第3章 基本編程

1、 第3章 基本編程教學(xué)目標(biāo)l熟悉熟悉 MATLAB 的編程環(huán)境的編程環(huán)境l掌握掌握 MATLAB 的變量類(lèi)型的變量類(lèi)型l掌握掌握 MATLAB 中的流程控制語(yǔ)句中的流程控制語(yǔ)句l了解了解 MATLAB 中的錯(cuò)誤處理中的錯(cuò)誤處理l了解了解 MATLAB 程序調(diào)試方法程序調(diào)試方法l了解了解 MATLAB 代碼優(yōu)化方法代碼優(yōu)化方法教學(xué)內(nèi)容lM文本文件介紹文本文件介紹 l函數(shù)流程控制函數(shù)流程控制 l函數(shù)變量函數(shù)變量 lMATLAB 編程錯(cuò)誤處理編程錯(cuò)誤處理 l調(diào)試程序調(diào)試程序 l優(yōu)化程序優(yōu)化程序 M文本文件介紹l選擇HOME | New | Script選項(xiàng)進(jìn)入文本編輯器界面建立新的M文件M文本文件介

2、紹（1）在軟件操作界面選擇HOME|Open（2）在命令窗口中輸入edit+文件名lMATLAB中有大量的函數(shù)，包括： 內(nèi)建函數(shù)（C語(yǔ)言編寫(xiě)） 自帶函數(shù)（M文件）編輯已有的M文件M文件的分類(lèi)函數(shù)functions腳本script 函數(shù)式M文件和腳本式M文件都是以.m作為擴(kuò)展名的文本文件，在文本編輯器中創(chuàng)建文件。二者在語(yǔ)法和使用上略有區(qū)別。腳本l腳本式 M文件可包含MATLAB的各種命令，類(lèi)似DOS系統(tǒng)中的批處理文件l腳本文件的運(yùn)行：（1）EDITOR|RUN（2）在命令窗口中直接鍵入該M文件的文件名（3）運(yùn)行腳本文件時(shí)，需要將腳本所在的目錄設(shè)置為當(dāng)前工作目錄。腳本例：建立例：建立一個(gè)腳本一個(gè)腳

3、本M文件將變量文件將變量a, b的值互換，然后運(yùn)行的值互換，然后運(yùn)行該腳本文件該腳本文件。（1）首先建立腳本文件并以exch.m存盤(pán)clear;a=1:10;b=11 12 13 14;15 16 17 18;c=a;a=b;b=c;ab腳本（2）然后在MATLAB的命令窗口中輸入exch，將會(huì)執(zhí)行該命令文件，輸出為：a = 11 12 13 14 15 16 17 18b = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10函數(shù)l函數(shù)式函數(shù)式M文件文件 function 返回變量列表=函數(shù)名(輸入變量列表) 注釋說(shuō)明語(yǔ)句段 函數(shù)體第一行為function語(yǔ)句； function后定義函數(shù)名和輸入輸出

4、參數(shù)，函數(shù)被調(diào)用時(shí)按此格式執(zhí)行；文件名必須與函數(shù)名一一對(duì)應(yīng)；函數(shù)執(zhí)行完后，只保留返回結(jié)果，不保留中間過(guò)程；函數(shù)例例 ：建立：建立一個(gè)函數(shù)一個(gè)函數(shù)M文件將變量文件將變量a, b的值互換，然后在的值互換，然后在命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件。（1）建立函數(shù)文件并以fexch.m存盤(pán) functiona,b=fexch(a,b) c=a;a=b;b=c;函數(shù)輸出結(jié)果：x = 11 12 13 14 15 16 17 18y = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10在MATLAB的命令窗口中調(diào)用該函數(shù)文件：clear;x=1:10;y=11 12 13 14;15 16 17 18;

