第11講：函數(shù)與程序的調(diào)試

1、第第11講講 函數(shù)與程序的調(diào)試函數(shù)與程序的調(diào)試2n本講教學目標本講教學目標 掌握函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)掌握函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu) 掌握掌握Matlab函數(shù)的調(diào)用方法函數(shù)的調(diào)用方法 了解函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性了解函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性 掌握函數(shù)的句柄和常用的程序調(diào)試方法掌握函數(shù)的句柄和常用的程序調(diào)試方法 了解各種不同類型的函數(shù)了解各種不同類型的函數(shù)3n11.1 函數(shù)函數(shù)11.1.1 函數(shù)文件基本結(jié)構(gòu)函數(shù)文件基本結(jié)構(gòu)n由由function語句引導，其基本結(jié)構(gòu)為：語句引導，其基本結(jié)構(gòu)為： function 輸出形參表輸出形參表=函數(shù)名函數(shù)名(輸入形參表輸入形參表) 注釋說明部分注釋說明部分 函數(shù)體語句函數(shù)體語句n函數(shù)名

2、的命名規(guī)則與變量名相同。函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同。n輸入形參為函數(shù)的輸入?yún)?shù)，輸出形參為函數(shù)的輸輸入形參為函數(shù)的輸入?yún)?shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。出參數(shù)。n當輸出形參多于一個時，則應該用方括號括起來。當輸出形參多于一個時，則應該用方括號括起來。 4n例例1：編寫函數(shù)文件求半徑為編寫函數(shù)文件求半徑為 r 的圓的面積的圓的面積和周長。和周長。 函數(shù)文件如下：函數(shù)文件如下： % calculate the area and perimeter of a circle of radii r function s,p=fcircle(r)% r 圓半徑圓半徑, s 圓面積圓面積, p 圓周長圓周長

3、 s=pi*r*r; p=2*pi*r;5n11.1.2 函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式是：函數(shù)調(diào)用的一般格式是： 輸出實參表輸出實參表=函數(shù)名函數(shù)名(輸入實參表輸入實參表)n注意：函數(shù)調(diào)用時各實參出現(xiàn)的順序和個數(shù)，應與注意：函數(shù)調(diào)用時各實參出現(xiàn)的順序和個數(shù)，應與函數(shù)定義時形參的順序和個數(shù)一致，否則會出錯。函數(shù)定義時形參的順序和個數(shù)一致，否則會出錯。n函數(shù)調(diào)用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實函數(shù)調(diào)用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能?，F(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。在在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即函數(shù)可中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即函數(shù)可以調(diào)用別的

4、函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個函數(shù)以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個函數(shù)調(diào)用它自身稱為遞歸調(diào)用。調(diào)用它自身稱為遞歸調(diào)用。6n例例2：利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標(x, y)與極坐標與極坐標(rho, theta)之間的轉(zhuǎn)換。之間的轉(zhuǎn)換。 函數(shù)文件函數(shù)文件tran.m：nfunction rho,theta=tran(x,y) rho=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x); 調(diào)用調(diào)用tran.m的命令文件的命令文件main1.m：n x=input(Please input x=:); y=input(Please input y=:); rho,t

5、he=tran(x,y)7n例例3：利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求n!。遞歸調(diào)用函數(shù)文件遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m如下：如下：nfunction f=factor(n) if n trigFun = sin, cos, tan; plot(trigFun2(-pi:0.01:pi)12n函數(shù)句柄的操作函數(shù)句柄的操作 13n11.1.5 匿名函數(shù)匿名函數(shù)匿名函數(shù)提供了一種創(chuàng)建簡單程序的方法，可匿名函數(shù)提供了一種創(chuàng)建簡單程序的方法，可以使用戶不必每次都編寫以使用戶不必每次都編寫M文件，可以在命令文件，可以在命令窗口或其他任意窗口或其他任意 M 文件和腳本文件中使用。文件和腳本文

