第3章MATLAB語言程序設(shè)計基礎(chǔ)

1、第3章 MATLAB語言程序設(shè)計基礎(chǔ) 3.1 matlab基本數(shù)據(jù)類型 3.1.1 變量、常量、賦值語句結(jié)構(gòu) 1、變量：字母引導(dǎo)、63個有效字符、區(qū)分大小寫、不含空格和標點符號。 2、常量：pi、Inf、-Inf、NaN、esp、i、j、lasterr、lastwarn3、賦值語句結(jié)構(gòu)(1) 直接賦值變量名表達式變量名表達式 ans續(xù)行號顯示行結(jié)果不顯示行結(jié)果；(2) 函數(shù)調(diào)用語句返回變量列表函數(shù)名輸入變量列表內(nèi)部函數(shù)外部函數(shù).m(用戶設(shè)計編輯)變量列表由若干變量名組成，用“，”隔開a,b,t v,d=eig(a)計算a矩陣的特征向量和特征根并賦值給v和d 多重嵌套調(diào)用x=sqrt(log(2

2、) 3.1.2矩陣的matlab表示matlab的實質(zhì)是對矩陣的運算處理元素可以是實數(shù)和虛數(shù)標量作為特殊矩陣處理 11存儲方式自動安排，不需要定義維數(shù)a=1 2 3;4 5 6;7 8 9 a=a;1 2 3矩陣擴展時元素應(yīng)匹配 x=-1.3 sqrt(3) (1+2+3)*4/5 元素可以是常量，也可以是表達式 x(5)=abs(x(1) 維數(shù)能自動擴充以容納新的元素，未賦值元素自動賦值為0 a(1,3,1,2) 小矩陣亦可以從大矩陣中提取出來 冒號“：”表達式a=s1:s2:s3提取矩陣時“：”表示所有行或列a(:,1,3) a(2:end,1,2)1簡單矩陣簡單矩陣1 簡單矩陣簡單矩陣

3、linspace等間隔分布數(shù)值 k=linspace(-pi,pi,5) logspace按對數(shù)值等間隔分布k=logspace(-1,2,5) reshape 重新定義維數(shù) end 表示某一維末尾元素下標2、復(fù)數(shù)矩陣：、復(fù)數(shù)矩陣：b=1 2;3 4+i*5 6;7 8b=1+5i 2+6i;3+7i 4+8i3、空矩陣00階與clear不同之處：clear刪除變量刪除矩陣中的元素A(:,2,3)=第2,3列元素刪除4、特殊矩陣：函數(shù)生成矩陣 compan 伴隨矩陣 inhilb 希爾伯特逆矩陣 diag 對角矩陣(列向量) magic 魔術(shù)方陣 gallery 一組有名的矩陣(難解特征根)

4、pascal 帕斯卡三角矩陣(楊輝三角形） hadamard 哈達瑪矩陣 toeplits 托普利茲方陣 hankel 漢考矩陣 vander 萬達摩方陣 hilb 希爾伯特矩陣對多項式x3-7x+6p=1 0 7 6 則伴隨矩陣a=compan(p) 而特征值，根為eig(a)工具矩陣 zeros 全零陣 linspace 線性等距向量 ones 全l陣 logspace 按對數(shù)值等分的向量 rand 隨機數(shù)元素矩陣 meshgrid 設(shè)三維繪圖基底坐標平面 eye 單位矩陣3.1.3構(gòu)造多維數(shù)組 cat( ) a=cat(n,a1,a2,.) n:多維函數(shù)的維數(shù) n=1: cat(a1,a

5、2,a3.)=a1;a2;a3 n=2: cat(a1,a2,a3.)=a1,a2,a3 n=3:圖31示3.1.3構(gòu)造多維數(shù)組a1=1 2 3;4 5 6;7 8 9;a2=a1 a3=a1-a2 cat(1,a1,a2,a3) cat(2,a1,a2,a3) cat(3,a1,a2,a3)3.1.3構(gòu)造多維數(shù)組 函數(shù)length()測矩陣或多維數(shù)組的各維最大值 函數(shù)size() 測矩陣或多維數(shù)組的尺寸大小 size(a1)size(ans)length(ans) length()=max(size()3.1.4 字符串變量及其處理 用單引號 s=hello 以ascii碼形式存儲，等同于v

