MATLAB簡(jiǎn)介及程序編寫ppt課件

.,高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),第一章MATLAB簡(jiǎn)介,.,MATLAB簡(jiǎn)介,一、關(guān)于MATLAB、MATLAB的特點(diǎn)、MATLAB工具箱及啟動(dòng)二、MATLAB程序編寫、MTLAB的基本元素及使用方法、M文件及函數(shù)、程序語言的編寫三、上機(jī)實(shí)驗(yàn),.,MATLAB簡(jiǎn)介關(guān)于MATLAB,、MATLAB的特點(diǎn)功能強(qiáng)大語言簡(jiǎn)單擴(kuò)充能力強(qiáng)、可開發(fā)性強(qiáng)編程易、效率高(從形式上看，MATLAB程序文件是一個(gè)純文本文件，擴(kuò)展名為m.用任何字處理軟件都可以對(duì)它進(jìn)行編寫和修改，因此程序易調(diào)試，人機(jī)交互性強(qiáng)。),.,、MATLAB工具箱及啟動(dòng)（）MATLAB工具箱：MATLAB主程序最優(yōu)化工具箱(OptimizationToolbox）圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox）線性矩陣不等式控制工具箱(LMIControlToolbox)偏微分方程工具箱(PartialDifferentialEquationToolbox)統(tǒng)計(jì)工具箱(StatisticsToolbox)符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱(SymbolicMathToolbox),MATLAB簡(jiǎn)介關(guān)于MATLAB,.,(2)MATLAB啟動(dòng)可以利用菜單、快捷鍵或文件夾三種方式進(jìn)人MATLAB工作窗口。,MATLAB簡(jiǎn)介關(guān)于MATLAB,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,MTLAB的基本元素及使用方法一、MTLAB的基本元素及使用方法1、常量和變量2、字符串3、數(shù)組和矩陣的構(gòu)造4、運(yùn)算符5、數(shù)組和矩陣的運(yùn)算,.,1常量和變量1）常量和變量的定義常量是MATLAB語言預(yù)定義的一些變量，在默認(rèn)的情況下這些變量的值為常數(shù)。變量是MATLAB的基本元素之一，與其他常規(guī)程序設(shè)計(jì)語言不同的是MATLAB語言不要求對(duì)所使用的變量進(jìn)行事先說明，而且它也不需要指定變量的類型，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該變量被賦予的值或是對(duì)該變量所進(jìn)行的操作來自動(dòng)確定變量的類型。變量的命名規(guī)則：變量名長度不超過31位，超過31位的字符系統(tǒng)將忽略不計(jì)；變量名區(qū)分大小寫；變量名必須以字母開頭，變量名中可以包含字母、數(shù)字或下劃線。,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,.,2）常量和變量的運(yùn)算MATLAB關(guān)于常量和變量的運(yùn)算與C語言基本相同例：計(jì)算,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,2字符串字符和字符串也是MATLAB的重要組成部分，MATLAB具有強(qiáng)大的字符串處理功能，特別是在MATLAB6.5中有專門的符號(hào)運(yùn)算工具箱(Symbolictoolbox)使其進(jìn)行符號(hào)運(yùn)算的功能更為強(qiáng)大。1）設(shè)定字符串MATLAB對(duì)字符串的設(shè)定非常簡(jiǎn)單，只需用單引號(hào)，將需設(shè)定的字符串引注即可。2）字符串的操作由于MATLAB語言是采用C語言開發(fā)的，因此它的字符串操作與C語言的相應(yīng)操作基本相同。在MATLAH中用eval函數(shù)來執(zhí)行字符串的功能。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,3數(shù)組和矩陣的構(gòu)造1)數(shù)組只要用空格或逗號(hào)間隔數(shù)組元素,并用方括號(hào)括起來就可以了。例如x=01，75注：還可以用增量法和linspace函數(shù)法來構(gòu)造數(shù)組增量法構(gòu)造數(shù)組。增量法構(gòu)造數(shù)組例如b=10:15b=10:0.5:12b=10:-1:5lingspace函數(shù)法構(gòu)造數(shù)組用lingspace函數(shù)構(gòu)造數(shù)組,需要指定首尾和元素總個(gè)數(shù),形式為x=linspace(first,last,num)例如x=linspace(0,10,5),.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,2)矩陣MATLAB里,二數(shù)組稱為矩陣,在方括號(hào)里輸入多個(gè)元素可以構(gòu)造矩陣的一個(gè)行,并用逗號(hào)或空格將每個(gè)元素隔開，不同行用分號(hào)隔開.例如，b=015；379,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,4運(yùn)算符與其他程序語言類似,MATLAB提供了數(shù)學(xué)表達(dá)式功能.但是,與大多數(shù)程序語言不同的是,這些表達(dá)式主要對(duì)矩陣操作.算術(shù)運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算以及冪,轉(zhuǎn)置等運(yùn)算，表達(dá)式采用的算術(shù)運(yùn)算符如表1.1所示。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,5數(shù)組和矩陣的運(yùn)算由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，數(shù)組和矩陣有著不同的概念。