MATLAB程式設(shè)計(jì)入門篇程式流程控制

MATLAB程序設(shè)計(jì)入門篇

程序流程控制16-1循環(huán)指令MATLAB提供兩種循環(huán)指令，一種是for循環(huán)（ForLoop），另一種是while循環(huán)（WhileLoop）。for循環(huán)的使用語法如下：for變數(shù)=向量, 表達(dá)式 end其中變量的值會被依次設(shè)定為向量的每一個元素值，來執(zhí)行介于for和end之間的表達(dá)式。另一種for循環(huán)的使用語法如下：for 變數(shù)=矩陣, 表達(dá)式 end此時變量的值會被依次設(shè)定為矩陣的每一個直行，來執(zhí)行介于for和end之間的表達(dá)式。while循環(huán)使用語法如下： while條件式 表達(dá)式； end程序流程控制之范例一下列for循環(huán)會產(chǎn)生一個長度為6的調(diào)和數(shù)列（HarmonicSequence）：范例16-1:forLoop01.m x=zeros(1,6); %變數(shù)x是一個1×6大小的零矩陣 fori=1:6 x(i)=1/i; end x %顯示x x= 1.00000.50000.33330.25000.20000.1667在上例中，矩陣x最初是一個1×6大小的零矩陣，在for循環(huán)中，變量i的值依次是1到6，因此矩陣x的第i個元素的值依次被設(shè)為1/i。我們接著可用分?jǐn)?shù)形式來顯示此數(shù)列： >>formatrat %使用分?jǐn)?shù)形式來顯式數(shù)值

>>disp(x)

11/21/31/41/51/6程序流程控制之范例二for循環(huán)可以是多層或巢狀式（Nested）的，在下例中即產(chǎn)生一個6×6的Hilbert矩陣h，其中為于第i列、第j行的元素為：范例16-2:forLoop02.m h=zeros(6); %變數(shù)x是一個6×6大小的零矩陣 fori=1:6 forj=1:6 h(i,j)=1/(i+j-1); end end formatrat %使用分?jǐn)?shù)形式來顯式所有數(shù)值 h %顯示h h= 11/21/31/41/51/6 1/21/31/41/51/61/7 1/31/41/51/61/71/8 1/41/51/61/71/81/9 1/51/61/71/81/91/10 1/61/71/81/91/101/11程序流程控制之范例三在下例中，for循環(huán)列出先前產(chǎn)生的Hilbert矩陣的每一直行的平方和：范例16-3:forLoop01.m formatshort %回到預(yù)設(shè)形式來顯式所有數(shù)值 fori=h disp(norm(i)^2); %印出每一行的平方和 End 1.4914 0.5118 0.2774 0.1787 0.1262 0.0944在上例中，由于h是一個矩陣，因此每一次i的值就是矩陣h的一直行的內(nèi)容。程序流程控制之范例四若要跳出for循環(huán)，可用break指令。例如，若要找出最小的n值，滿足n!>10100，可輸入如下：范例16-4:break01.m fori=1:1000 ifprod(1:i)>1e100 fprintf('%g!=%e>1e100\n',i,prod(1:i)); break; %跳出for循環(huán)

end end 70!=1.197857e+100>1e100

程序流程控制之范例五在一個循環(huán)內(nèi)若要直接跳至到此循環(huán)下一回合的執(zhí)行，可使用continue指令。范例16-5:continue01.m x=[1-23-45]; posTotal=0; fori=1:length(x) ifx(i)<0,continue;end %若x(i)小于零，跳到此循環(huán)的下一回合

posTotal=posTotal+x(i); end posTotal %顯示posTotal的值 posTotal= 9上述范例中，我們計(jì)算向量x的正元素的總和，因此只要遇到x(i)是負(fù)數(shù)，即可使用continue指令來直接跳到此循環(huán)的下一個回合來繼續(xù)執(zhí)行。Continue指令從MATLAB6.x才開始支持，若是使用MATLAB5.x，可用if–then–else來達(dá)到相同的功能。程序流程控制之范例六先前產(chǎn)生調(diào)和數(shù)列的例子，亦可用while循環(huán)改寫如下：范例16-6:while01.m x=zeros(1,6); i=1; whilei<=6 x(i)=1/i; i=i+1; end x %顯示x x= 1.00000.50000.33330.25000.20000.1667程序流程控制之范例七若要用while指令找出最小的n值，使得n!>10100，可輸入如下：范例16-7:while02.m n=1; whileprod(1:n)<1e100 n=n+1 end fprintf('%g!=%e>1e100\n',n,prod(1:n)); 70!=1.197857e+100>1e100與前述的for循環(huán)相同，在任何時刻若要跳出while循環(huán)，亦可使用break指令；若要跳到下一回合的while循環(huán)，也可以使用continue指令。無論是for或while循環(huán)，均會降低MATLAB的執(zhí)行速度，因此盡量使用向量化的運(yùn)算（VectorizedOperations）而盡量少用循環(huán)。break指令若用在多重循環(huán)中，每次只跳出包含break指令的最內(nèi)部循環(huán)。16-2條件指令MATLAB支持二種條件指令（BranchingCommand，或中譯成「分支指令」），一種是if-then-else條件指令，另一種是MATLAB在第五版之后開始支持的switch-case-otherwise條件指令，以下分述之。最常用的條件指令是if-then-else，其使用語法為： if 條件式 表達(dá)式一; else