6、=72 101 108 108 111 s=s world s=hello s=s;world3.1.4 字符串變量及其處理字符串處理函數(shù)：表343.2 matlab語言基本運算及輸入輸出3.2.1 矩陣的代數(shù)運算1、 矩陣的轉(zhuǎn)置 對復(fù)數(shù)矩陣，表示共軛復(fù)數(shù)的轉(zhuǎn)置矩陣原始元素的轉(zhuǎn)置矩陣 .a=1 2 3;4 5 6;7 8 9ab=1 2 ;3 4+j*5 6;7 8bb.3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出2、矩陣的加減法b=a+2a+b3、矩陣的乘法 a*ba的行數(shù)b的列數(shù)4、矩陣的除法“/” “”ab b/ab被a的逆矩陣左乘、右乘inv(a)*bb*inv(a)3.2 matlab

7、語言基本運算及輸入輸出 一般來說 x=ab是方程 a*x =b 的解 x=b/a是方程 x*a =b 的解 5、矩陣的乘方apa的p次乘方a:矩陣p：標量6、點運算.*./.k=1 2;3 4;l=5 6;7 8;k*lk.*l7、矩陣的翻轉(zhuǎn) rot90( ) 逆時針90度 rot90(k) flipud(k) 上下fliplr(k) 左右3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出3.2.2 矩陣的邏輯運算邏輯與（&） and() 、邏輯或（|） or() 、邏輯非（） not()邏輯異或xor()：先異運算再或運算先決邏輯與（&）先觀察左邊的量，若為0則不再觀察右邊的量，直接

8、給出0，若為1才觀察右邊的量進行運算。先決邏輯或（|）先觀察左邊的量，若為1則不再觀察右邊的量，直接給出1，若為0才觀察右邊的量進行運算。矩陣的邏輯運算是在對應(yīng)的各個元素之間進行的?！胺?即1”eg.a=1 2 ;3 4;b=0 6;0 8;a|ba&bxor(a,b)a=-5;b=-10;(b=0)&(a/b5)(b=0)|(a/b0)3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 3.2.3 矩陣的比較關(guān)系 關(guān)系運算在對應(yīng)元素間進行，結(jié)果為一個二值矩陣，0代表假，1代表真 22=4其結(jié)果為03.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 例：做一個6階魔方矩陣，從右上角起每隔2條斜

9、線便有一條斜線上元素能被3整除。為顯示這一特性。 a=magic(6) p=rem(a,3)=0 %求余數(shù) format +,p%設(shè)定用“+” 空格“-”表示大于、等于、小于0的數(shù)。 3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 關(guān)系運算和邏輯運算3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 例 y=4 2 1 5 3 0 6,I=find(y3.0)把y 中大于3的元素序號序號 放入I 中 any, all使用 if all(a0.5)%只有a中所有元素小于5才運算 end3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 對于矩陣運算，二者均按列工作，結(jié)果返回到一個向量中。 a=magic(6),an

10、y(a),all(a),all(a5) any(any(a)3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 3.2.4矩陣元素的數(shù)據(jù)變換3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 以取整命令舉例： b=-1.6 -1.4 1.6 1.4 floor(b) ceil(b) round(b) fix(b)3.2 matlab語言基本運算及輸入輸出 3.2.5輸入與輸出語句 input A=input(提示字符串）要求輸入矩陣 A=input(提示字符串，s）要求字符串eg: n=input(how much) n=input(how much,s)3.2 ma

11、tlab語言基本運算及輸入輸出 輸出最直接的方式：語句后不加分號 disp( ) eg a=5;disp(a)3.3 matlab語言的程序流程語句循環(huán)、條件轉(zhuǎn)移、開關(guān)3.3.1循環(huán)語句1、 for 控制變量=表達式 end表達式和其它變量一樣，實際上是一個矩陣，其列被依次賦于控制變量，每賦值一次，執(zhí)行一次循環(huán)體。3.3 matlab語言的程序流程語句通常表達式i=s1:s3:s2初值：步長：終值 s1:s2步長為1例：已知5個學(xué)生4門功課的成績，求每名學(xué)生的總成績。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

12、,76,87;for k=a s=s+k;enddisp(s);3.3 matlab語言的程序流程語句 y=rand(1,6) for i=1:9,y(i)=0;end,disp(y) 將前9個元素置為0，不足自動分配空間。 例：求定積分。程序如下： a=0;b=3*pi;n=1000; h=(b-a)/n; x=a:h:b; f=exp(-0.5*x).*sin(x+pi/6); for i=1:n s(i)= (f(i)+f(i+1)*h/2; end s=sum(s)3.3 matlab語言的程序流程語句 2、while 表達式語句集 end表達式不為表達式不為0便執(zhí)行便執(zhí)行例：求階乘n