5、 %輸入?yún)?shù)，也就是給函數(shù)fexch(a,b)中的形參a,b賦具體值x,y=fexch(x,y) %調(diào)用函數(shù)fexch()函數(shù)與腳本函數(shù)函數(shù)l既有輸入?yún)?shù)，又有輸出參數(shù)l函數(shù)中的變量（除特殊聲明外）都是局部變量l函數(shù)名必須與文件名相同l函數(shù)被調(diào)用時(shí)，MATLAB會(huì)為它開(kāi)辟臨時(shí)工作空間，當(dāng)執(zhí)行完函數(shù)或return命令時(shí)結(jié)束函數(shù)的運(yùn)行，返回輸出值，同時(shí)清空臨時(shí)工作空間。腳本腳本l不用輸入?yún)?shù)，也沒(méi)有輸出參數(shù)l腳本中的變量都是全局變量l文件名任意指定l在函數(shù)中調(diào)用腳本文件，等價(jià)于在函數(shù)中將腳本文件的內(nèi)容粘貼在調(diào)用的位置。變量類(lèi)型MATLAB中的特殊變量中的特殊變量變量類(lèi)型nargin的用法的用法lf

6、unctiona,b,c=example(x1,x2,x3,x4)la=0;b=0;lif(nargin=1)lc=x1;lelseif (nargin=2)l c=3;lelseif(nargin2)l c=5;lendnargout的用法的用法lfunctiona,b,n=fexch(a,b)lif(nargout=3)l n=5;l c=a;a=b;b=c;lend變量作用域l函數(shù)內(nèi)部定義的變量均為局部變量，如果需要使用全局變量，則應(yīng)當(dāng)使用命令global定義，并且在任何使用該全局變量的函數(shù)中都應(yīng)加以定義。l定義全局變量時(shí)，變量之間必須用空格分隔，不能以逗號(hào)分隔。程序控制結(jié)構(gòu)l順序結(jié)構(gòu)順

7、序結(jié)構(gòu) l循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu) l選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)l其他流程控制函數(shù)其他流程控制函數(shù) 順序結(jié)構(gòu)l順序結(jié)構(gòu)程序在編譯時(shí)，按照程序的物理位置順序執(zhí)行，這種程序容易編制，但是結(jié)構(gòu)單一，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有限。 x=12;y=6;z=18;sum=x+y+z;sub=x-y-z 將以上程序以文件名sequence.m保存并在命令窗口中輸入sequence,并按Enter鍵確認(rèn)，輸出結(jié)果：sum=36sun=-12循環(huán)結(jié)構(gòu)lfor 語(yǔ)句語(yǔ)句 for 循環(huán)變量 = 表達(dá)式1:表達(dá)式2：表達(dá)式3 執(zhí)行代碼塊 end 以表達(dá)式1的值為起點(diǎn)，表達(dá)式2的值為步長(zhǎng)，表達(dá)式3的值為終點(diǎn)。 for 語(yǔ)句一定要有end結(jié)束標(biāo)志；

8、 循環(huán)語(yǔ)句中要用“；”防止中間結(jié)果的輸出； 書(shū)寫(xiě)時(shí)采用鋸齒結(jié)構(gòu)以增加可讀性；循環(huán)結(jié)構(gòu)例 已知當(dāng)n=100時(shí)，求y的值。程序如下：程序如下：y=0;n=100;for i=1:n y=y+1/i/i;endy運(yùn)行結(jié)果如下：運(yùn)行結(jié)果如下：y = 1.6350循環(huán)結(jié)構(gòu)l求求mysum=0; for i=1:1:100 mysum=mysum+i; end; mysum循環(huán)結(jié)構(gòu)lwhile 語(yǔ)句語(yǔ)句 將相同的代碼塊執(zhí)行多次，但是次數(shù)并不預(yù)先指定，當(dāng) while 的條件表達(dá)式為真時(shí)，執(zhí)行代碼塊，直到條件表達(dá)式為假。while 語(yǔ)句結(jié)構(gòu)：while 條件表達(dá)式 執(zhí)行代碼塊end 循環(huán)結(jié)構(gòu)mysum=0;i

9、=1; while (i=100) mysum=mysum+i; i=i+1; end mysum 例：求循環(huán)結(jié)構(gòu)function output=function3(p,n)num=1;result1=1;tmp1=1;result2=1;tmp2=1;while numA(3)&A(1)+A(3)A(2)&A(2)+A(3)A(1) p=( A(1)+A(2)+A(3)/2; s=sqrt(p*(p-A(1)*(p-A(2)*(p-A(3); disp(s); else disp(不能構(gòu)成一個(gè)三角形。) end運(yùn)行結(jié)果如下：請(qǐng)輸入三角形的三條邊：6 8 10 24選擇結(jié)構(gòu)l當(dāng)