表達(dá)式二; end當(dāng)條件式成立時，MATLAB將執(zhí)行表達(dá)式一，否則，就執(zhí)行表達(dá)式二。若不需使用表達(dá)式二，則可直接省略else和表達(dá)式二。程序流程控制之范例八在數(shù)值運(yùn)算的過程中，若變量值為NaN（即NotANumber）時，我們要立刻印出警告訊息，可輸入如下例：范例16-8:if01.m x=0/0; ifisnan(x) disp('Warning:NaNdetected!'); end Warning:Dividebyzero.

… Warning:NaNdetected!在上例中，第一個警告訊息是MATLAB自動產(chǎn)生的，第二個警告訊息則是我們的程序代碼產(chǎn)生的，其中isnan(x)可用于判斷x是否為NaN，若是，則傳回1（真），否則即傳回0（偽）。程序流程控制之范例九在下例中，我們可根據(jù)向量y的元素值為奇數(shù)或偶數(shù)，來顯示不同的訊息：范例16-9:if02.m y=[03416]; fori=1:length(y) ifrem(y(i),2)==0 fprintf('y(%g)=%giseven.\n',i,y(i)); else fprintf('y(%g)=%gisodd.\n',i,y(i)); end end y(1)=0iseven. y(2)=3isodd. y(3)=4iseven. y(4)=1isodd. y(5)=6iseven.上述的if-then-else為雙向條件，亦即程序只會執(zhí)行「表達(dá)式一」或「表達(dá)式二」，不會有第三種可能。程序流程控制之范例十MATLAB亦可執(zhí)行多向條件，若要進(jìn)行更多向的條件，只需一再重復(fù)elseif即可。例如，欲判斷y向量之元素是屬于3n、3n＋1、或3n+2，可輸入如下：范例16-10:if03.m y=[34592]; fori=1:length(y) ifrem(y(i),3)==0 fprintf('y(%g)=%gis3n.\n',i,y(i)); elseifrem(y(i),3)==1 fprintf('y(%g)=%gis3n+1.\n',i,y(i)); else fprintf('y(%g)=%gis3n+2.\n',i,y(i)); end end y(1)=3is3n. y(2)=4is3n+1. y(3)=5is3n+2. y(4)=9is3n. y(5)=2is3n+2.switch-case-otherwise指令MATLAB在第五版開始支持switch-case-otherwise的多向條件指令，其使用語法如下： switchexpression casevalue(1) statement(1) casevalue(2) statement(2) casevalue(n-1) statement(n-1) otherwise statement(n) end在上述語法中，expression為一數(shù)值或字符串，當(dāng)其值和value(k)相等時，MATLAB即執(zhí)行statement(k)并跳出switch指令。若expression不等于value(k)，k=1,2,…,n-1，則MATLAB會執(zhí)行statement(n)并跳出switch指令。程序流程控制之范例十一欲根據(jù)月份來判斷其季別，可輸入如下：范例16-11:switch01.m formonth=1:12 switchmonth case{3,4,5} season='Spring'; case{6,7,8} season='Summer'; case{9,10,11} season='Autumn'; case{12,1,2} season='Winter'; end fprintf('Month%d===>%s.\n',month,season); end Month1===>Winter. . . . . . . Month12===>Winter.程序流程控制之范例十二 如果expression是字符串，那么若要在case之后比對多個字符串，就必需使用字符串的異值數(shù)組（CellArreyofStrings）：范例16-12:switch02.m month={'Jan','Feb','Mar','Apr','May','Jun','Jul','Aug','Sep'}; fori=1:length(month) switchmonth{i} case{'Mar','Apr','May'} season='Spring'; case{'Jun','Jul','Aug'} season='Summer'; case{'Sep','Oct','Nov'} season='Autumn'; case{'Dec','Jan','Feb'} season='Winter'; end fprintf('%sis%s.\n',month{i},season); end程序流程控制之范例十二上述范例output如下: JanisWinter. FebisWinter. MarisSpring. AprisSpring. MayisSpring. JunisSummer. JulisSummer. AugisSummer. SepisAutumn.MATLAB的switch指令和C語言的switch指令略有差別：在C語言的switch敘述內(nèi)，每個case敘述需加上break以跳出該switch敘述，而在MATLAB則不必多此一舉。一般而言，switch–case–otherwise的執(zhí)行效率優(yōu)于if–then–else。LearningLoopsandLogic補(bǔ)充內(nèi)容Ex9_1Summingaserieswithaforloops=0;%setavariableto0sothat1/n^2canberepeatedlyaddedtoitN=10000;%settheupperlimitofthesumforn=1:N%startoftheloop%add1/n^2toseachtime,thenputtheanswerbackintoss=s+1/n^2;end%endoftheloopfprintf(’Sum=%g\n’,s)%printtheanswer%calculatethesumofthesquaresofthereciprocalsofthe%integersfrom1to10,000n=1:10000;sum(1./n.^2)Ex9_2ProductswithaforloopP=1;%setthefirsttermintheproductN=20;%settheupperlimitoftheproductforn=2:N%starttheloopatn=2becausewealreadyloadedn=1P=P*n;%multiplybyneachtimeandputtheanswerbackintoPendfprintf(’N!=%g\n’,P)%printtheanswerfactorial(20)gamma(21)Ex9_3Recursionrelationswithforloopsa(1)=1;%putthefirstelementintothearrayN=19;%thefirstoneisloaded,solet’sload19moreforn=1:N%starttheloopa(n+1)=(2*n-1)/(2*n+1)*a(n);%therecursionrelationenddisp(a)%displaytheresultingarrayofvaluesEx9_4Logicclear;

