第四章 MATLAB程序設(shè)計

第四章MATLAB程序設(shè)計4.1腳本文件和函數(shù)文件4.2程序控制結(jié)構(gòu)4.3文件操作4.4程序調(diào)試§4.1腳本文件和函數(shù)文件4.1.1M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(diào)用方式的不同分為兩類：腳本文件(ScriptFile)和函數(shù)文件(FunctionFile)。4.1.2M文件的基本格式M函數(shù)文件的基本格式： 函數(shù)聲明行

H1行(用%開頭的注釋行)

在線幫助文本(用%開頭)

編寫和修改記錄(用%開頭)

函數(shù)體

4.1.3腳本文件

(1)腳本文件中的命令格式和前后位置，與在命令窗口中輸入的沒有任何區(qū)別。

(2)MATLAB在運行腳本文件時，只是簡單地按順序從文件中讀取一條條命令，送到MATLAB命令窗口中去執(zhí)行。

(3)與在命令窗口中直接運行命令一樣，腳本文件運行產(chǎn)生的變量都是駐留在MATLAB的工作空間(workspace)中，可以很方便地查看變量，除非用clear命令清除；腳本文件的命令也可以訪問工作空間的所有數(shù)據(jù)，因此要注意避免變量的覆蓋而造成程序出錯。例4-1使用腳本文件畫花瓣圖%腳本程序%花瓣圖theta=-pi:0.01:pi;rho(1,:)=2*sin(5*theta).^2;rho(2,:)=cos(10*theta).^3;rho(3,:)=sin(theta).^2;rho(4,:)=5*cos(3.5*theta).^3;fork=1:4

polar(theta,rho(k,:))pauseend4.1.4函數(shù)文件函數(shù)的使用與其它高級語言相似，MATLAB提供的各種工具幾乎都是以函數(shù)的形式給出的。我們知道，MATLAB的各個工具箱都是集成了相當(dāng)多的專用函數(shù)而形成的。函數(shù)文件的特點：(1)第一行總是以“function”引導(dǎo)的函數(shù)聲明行；

函數(shù)聲明行的格式：

function[輸出變量列表]=函數(shù)名(輸入變量列表)

(2)函數(shù)文件在運行過程中產(chǎn)生的變量都存放在函數(shù)本身的工作空間；(3)當(dāng)文件執(zhí)行完最后一條命令或遇到“return”命令時，就結(jié)束函數(shù)文件的運行，同時函數(shù)工作空間的變量就被清除；(4)函數(shù)的工作空間隨具體的M函數(shù)文件調(diào)用而產(chǎn)生，隨調(diào)用結(jié)束而刪除，是獨立的、臨時的，在MATLAB運行過程中可以產(chǎn)生任意多個臨時的函數(shù)空間。例建立一個求平均值函數(shù)functiony=average(x)%求向量元素的平均值%average(x)x表示的是向量元素的值%如果沒有輸入向量，程序?qū)⒊鲥e[mn]=size(x);if(~((m==1)|(n==1))|(m==1&n==1))

error('Inputmustbevector')end%計算y=sum(x)/length(x);從上述的函數(shù)我們可以對函數(shù)的結(jié)構(gòu)有一個大致的了解，一個函數(shù)M文件一般由函數(shù)定義行、函數(shù)體、函數(shù)說明、注釋構(gòu)成。1、函數(shù)定義行函數(shù)M文件的第一行要求用關(guān)鍵字“function”把該文件定義為函數(shù)，并指定函數(shù)的名字，該名字必須與存盤的文件名相同。同時這一句也定義了輸入與輸出參數(shù)。

2．函數(shù)體函數(shù)體是函數(shù)的主體部分，它完成了函數(shù)的主要功能，包括運算、賦值操作、作圖等MATLAB的程序代碼。

3．函數(shù)說明函數(shù)說明是對本函數(shù)完成功能的簡要說明，通常當(dāng)某個函數(shù)過于復(fù)雜時我們要給出函數(shù)說明以方便別的使用者使用。4．注釋注釋是夾雜在函數(shù)體中的語句，它以％開頭，出現(xiàn)％的行，％后的語句均為注釋性的，它的作用是方便別的程序員、用戶使用，類似函數(shù)說明?！?.2程序控制結(jié)構(gòu)for、while循環(huán)結(jié)構(gòu)if-else-end分支結(jié)構(gòu)switch-case結(jié)構(gòu)try-catch結(jié)構(gòu)4.2.1for、while循環(huán)結(jié)構(gòu)1、for語句

for循環(huán)允許一組命令以固定的和預(yù)定的重復(fù)次數(shù)重復(fù)執(zhí)行，

for語句的語法如下：

for變量=（初始值：增量：終止值）運算指令

end

說明：增量值默認(rèn)取值為1，也可以自己定義增量值，增量值可以小于零。當(dāng)增量值大于零時，程序?qū)⒃诖笥诮K止值時終止。例4-2使用for...end循環(huán)的array向量編程求出1+3+5...+100的值計算結(jié)果為:sum=2500程序說明：循環(huán)變量為n，n對應(yīng)為向量1:2:100，循環(huán)次數(shù)為向量的列數(shù)，每次循環(huán)n取一個元素。2、while語句另外一個常用的循環(huán)語句就是while循環(huán)，其語法為：while表達式循環(huán)體end其執(zhí)行方式為：若表達式為真，則執(zhí)行循環(huán)體的內(nèi)容，執(zhí)行完成后再判斷表達式是否為真，若不是則跳出循環(huán)體，向下繼續(xù)執(zhí)行。例4-3計算1+3+5...+100的值。sum=2500n=101程序分析：可以看出while...end循環(huán)的循環(huán)次數(shù)由表達式來決定，當(dāng)n=101就停止循環(huán)。4.2.2if、switch條件分支結(jié)構(gòu)1、if，else，elseif語句if用來檢查邏輯運算、邏輯函數(shù)、邏輯變量等邏輯表達式的真假，若為真則執(zhí)行接下來的指令或運算。其基本語法為：if邏輯表達式執(zhí)行語句end例如，如下的程序?qū)⒔o向量a賦值。fori=1:6

