面的程序通常由下面的程序來代替：

n=100;i=1:2:2*n-1;y=sum(1./i);y實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)for循環(huán)更一般的格式為：for循環(huán)變量=矩陣表達(dá)式

循環(huán)體語句end執(zhí)行過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)體語句，直至各列元素處理完畢。實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例10

寫出下列程序的執(zhí)行結(jié)果.s=0;a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];fork=as=s+k;enddisp(s')解

該程序的作用是求矩陣每一行的和,輸出結(jié)果為39485766實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)（2）while語句如果不知道循環(huán)次數(shù)，可以使用while循環(huán)來完成，其一般形式為：

while（條件）循環(huán)體語句

end

其執(zhí)行過程為：若條件成立，則執(zhí)行循環(huán)體語句，執(zhí)行后再判斷條件是否成立，如果不成立則跳出循環(huán).實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例11從鍵盤輸入若干個數(shù)，當(dāng)輸入0時結(jié)束輸入，求這些數(shù)的平均值和它們的和.

sum=0;

cnt=0;

val=input('Enteranumber(endin0):');

while(val~=0)

sum=sum+val;

cnt=cnt+1;

val=input('Enteranumber(endin0):');endif(cnt>0)

sum

mean=sum/cntend解實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)（3）break語句和continue語句

continue語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻^循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的語句還有break語句和continue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(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻鲅h(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句.實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例12

求[100，200]之間第一個能被21整除的整數(shù)。forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendn↙n=105解

循環(huán)語句可以嵌套，即一個循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結(jié)構(gòu)，也稱為多重循環(huán)。(4)循環(huán)的嵌套實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例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).628496解

form=1:500s=0;fork=1:m/2ifrem(m,k)==0s=s+k;endendifm==sdisp(m);endend↙實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)三、函數(shù)M-文件function輸出形參=函數(shù)名（輸入形參）%注釋說明部分函數(shù)體語句注2：這個M-文件的文件名必須是函數(shù)名.m1.函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)函數(shù)M-文件必須由function語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)為：注1：若輸出形參不止一個，可用方括號將它們括起來，并用逗號分開。實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例14

編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長.

解函數(shù)文件如下：function[s,p]=fcircle(r)%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圓半徑%s圓面積%p圓周長%2023年12月30日編s=pi*r*rp=2*pi*r實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)2.函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式是：[輸出實(shí)參表]=函數(shù)名（輸入實(shí)參表）注：函數(shù)調(diào)用時各實(shí)參出現(xiàn)的順序、個數(shù)，應(yīng)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(diào)用時，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形參，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能.實(shí)驗(yàn)1.3

M文件與程序設(shè)計(jì)例15

利用函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)(ρ