10、判斷包含多個(gè)選擇時(shí)，可以采用當(dāng)判斷包含多個(gè)選擇時(shí)，可以采用elseif 語(yǔ)句，結(jié)構(gòu)為：語(yǔ)句，結(jié)構(gòu)為：if 表達(dá)式1 執(zhí)行代碼塊1elseif 表達(dá)式2 執(zhí)行代碼塊2elseif .else 執(zhí)行代碼塊endl其中可以包含任意多個(gè)其中可以包含任意多個(gè) elseif 語(yǔ)句。語(yǔ)句。 2022年5月10日第35頁(yè)選擇結(jié)構(gòu)l例：輸入一個(gè)字符，若為大寫(xiě)字母則輸出其后繼字符，例：輸入一個(gè)字符，若為大寫(xiě)字母則輸出其后繼字符，若為小寫(xiě)字母則輸出其前導(dǎo)字符，若為數(shù)字字符則輸若為小寫(xiě)字母則輸出其前導(dǎo)字符，若為數(shù)字字符則輸出其對(duì)應(yīng)的數(shù)值，若為其他字符則原樣輸出出其對(duì)應(yīng)的數(shù)值，若為其他字符則原樣輸出。c=input(請(qǐng)

11、輸入一個(gè)字符請(qǐng)輸入一個(gè)字符,s);if c=A&c=a&c=0&c=9 disp(abs(c)-abs(0);else disp(c);end選擇結(jié)構(gòu)lswitch-case-otherwiseswitch 表達(dá)式 case 值1 執(zhí)行代碼塊1; case 值2 執(zhí)行代碼塊2; . case 值n 執(zhí)行代碼塊n; otherwise 執(zhí)行代碼塊end選擇結(jié)構(gòu)例：某商場(chǎng)對(duì)顧客所購(gòu)買(mǎi)的商品實(shí)行打折銷(xiāo)售，標(biāo)準(zhǔn)如下例：某商場(chǎng)對(duì)顧客所購(gòu)買(mǎi)的商品實(shí)行打折銷(xiāo)售，標(biāo)準(zhǔn)如下（商品價(jià)格用（商品價(jià)格用price來(lái)表示）：來(lái)表示）： price500 沒(méi)有折扣沒(méi)有折扣 500 price100

12、0 5折扣折扣 1000 price2500 8折扣折扣 2500 price5000 10折扣折扣 5000 price 14折扣折扣求所銷(xiāo)售商品的實(shí)際銷(xiāo)售價(jià)格。求所銷(xiāo)售商品的實(shí)際銷(xiāo)售價(jià)格。選擇結(jié)構(gòu)price=input(請(qǐng)輸入商品價(jià)格請(qǐng)輸入商品價(jià)格:);pricec=fix(price/500)switch c case 0 rate=0; case 1 rate=5/100; case 2 rate=8/100; case 3 rate=8/100; case 4 rate=8/100;case 5 rate=10/100; case 6 rate=10/100; case 7 rate

13、=10/100; case 8 rate=10/100; case 9 rate=10/100; otherwise rate=14/100;endprice=price*(1-rate)其他流程控制函數(shù) continue：continue 語(yǔ)句通常用在循環(huán)控制中，用于結(jié)束當(dāng)次循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行下一次循環(huán)，但是不結(jié)束當(dāng)前循環(huán)。一般 continue 語(yǔ)句與 if 語(yǔ)句相結(jié)合，當(dāng)滿(mǎn)足一定的條件時(shí)，執(zhí)行 continue 語(yǔ)句。break：用于循環(huán)控制，中斷當(dāng)前循環(huán)。 break 用于跳出當(dāng)前循環(huán)，不再執(zhí)行該循環(huán)的任何操作。return：結(jié)束該程序的執(zhí)行，返回到調(diào)用函數(shù)或者鍵盤(pán)其他流程控制函數(shù)l中斷命