a=1;b=3;%Ifthenumberaispositivesetcto1;ifais0ornegative

setcto0ifa>0

c=1else

c=0end%ifeitheraorbisnon-negative,addthemtoobtainc;%otherwisemultiplyaandbtoobtaincifa>=0|b>=0%eithernon-negative

c=a+belse

c=a*b%otherwisemultiplythemtoobtaincendEx9_5Secantmethodclear;closeall;%************************************%Definethefunctionasaninlinefunction%************************************func=inline(’exp(-x)-x’,’x’);%Firstplotthefunctionx=0:.01:2;f=func(x);plot(x,f,’r-’,x,0*x,’b-’)%************************************%Fromtheplotthesolutionisnearx=.6%Secantmethodtosolvetheexp(-x)-x=0%Useaninitialguessofx1=0.6%************************************x1=0.6;%findf(x1)f1=func(x1);%findanearbysecondguessx2=0.99*x1;%setchk,theerror,to1soitwon’ttrigger%thewhilebeforetheloopstartschk=1;%starttheloopwhilechk>1e-8%findf(x2)f2=func(x2);%findthenewxfromthestraightlineapproximationandprintitxnew=x2-f2*(x2-x1)/(f2-f1)%findchktheerrorbyseeinghowcloselyf(x)=0isapproximatedchk=abs(f2);%loadtheoldx2andf2intox1andf1;thenputthenewxintox2x1=x2;f1=f2;x2=xnew;endEx9_6Usingfzerofunctionf=fz(x)%evaluatethefunctionfz(x)whose%rootsarebeingsoughtf=exp(-x)-x;%****************************************%Hereisthematlabcodethatusesfz.mtofind%azerooff(x)=0neartheguessx=.7%Notethatthe@signisusedtotellMatlabthat%thenameofanM-fileisbeingpassedintofzero%***************************************x=fzero(@fz,.7)寫一個MATLAB遞歸函式combine.m，其功能是可對輸入字符串進(jìn)行組合。例如，combine('abcd',2)所傳回的字符串矩陣是ab

ac

ad

bc

bd

cd

此字符串矩陣的每一列代表從輸入字符串任取兩個字符時，所有可能的組合。functionout=combine(obj,n)% out=combine(obj,n)returnscombinations% ofobjwithndistinct

elements.% Forinstance:combine([12345],2)orcombine('abcde',3).%

ifn==1|n==length(obj),% out=obj(:);% return;%endifn==1, out=o