13、!為100位數(shù)時的最小n. n=1; while prod(1:n)1.e100,n=n+1;end n% prod:向量元素乘積3.3 matlab語言的程序流程語句 for 結(jié)構(gòu)和while結(jié)構(gòu)框圖3.3 matlab語言的程序流程語句 3.3.2條件轉(zhuǎn)移語句 if表達式end if表達式elseend if表達式1elseif表達式2 elseif表達式3elseend結(jié)構(gòu)如圖示3.3 matlab語言的程序流程語句 圖3-3 3.3 matlab語言的程序流程語句 例：按n的符號和奇偶性，分3種不同情況進行處理。if n0a=negative(n)elseif rem(n,2)=0a=

14、even(n)elsea=odd(n)end3.3 matlab語言的程序流程語句 例：舉一正整數(shù)，若為偶數(shù)用2除之，若為奇數(shù)則與3相乘再加1，直至結(jié)果為1 % clasic 3n+1 problem from number theory while 1 n=input(enter n,negative quits.) if n1 if rem(n,2)=0 n=n/2 else n=3*n+1 end end end3.3 matlab語言的程序流程語句 3.3.3開關(guān)語句 switch開關(guān)表達式 csae 表達式1 statement1 csae 表達式2 statement2. othe

15、rwise statement nend3.3 matlab語言的程序流程語句3.3 matlab語言的程序流程語句例: 某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，已知打折標準，求所售商品的實際銷售價格。 價格2005001000250050005000折扣率%035810143.3 matlab語言的程序流程語句price=input(請輸入商品價格); switch fix(price/100) %向0取整 case 0,1 rate=0; case 2,3,4 rate=3/100; case num2cell(5:9) %將數(shù)組元素轉(zhuǎn)換為元胞數(shù)組 rate=5/100; case num2

16、cell(10:24) rate=8/100; case num2cell(25:49) rate=10/100; otherwise rate=14/100; end price=price*(1-rate)3.4 matlab語言的語言編寫與調(diào)試 Matlab 在命令窗口，逐行鍵入，立即執(zhí)行。 執(zhí)行語句集文件.m m文件一類 程序文件、一類函數(shù)文件 3.4.1程序文件 用程序編輯器編輯保存的文件，在MATLAB環(huán)境下調(diào)用，立即執(zhí)行文件中的各條語句，而不再逐行輸入。全局變量 Startup.m3.4 matlab語言的語言編寫與調(diào)試 3.4.2函數(shù)文件函數(shù)文件由function語句引導(dǎo)，其基

17、本結(jié)構(gòu)為： function 輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表) 注釋說明部分 函數(shù)體語句 類似于函數(shù)功能，完成一個參數(shù)傳遞功能。 文件中定義的局部變量對MATLAB工作空間的全局變量不起作用。 擴展MATLAB的函數(shù)功能。 說明：(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。當兩者不同時，MATLAB將忽略函數(shù)名而確認函數(shù)文件名，因此調(diào)用時使用函數(shù)文件名。(2)關(guān)于注釋說明部分。注釋說明包括三部分內(nèi)容：緊隨函數(shù)文件引導(dǎo)行之后以%開頭的第一注釋行。第一注釋行及之后連續(xù)的注釋行。與在線幫助文本相隔一空行的注釋行。 (3)關(guān)于return語句。執(zhí)行到該語句就結(jié)束函數(shù)的執(zhí)行，程序流程轉(zhuǎn)至調(diào)用

18、該函數(shù)的位置。通常，在函數(shù)文件中也可不使用return語句，這時在被調(diào)函數(shù)執(zhí)行完成后自動返回。 例： 編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長。 函數(shù)文件如下： function s,p=fcircle(r) %CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r %r 圓半徑 %s 圓面積 %p 圓周長 %2005年4月30日編 s=pi*r*r; p=2*pi*r; 將以上函數(shù)文件以文件名fcircle.m存入c:matlabr11work下，然后在MATLAB命令窗口調(diào)用該函數(shù)： s,p=fcircle(10) 3.4.3 函數(shù)調(diào)用 函數(shù)調(diào)用的一般格式是： 輸出實參表=函數(shù)名(輸入實參表)例3.15 利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標(x,y)與極坐標(,)之間的轉(zhuǎn)換。 函數(shù)文件tran.m：