14、令中斷命令 break例：雞兔同籠，頭有36，腳共100，求雞兔各多少？i=1;while i if rem(100-i*2,4)=0&(i+(100-i*2)/4)=36 break; end i=i+1;endchicken=irabit=(100-2*i)/4其他流程控制函數(shù)lcontinue語(yǔ)句語(yǔ)句function output=function5(x,n)num=1;while num=n x_tmp=rand(1)*x; if x_tmp0.8*x continue; else output(num)=x_tmp; num=num+1; end end其他流程控制函數(shù)ltr

15、ycatchend語(yǔ)句語(yǔ)句 trycatch 語(yǔ)句可以包容程序運(yùn)行中的錯(cuò)誤，并返回錯(cuò)誤類(lèi)型try 運(yùn)行代碼塊1catch 運(yùn)行代碼塊2endlasterr 首先執(zhí)行語(yǔ)句段1，如果在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，則將錯(cuò)誤信息賦給lasterr變量，并放棄該段語(yǔ)句，轉(zhuǎn)而執(zhí)行語(yǔ)句段2中的語(yǔ)句。人機(jī)交互語(yǔ)句l echo語(yǔ)句 echo on 打開(kāi)命令式文件的回應(yīng)命令； echo off 關(guān)閉回應(yīng)命令； echo file on 使file文件的命令在執(zhí)行中被顯示； echo file off 關(guān)閉file文件的命令執(zhí)行中的回應(yīng)； echo on all 顯示所有執(zhí)行文件的執(zhí)行過(guò)程； echo off all 關(guān)閉

16、所有執(zhí)行文件的回應(yīng)顯示；人機(jī)交互語(yǔ)句l用戶(hù)輸入提示命令用戶(hù)輸入提示命令 input 用來(lái)提示用戶(hù)從鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)、字符串用來(lái)提示用戶(hù)從鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)、字符串或表達(dá)式，并接收輸入值?；虮磉_(dá)式，并接收輸入值。r=input(How many apples:)How many apples:2r = 2人機(jī)交互語(yǔ)句l keyboard 暫停執(zhí)行程序并等待鍵盤(pán)輸入狀態(tài)，處理完畢后，鍵入return并回車(chē)，程序?qū)⒗^續(xù)運(yùn)行，通常用來(lái)對(duì)程序調(diào)試及在程序中修改變量。l pause pause暫停程序，等待回應(yīng)； pause(n)等待n秒后繼續(xù)執(zhí)行； pause on 顯示并執(zhí)行pause命令； pause off

17、 顯示但不執(zhí)行pause命令。 程序調(diào)試l語(yǔ)法錯(cuò)誤 發(fā)生在程序代碼的解釋過(guò)程中，一般有函數(shù)參數(shù)輸入類(lèi)型有誤或矩陣運(yùn)算階數(shù)不符等情況。l執(zhí)行錯(cuò)誤 發(fā)生在程序運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)溢出或死循環(huán)等引起，錯(cuò)誤與程序有關(guān)，較難發(fā)現(xiàn)。程序調(diào)試l直接調(diào)試法直接調(diào)試法 l利用調(diào)試工具利用調(diào)試工具l采用命令行調(diào)試程序 l采用調(diào)試界面調(diào)試程序 直接調(diào)試法（1）通過(guò)分析后，將可能出錯(cuò)的語(yǔ)句后面的分號(hào)（;）刪除，將結(jié)果顯示在命令窗口中，與預(yù)期值進(jìn)行比較；（2）利用函數(shù) disp 顯示中間變量的值；（3）在程序中的適當(dāng)位置添加 keyboard 指令。當(dāng) MATLAB 執(zhí)行至此處時(shí)將暫停，等待用戶(hù)反應(yīng)。（4）在調(diào)試一個(gè)單獨(dú)的函數(shù)時(shí)，可以將函數(shù)改寫(xiě)為腳本文件，此時(shí)可以直接對(duì)輸入?yún)?shù)賦值，然后以腳本方式運(yùn)行該 M 文件，這樣可以保存中間變量，在運(yùn)行完成后，可以查看中間變量