在MATLAB中，數(shù)組和矩陣在形式上很多一致之處，但是實(shí)際上它們遵循不同的運(yùn)算規(guī)則。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,二、M文件及函數(shù)1.M文件如果需要重復(fù)調(diào)用命令,或者命令的數(shù)比較多,將它們寫成M文件的形式并保存.M文件分為腳本式M文件和函數(shù)式M文件。(1)腳本式M文件例如在編輯器中輸入如下代碼a=123;0,1,0;3,4,5;b=det(a)c=inv(a)d=b*c保存為math.m在命令窗口中輸入math可以執(zhí)行文件。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,(2)函數(shù)式M文件例如給出x求,在編輯器中輸入functiony=tentimes(x)%本程序求輸入值與10的乘積%用演示MATLAB函數(shù)幫助的實(shí)現(xiàn)方法y=x*10;將它保存到MATLAB的work目錄中,M文件名為tentimes.m,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,在命令窗口輸入helptentimes顯示本程序求輸入值與10的乘積用演示MATLAB函數(shù)幫助的實(shí)現(xiàn)方法輸入y=tentimes(10)得到返回值y=100,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,注：比較好的編程習(xí)慣,往往在程序的開始部分寫一些文本,提供關(guān)于怎么使用函數(shù)的幫助信息.緊接函數(shù)定義行的以%符號(hào)開頭的第一組連續(xù)行是函數(shù)的幫助文本.,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,2.函數(shù)MATLAB提供了很多內(nèi)部數(shù)學(xué)函數(shù),包括abs,sqrt,exp和sin.對(duì)負(fù)數(shù)取平方根或?qū)?shù)不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤,MATLAB會(huì)自動(dòng)返回復(fù)數(shù)計(jì)算結(jié)果.MATLAB還提供了很多高級(jí)的數(shù)學(xué)函數(shù),包括bessel和gamma函數(shù),在命令窗口入下面的命令,可以看此類函數(shù)的列表.helpelfun輸入以下的命令,可以看到更多的高級(jí)數(shù)學(xué)函數(shù)和矩陣函數(shù)helpspecfunhelpelmat,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,注：（1）任意M文件中的第1個(gè)函數(shù)稱為主函數(shù).主函數(shù)可以有任意多個(gè)子函數(shù),它們可以作為主函數(shù)的子函數(shù).（2）大多數(shù)情況下,主函數(shù)是M文件中可以從MATLAB命令或從另一個(gè)M文件函數(shù)調(diào)用的唯一函數(shù).調(diào)用該函數(shù)時(shí),使用定義該函數(shù)的M文件的名稱.例如,average函數(shù)在文件average.m中.functiony=average(x)%計(jì)算矢量元素的平均值y=sum(x)/length(x);可以從MATLAB命令行用下面的命令計(jì)算3個(gè)數(shù)的平均值average(252)ans=3,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,注意:一般使主函數(shù)的名稱與M文件的相同.如果函數(shù)名與文件名不同,必須用文件名調(diào)用函數(shù).M文件中可以包含一個(gè)以上的函數(shù).文件中除主函數(shù)以外的函數(shù)稱為子函數(shù)，主函數(shù)放在最上面,子函數(shù)放在下面,各子函數(shù)不分先后順序.,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,三、程序語言的編寫程序控制語句決定程序運(yùn)行時(shí)的走向,包括條件控制,循環(huán)控制,錯(cuò)誤控制和終止運(yùn)行控制等,這里介紹條件控制和循環(huán)控制.,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,1條件控制條件控制使得可以有選擇地運(yùn)行程序塊.當(dāng)條件可以用是或否來回答時(shí),使用if語句;當(dāng)條件根據(jù)表達(dá)式值的不同可有多個(gè)選項(xiàng)時(shí),使用switch和case語句.（1）if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(dāng)條件成立時(shí)，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。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,例如：當(dāng)輸入自變量的值,由如下分段函數(shù)給出的值,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,編輯M文件math.m：x=input(x=);ifxmathx=1x=1y=3,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,(2)雙分支if語句：if條件語句組1else語句組2end當(dāng)條件成立時(shí)，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。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,例3-4計(jì)算分段函數(shù)的值。