6、件中使用。格式為：格式為： fhandle = (arglist) expr其中其中fhandle為該函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)句柄；為該函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)句柄； 符符號用于創(chuàng)建函數(shù)句柄；號用于創(chuàng)建函數(shù)句柄；arglist為用逗號分隔的為用逗號分隔的參數(shù)列表；參數(shù)列表；expr為函數(shù)主體，一般為表達式。為函數(shù)主體，一般為表達式。14n11.1.6 主函數(shù)主函數(shù)通常通常M文件中的第一個函數(shù)為主函數(shù)，主函數(shù)文件中的第一個函數(shù)為主函數(shù)，主函數(shù)之后可以是任意數(shù)量的子函數(shù)，它們可以作為之后可以是任意數(shù)量的子函數(shù)，它們可以作為主程序的子程序。主程序的子程序。一般來說，主函數(shù)可被該文件之外的其他函數(shù)一般來說，主函數(shù)可被該文

7、件之外的其他函數(shù)調(diào)用，而子函數(shù)只能被該文件內(nèi)的函數(shù)調(diào)用。調(diào)用，而子函數(shù)只能被該文件內(nèi)的函數(shù)調(diào)用。在命令窗口或在命令窗口或M文件種只能調(diào)用主函數(shù)，調(diào)用文件種只能調(diào)用主函數(shù)，調(diào)用的時候是通過存儲該函數(shù)的的時候是通過存儲該函數(shù)的M文件名進行。文件名進行。15n11.1.7 子函數(shù)子函數(shù)與其他語言一樣，在與其他語言一樣，在MATLAB 7語言中也可以語言中也可以很方便地定義子函數(shù)，用來擴充函數(shù)的功能。很方便地定義子函數(shù)，用來擴充函數(shù)的功能。在函數(shù)文件中題頭定義的函數(shù)為主函數(shù)，而在在函數(shù)文件中題頭定義的函數(shù)為主函數(shù)，而在函數(shù)體內(nèi)定義的其他函數(shù)都被視為子函數(shù)。每函數(shù)體內(nèi)定義的其他函數(shù)都被視為子函數(shù)。每個子

8、函數(shù)以函數(shù)定義語句開頭，直至下一個函個子函數(shù)以函數(shù)定義語句開頭，直至下一個函數(shù)的定義或文件的結(jié)尾。數(shù)的定義或文件的結(jié)尾。子函數(shù)只能為主函數(shù)或同一主函數(shù)下的其他子子函數(shù)只能為主函數(shù)或同一主函數(shù)下的其他子函數(shù)所使用。函數(shù)所使用。16n11.1.8 嵌套函數(shù)嵌套函數(shù) 一個函數(shù)內(nèi)部可以定義其他的函數(shù)，這種內(nèi)部一個函數(shù)內(nèi)部可以定義其他的函數(shù)，這種內(nèi)部的函數(shù)稱作嵌套函數(shù)。的函數(shù)稱作嵌套函數(shù)。定義嵌套函數(shù)時，只要在一個函數(shù)內(nèi)部直接定定義嵌套函數(shù)時，只要在一個函數(shù)內(nèi)部直接定義嵌套函數(shù)即可。義嵌套函數(shù)即可。注意：當一個注意：當一個 M文件中存在嵌套函數(shù)時，該文文件中存在嵌套函數(shù)時，該文件內(nèi)的所有函數(shù)必須以件內(nèi)的

9、所有函數(shù)必須以 end 結(jié)尾。結(jié)尾。17n例例6：嵌套函數(shù)的結(jié)構(gòu)嵌套函數(shù)的結(jié)構(gòu) function x = A(p1, p2) . function y = B(p3) . end . endn每個函數(shù)中可以嵌套多個函數(shù)。每個函數(shù)中可以嵌套多個函數(shù)。18n11.1.9 私有函數(shù)私有函數(shù) 這類函數(shù)位于名為這類函數(shù)位于名為“private”的子文件夾中，只能的子文件夾中，只能被上一級文件夾中的函數(shù)或者這些函數(shù)所調(diào)用的被上一級文件夾中的函數(shù)或者這些函數(shù)所調(diào)用的 M 文件調(diào)用。文件調(diào)用。如當前文件夾為如當前文件夾為math，其中包含，其中包含private文件夾，文件夾，則則 private 中的函數(shù)只

