MATLAB程序設計（行業(yè)經(jīng)驗）

1、四川理工學院數(shù)學系 柏宏斌 制作 版權所有2008年11月Matlab 軟件應用與開發(fā)1沐風書屋e第3章 MATLAB程序設計3.1 M文件3.2 程序控制結構3.3 函數(shù)文件3.4 程序舉例3.5 程序調試2沐風書屋e3.1 M文件3.1.1 M文件概述 用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。M文件可以根據(jù)調用方式的不同分為兩類： 命令（腳本）文件(Scripts File) 函數(shù)文件(Function File)。3沐風書屋e在主程序里調用子程序function main()f=input(Input Fahrenheit temperature：)t=f222c(f)function

2、 c=f222c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdg%djglkdjlgkdjflgkjd%sdfgdgc=5*(f-32)/9;4沐風書屋e例3-1 分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f轉換為攝氏溫度c。程序1： 首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盤。clear; %清除工作空間中的變量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口中輸入f2c，將會執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.77785沐風書屋e程序

3、2： 首先建立函數(shù)文件f2c.m。function c=f2c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdgc=5*(f-32)/9; 然后在MATLAB的命令窗口調用該函數(shù)文件。clear;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y) 輸出情況為：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.11116沐風書屋e3.1.2 M文件的建立與打開 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。1建立新的M文件 建立

4、新的M文件，啟動MATLAB文本編輯器有3種方法： (1) 菜單操作: 從MATLAB主窗口的File菜單中選擇New菜單項，再選擇M-file命令，屏幕上將出現(xiàn)MATLAB 文本編輯器窗口。 (2) 命令操作: 在MATLAB命令窗口輸入命令edit，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。 (3) 命令按鈕操作: 單擊MATLAB主窗口工具欄上的New M-File命令按鈕，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。7沐風書屋e2打開已有的M文件 打開已有的M文件，也有3種方法： (1) 菜單操作:從MATLAB主窗口的File菜單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)O

5、pen對話框，在Open對話框中選中所需打開的M文件。在文檔窗口可以對打開的M文件進行編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。 (2) 命令操作:在MATLAB命令窗口輸入命令：edit 文件名，則打開指定的M文件。 (3) 命令按鈕操作:單擊MATLAB主窗口工具欄上的Open File命令按鈕，再從彈出的對話框中選擇所需打開的M文件。8沐風書屋e3.2 程序控制結構3.2.1 順序結構1數(shù)據(jù)的輸入 從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來進行，該函數(shù)的調用格式為： A=input(提示信息，選項)； 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)。 如果在input函數(shù)調用時采用s選

6、項，則允許用戶輸入一個字符串。例如，想輸入一個人的姓名，可采用命令： xm=input(Whats your name?,s);9沐風書屋e2數(shù)據(jù)的輸出 MATLAB提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有disp函數(shù)，其調用格式為 disp(輸出項) 其中輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。10沐風書屋e 例3-2 輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。 程序如下： x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);11沐風書屋e例3-3 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。程序

7、如下：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);12沐風書屋e3程序的暫停 暫停程序的執(zhí)行可以使用pause函數(shù)，其調用格式為： pause(n) %延遲n秒 pause %省略延遲時間，直接使用，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。 若要強行中止程序的運行可使用如下命令： Ctrl+C13沐風書屋e3.2.2 選擇結構1if語句 在MATLAB中，if語句有3種格式。 (

8、1) 單分支if語句： if 條件 語句組 end 當條件成立時，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。14沐風書屋e (2) 雙分支if語句： if 條件 語句組1 else 語句組2 end 當條件成立時，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。15沐風書屋e 例3-4 計算分段函數(shù)的值。 程序如下：x=input(請輸入x的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(abs(c)-abs(0); else disp(c); end18沐風書屋e2switch語句 sw

9、itch語句根據(jù)表達式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式為： switch 表達式 case 表達式1 語句組1 case 表達式2 語句組2 case 表達式m 語句組m otherwise 語句組n end 當表達式的值等于表達式1的值時，執(zhí)行語句組1，當表達式的值等于表達式2的值時，執(zhí)行語句組2，當表達式的值等于表達式m的值時，執(zhí)行語句組m，當表達式的值不等于case所列的表達式的值時，執(zhí)行語句組n。當任意一個分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的下一句。19沐風書屋e例3-6 某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用price來表示)： price20

10、0 沒有折扣 200price500 3%折扣 500price1000 5%折扣 1000price2500 8%折扣 2500price sans = 39 48 57 6628沐風書屋e2while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)。29沐風書屋e 例3-11 從鍵盤輸入若干個數(shù)，當輸入0時結束輸入，求這些數(shù)的平均值和它們之和。程序如下：Sum=0;Cnt=0;Val=input(Enter a number (end in 0):);while (Val