a(i)=i;ifi>3

a(i)=6-i;endendMATLAB還可以執(zhí)行多項條件，其語法為

if條件式1

語句段1

elseif

條件式2

語句段2 ... else

語句段n+1

end例

為下式編寫賦值程序

ifx>0y=x+1;elseifx==0y=x;elsey=x+1;End例4-4輸入一個字符，若為小寫字母，輸出其后繼，若大寫，輸出其對應(yīng)小寫字母，若數(shù)字，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)值，其他字符原樣輸出2、switch語句

switch表達式

case表達式1

語句段1

case表達式2

語句段2 ... otherwise

語句段n

end說明：(1)將switch表達式依次與case后面的表達式進行比較，如果表達式1不滿足，則與下一個表達式2比較，如果都不滿足則執(zhí)行otherwise后面的語句段n；一旦開關(guān)表達式與某個表達式相等，則執(zhí)行其后面的語句段。(2)switch表達式只能是標(biāo)量或字符串。例4-5某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下(商品價格用price來表示)

例建立如下矩陣思考題寫程序，判斷一年是否為閏年符合下面兩條件之一：1、能被4整除，不能被100整除2、能被4整除，不能被400整除4.3文件操作4.3.1文件的打開與關(guān)閉

1.打開文件

fopen函數(shù)的調(diào)用格式為：

Fid=fopen(文件名，打開方式)2.關(guān)閉文件調(diào)用格式為：

Sta=fclose(Fid)

4.3.2二進制文件讀寫操作

1.讀二進制文件

fread

函數(shù)可以讀取二進制文件的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入矩陣。其調(diào)用格式為：

[A,COUNT]=fread(Fid,size,precision)2.寫二進制文件

fwrite

函數(shù)按照指定的數(shù)據(jù)精度將矩陣中的元素寫入到文件中。其調(diào)用格式為：

COUNT=fwrite(Fid,A,precision)

4.3.3文本文件讀寫操作

1.讀文本文件

fscanf

函數(shù)可以讀取文本文件的內(nèi)容，并按指定格式存入矩陣。其調(diào)用格式為：

[A,COUNT]=fscanf(Fid,format,size)2.寫文本文件

fprintf

函數(shù)可以將數(shù)據(jù)按指定格式寫入到文本文件中。其調(diào)用格式為：

COUNT=fprintf(Fid,format,A)

4.3.4數(shù)據(jù)文件定位

fseek函數(shù)用于定位文件位置指針，其調(diào)用格式為：

status=fseek(Fid,offset,origin)

ftell函數(shù)返回文件指針的當(dāng)前位置，其調(diào)用格式為：

position=ftell(Fid)

例

分析下列程序執(zhí)行后，four、position和three三個變量的值。a=1:5;Fid=fopen('fdat.bin','w');%以寫方式打開文件fdat.binfwrite(Fid,a,'int16');%將a的元素以雙字節(jié)整型寫入文件fdat.binstatus=fclose(Fid);Fid=fopen('fdat.bin','r');%以讀數(shù)據(jù)方式打開文件fdat.binstatus=fseek(Fid,6,'bof');%將文件指針從開始位置向尾部移動6個字節(jié)four=fread(Fid,1,'int16');%讀取第4個數(shù)據(jù)，并移動指針到下一個數(shù)據(jù)position=ftell(Fid);%ftell的返回值為8status=fseek(Fid,-4,'cof');%將文件指針從當(dāng)前位置往前移動4個字節(jié)three=fread(Fid,1,'int16');%讀取第3個數(shù)據(jù)status=fclose(Fid);4.4程序調(diào)試MATLAB提供了M文件的調(diào)試功能，可以對M文件進行調(diào)試。MATLAB的調(diào)試功能幫助用戶確定MATLAB程序代碼中的錯誤，可以在函數(shù)運行期間的任何時刻用調(diào)試查看MATLAB工作區(qū)的變量值，查看函數(shù)調(diào)用的棧管理，以及逐行的運行M文件。調(diào)試為用戶提供了命令行交互式接口，可以通過命令窗口的菜單進行操作。

一般調(diào)試方法利用MATLAB的調(diào)試器Debugger，可以幫助發(fā)現(xiàn)和更正兩類錯誤----語法錯誤(Syntaxerrors)和運行錯誤(Runtimeerrors)。前者主要包括函數(shù)名拼寫和括號遺漏等錯誤。后者常是算法錯誤，而在語法上是正確的。這類錯誤會導(dǎo)致不正確的錯誤結(jié)果，而此時所有函數(shù)的工作區(qū)間已經(jīng)消失，所以調(diào)試的難度較高。一般情況下我們可以使用下面幾種方法來檢測運行錯誤。A在M文件中，加入keyboard語句，該語句可以設(shè)置程序的斷點。此時，我們可以檢測或者改變工作空間中的任何變量。程序會顯示“K>”的提示號。如果要繼續(xù)執(zhí)行程序，可以輸入return指令并按下回車鍵B在M文件中，刪除某些語句后面的分號，迫使從文件輸入一些中間計算結(jié)果，我們就可以據(jù)此發(fā)現(xiàn)可能的語法錯誤。C使用MATLAB的調(diào)試