10、能被中的函數(shù)只能被 math 根目錄下的函數(shù)根目錄下的函數(shù)及這些函數(shù)調(diào)用的及這些函數(shù)調(diào)用的M文件調(diào)用。文件調(diào)用。用戶可開發(fā)自己的函數(shù)庫，其名稱可以與系統(tǒng)標用戶可開發(fā)自己的函數(shù)庫，其名稱可以與系統(tǒng)標準準 M函數(shù)庫名稱相同，而不必擔心在函數(shù)調(diào)用時函數(shù)庫名稱相同，而不必擔心在函數(shù)調(diào)用時發(fā)生沖突，因為發(fā)生沖突，因為 MATLAB 首先查找私有函數(shù)，再首先查找私有函數(shù)，再查找標準函數(shù)。查找標準函數(shù)。19n11.1.10 重載函數(shù)重載函數(shù)函數(shù)重載為程序編寫和用戶調(diào)用都提供了很大函數(shù)重載為程序編寫和用戶調(diào)用都提供了很大的方便。的方便。函數(shù)重載允許多個函數(shù)使用相同的函數(shù)名，不函數(shù)重載允許多個函數(shù)使用相同的函數(shù)

11、名，不同的輸入?yún)?shù)類型。同的輸入?yún)?shù)類型。在函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)的情況自動在函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)的情況自動選擇相應的函數(shù)執(zhí)行。選擇相應的函數(shù)執(zhí)行。20n11.2 程序的調(diào)試和優(yōu)化程序的調(diào)試和優(yōu)化 11.2.1 程序的調(diào)試程序的調(diào)試 n程序的錯誤種類程序的錯誤種類 n錯誤的識別和程序調(diào)試錯誤的識別和程序調(diào)試 11.2.2 程序的優(yōu)化程序的優(yōu)化 n程序優(yōu)劣的分析程序優(yōu)劣的分析 n程序優(yōu)化的技巧程序優(yōu)化的技巧 n有效地使用內(nèi)存有效地使用內(nèi)存 21n11.2.1 程序的調(diào)試程序的調(diào)試 程序的錯誤種類程序的錯誤種類 n在在MATLAB的表達式中存在兩種類型的錯誤：的表達式中存在兩種類型的

12、錯誤：n(1) 語法錯誤語法錯誤 n語法錯誤發(fā)生在語法錯誤發(fā)生在M文件程序代碼的生成過程中，一文件程序代碼的生成過程中，一般是由函數(shù)參數(shù)輸入類型有誤或是矩陣運算階數(shù)不般是由函數(shù)參數(shù)輸入類型有誤或是矩陣運算階數(shù)不符等引起。符等引起。 n(2) 運行錯誤運行錯誤 n運行錯誤一般指在程序運行過程中，出現(xiàn)溢出或是運行錯誤一般指在程序運行過程中，出現(xiàn)溢出或是死循環(huán)等異?，F(xiàn)象。死循環(huán)等異?，F(xiàn)象。 22n11.2.1 程序的調(diào)試程序的調(diào)試 錯誤的識別和程序調(diào)試錯誤的識別和程序調(diào)試 n錯誤識別函數(shù)及其功能錯誤識別函數(shù)及其功能 23n11.2.1 程序的調(diào)試程序的調(diào)試 錯誤的識別和程序調(diào)試錯誤的識別和程序調(diào)試

13、n程序斷點的設置程序斷點的設置 24n11.2.2 程序的優(yōu)化程序的優(yōu)化 程序優(yōu)劣的分析程序優(yōu)劣的分析n在在MATLAB 7語言中，使用語言中，使用profile函數(shù)以及計時函函數(shù)以及計時函數(shù)數(shù)tic和和toc來分析程序中各個部分的耗時情況，從來分析程序中各個部分的耗時情況，從而幫助用戶找出程序中需要改進的地方。而幫助用戶找出程序中需要改進的地方。n其中其中profile在計算相對耗時以及查找文件執(zhí)行過程在計算相對耗時以及查找文件執(zhí)行過程中瓶頸問題時更為有效，而中瓶頸問題時更為有效，而tic和和toc函數(shù)在計算絕函數(shù)在計算絕對耗時時更為有效。對耗時時更為有效。 25n11.2.2 程序的優(yōu)化程序的優(yōu)化 程序優(yōu)化的技巧程序優(yōu)化的技巧 n(1) 程序的向量化操作程序的向量化操作 n循環(huán)運算是循環(huán)運算是MATLAB中的最大弱點，在程序設計中，中的最大弱點，在程序設計中，應當盡量避免使用