11、=0) Sum=Sum+Val; Cnt=Cnt+1; Val=input(Enter a number (end in 0):);endif (Cnt 0) Sum Mean=Sum/Cntend30沐風書屋e3break語句和continue語句 與循環(huán)結構相關的語句還有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。當在循環(huán)體內執(zhí)行到該語句時，程序將跳出循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句。 continue語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。當在循環(huán)體內執(zhí)行到該語句時，程序將跳過循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。31沐風書屋e例3-1

12、2 求100，200之間第一個能被21整除的整數(shù)。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn32沐風書屋e4循環(huán)的嵌套 如果一個循環(huán)結構的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結構，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結構。 例3-13 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)。for m=1:500 s=0; for k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k; end end if m=s disp(m); endend33沐風書屋e 3.3 函數(shù)文件3.3.1 函數(shù)文件

13、的基本結構 函數(shù)文件由function語句引導，其基本結構為： function 輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表) 注釋說明部分(不能有空行) 函數(shù)體語句 其中以function開頭的一行為引導行，表示該M文件是一個函數(shù)文件。 函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同，由字母開頭，包括字母、數(shù)字、下劃線，變量的長度不能超過系統(tǒng)函數(shù)namelengthmax 所規(guī)定的值(63)。名字不能與MATLAB預留關鍵字同（用iskeyword可列出所有的關鍵字） 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)。當輸出形參多于一個時，則應該用方括號括起來。34沐風書屋e 例3-14 編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面

14、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%2006年3月15日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;35沐風書屋e3.3.2 函數(shù)調用 函數(shù)調用的一般格式是： 輸出實參表=函數(shù)名(輸入實參表) 要注意的是，函數(shù)調用時各實參出現(xiàn)的順序、個數(shù)，應與函數(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。36沐風書屋e 例3-15 利用函數(shù)

15、文件，實現(xiàn)直角坐標(x,y)與極坐標(,)之間的轉換。 函數(shù)文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 調用tran.m的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調用，即一個函數(shù)可以調用別的函數(shù)，甚至調用它自身。 一個函數(shù)調用它自身稱為函數(shù)的遞歸調用。37沐風書屋e 上面問題也可以在如下test.m函數(shù)文件里調用子程序：funct

16、ion rho,the=testx=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rho;the; function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);38沐風書屋e 例3-16 利用函數(shù)的遞歸調用，求n！。 n!本身就是以遞歸的形式定義的： 顯然，求n!需要求(n-1)!，這時可采用遞歸調用。遞歸調用函數(shù)文件factor.m如下：function f=factor(n)if n=1 f=1;else f=factor(n-1)*n;

17、 %遞歸調用求(n-1)!end39沐風書屋e3.3.3 函數(shù)參數(shù)的可調性 在調用函數(shù)時，MATLAB用兩個永久變量nargin和nargout分別記錄調用該函數(shù)時的輸入實參和輸出實參的個數(shù)。只要在函數(shù)文件中包含這兩個變量，就可以準確地知道該函數(shù)文件被調用時的輸入輸出參數(shù)個數(shù)，從而決定函數(shù)如何進行處理。40沐風書屋e 例3-17 nargin用法示例。 函數(shù)文件examp.m：function fout=examp (a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2;end 命令文件

18、mydemo.m：x=1:3;y=1;2;3;examp(x)examp(x,y)examp(x,y,3)41沐風書屋e3.3.4 全局變量與局部變量 全局變量用global命令定義，格式為： global 變量名例3-18 全局變量應用示例。 先建立函數(shù)文件wadd.m，該函數(shù)將輸入的參數(shù)加權相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中輸入：global ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)42沐風書屋e3.4 程序舉例例3-19 猜數(shù)游戲。首先由計算機產(chǎn)生1,100之間的

19、隨機整數(shù)，然后由用戶猜測所產(chǎn)生的隨機數(shù)。根據(jù)用戶猜測的情況給出不同提示，如猜測的數(shù)大于產(chǎn)生的數(shù)，則顯示“High”，小于則顯示“Low”，等于則顯示“You won”，同時退出游戲。用戶最多可以猜7次。43沐風書屋e猜數(shù)游戲源代碼x=fix(1+rand(1)*(100-1); for i=1:7 y=input(請輸入你猜的數(shù)：); if y=x disp(You won) break; elseif yx disp(high) if i=7 disp(Game over!); end endend44沐風書屋e例3-20 Fibonacci數(shù)列定義如下：f1=1f2=1fn=fn-1+fn

20、-2 (n2)求Fibonacci數(shù)列的第20項。45沐風書屋eFibonacci數(shù)列源程序1：fibo_1.mfunction fn=fibo_1(n)if n=1 fn=1;elseif n=2 fn=1;else fn=fibo_1(n-1)+fibo_1(n-2);end46沐風書屋eFibonacci數(shù)列源程序1：fibo_2.mfunction fn=fibo_2(n)fn(1)=1;fn(2)=1;for i=3:n fn(i)=fn(i-1)+fn(i-2);end47沐風書屋eFibonacci數(shù)列求解主程序：Fibo_test.mn=input(請輸入要求的Fibonacci數(shù)列