程序如下：x=input(請(qǐng)輸入x的值:);ifx=Aend,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,有多個(gè)選擇時(shí),可以類似地使用if/elseif語句.例如B樣條函數(shù)的判斷函數(shù)程序如下:functionf=pdbsline(x)ifx0f=0;elseifxpdbsline(-1)ans=0pdbsline(1.36)ans=0.6400pdbsline(2.5)ans=0pdbsline(1)ans=1,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,(2)switch/case語句該語句的通用格式為:switchswitch-expressioncasecase-expression1,statements1;casecase-expression2,statements2;casecase-expression3,statements3;otherwisestatements;end,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,switch-expression給出開關(guān)條件,當(dāng)有case-expression與之匹配時(shí),就執(zhí)行其后的語句.如果沒有case-expression與之匹配,就執(zhí)行otherwise后面的語句.在執(zhí)行過程中,只有一個(gè)case命令被執(zhí)行,當(dāng)執(zhí)行完命令后,程序就跳出分支結(jié)構(gòu),執(zhí)行end下面的語句.,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,例如:編寫轉(zhuǎn)換成績(jī)等級(jí)的函數(shù)文件,考試成績(jī)?cè)?0,100分?jǐn)?shù)段的顯示優(yōu)秀,在70,80)分?jǐn)?shù)段顯示良好,60,70)分?jǐn)?shù)段顯示及格,0,60)分?jǐn)?shù)段顯示不及格.,程序如下:functionresult=cj(x)n=fix(x/10);switchncase8,9,10disp(優(yōu)秀);case7disp(良好);case6disp(及格);otherwisedisp(不及格);end,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,保存為cj.m,在命令窗口輸入:cj(98)優(yōu)秀cj(80)優(yōu)秀cj(67)及格cj(23)不及格,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,2循環(huán)控制使用循環(huán)控制語句,可以重復(fù)執(zhí)行代碼塊,用for語句執(zhí)行指定次數(shù);while語句適合于循環(huán)一直執(zhí)行,直到滿足條件為止的情況;continue和break語句對(duì)退出循環(huán)給予更多控制.(1)for循環(huán)for循環(huán)允許一組命令以固定的和預(yù)定的次數(shù)重復(fù)執(zhí)行,for循環(huán)的一般形式如下:forv=expression(循環(huán)變量=初值：步長：終值)statements;end,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,2循環(huán)結(jié)構(gòu)1)for語句for語句的格式為：for循環(huán)變量=表達(dá)式1:表達(dá)式2:表達(dá)式3循環(huán)體語句end其中表達(dá)式1的值為循環(huán)變量的初值，表達(dá)式2的值為步長，表達(dá)式3的值為循環(huán)變量的終值。步長為1時(shí)，表達(dá)式2可以省略。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,例3-9已知，當(dāng)n=100時(shí)，求y的值。程序如下：y=0;n=100;fori=1:ny=y+1/(2*i-1);endy,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,在實(shí)際MATLAB編程中，采用循環(huán)語句會(huì)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,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,(2)while語句while語句的一般格式為：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)。,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,例如:求自然數(shù)前項(xiàng)n和,輸入項(xiàng)數(shù)n程序如下:n=input(n=)sum=0;k=1;%給和與循環(huán)變量賦初值whilek=nsum=sum+k;k=k+1;endsum執(zhí)行程序:輸入10,回車得n=10sum=55,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,(3)continue命令continue命令經(jīng)常與for或while語句一起使用,作用是結(jié)束本次循環(huán),即跳過循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句,接著下一次是否執(zhí)行循環(huán)的判斷.(4)break命令break命令經(jīng)常與for或while語句一起使用,作用是終止本次循環(huán),跳出最內(nèi)層的循環(huán).,.,MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB程序編寫,(3)continue命令continue命令經(jīng)常與for或while語句一起使用,作用是結(jié)束本次循環(huán),即跳過循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句,接著下一次是否執(zhí)行循環(huán)的