《MATLAB基礎(chǔ)教程（第六版）（微課版）》ch06 MATLAB 編程

2024年11月22日第1頁(yè)第6章MATLAB編程MATLAB基礎(chǔ)教程（第六版）（微課版）教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容2024年11月22日第2頁(yè)教學(xué)目標(biāo)掌握MATLAB的腳本文件及其編輯和調(diào)試方法掌握MATLAB的程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)流程掌握MATLAB關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及函數(shù)操作掌握MATLAB中的流程控制語(yǔ)句了解MATLAB的程序調(diào)試方法2024年11月22日第3頁(yè)教學(xué)內(nèi)容腳本文件和編輯器程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)關(guān)系運(yùn)算符和邏輯變量邏輯運(yùn)算符和函數(shù)條件語(yǔ)句循環(huán)switch結(jié)構(gòu)調(diào)試MATLAB程序2024年11月22日第4頁(yè)腳本文件和編輯器（1/11）在MATLAB中，用戶(hù)可以使用兩種方法執(zhí)行運(yùn)算：

(1)在交互模式下，直接在命令窗口中輸入所有的命令。

(2)通過(guò)運(yùn)行腳本文件中所存儲(chǔ)的MATLAB程序。2024年11月22日第5頁(yè)腳本文件和編輯器（2/11）創(chuàng)建和使用腳本文件2024年11月22日第6頁(yè)腳本文件和編輯器（3/11）有效使用腳本文件

(1)腳本文件名必須滿(mǎn)足MATLAB為變量命名的約定。(2)為腳本文件賦予的名稱(chēng)不要與其所計(jì)算的變量名稱(chēng)相同。(3)為腳本文件賦予的名稱(chēng)要與MATLAB命令或者函數(shù)的名稱(chēng)都不相同。(4)在交互模式中，腳本文件所創(chuàng)建的所有變量都是全局變量。(5)函數(shù)文件所創(chuàng)建的變量是該函數(shù)的局部變量。用戶(hù)如果不必訪問(wèn)腳本文件中的所有變量，就需要考慮使用函數(shù)文件。這將避免用變量名“弄亂”工作空間，并將同時(shí)減少內(nèi)存需求。(6)在不使用文本編輯器打開(kāi)M-文件的情況下，用戶(hù)可以使用type命令來(lái)查看文件的內(nèi)容。2024年11月22日第7頁(yè)腳本文件和編輯器（4/11）有效使用命令行窗口和編輯器用戶(hù)可以使用鼠標(biāo)重新調(diào)整窗口的大小并移動(dòng)窗口，從而可以同時(shí)查看它們。如果沒(méi)有進(jìn)入編輯器，那么使用Alt-Tab組合鍵則可快速地在編輯器/調(diào)試器窗口和命令窗口之間來(lái)回切換。在命令窗口中，使用向上箭頭鍵檢索先前所輸入的腳本文件名，并且按Enter鍵執(zhí)行腳本文件。在修改了腳本文件之后，要確保在切換到命令窗口之前保存文件。用戶(hù)可以使用編輯器作為基本的文字處理器來(lái)編寫(xiě)包含有用戶(hù)腳本文件、結(jié)果和討論的簡(jiǎn)短報(bào)告，或者用以提供用戶(hù)對(duì)某一問(wèn)題的解答。2024年11月22日第8頁(yè)腳本文件和編輯器（5/11）調(diào)試腳本文件程序調(diào)試就是找出和刪除程序中“故障”或者錯(cuò)誤的過(guò)程。

(1)語(yǔ)法錯(cuò)誤(2)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤MATLAB錯(cuò)誤消息通常使用戶(hù)能夠找到語(yǔ)法錯(cuò)誤。檢查出運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，可以嘗試以下方法：

(1)總是使用簡(jiǎn)單問(wèn)題(其可以通過(guò)手算來(lái)檢驗(yàn)答案)來(lái)測(cè)試程序。

(2)刪除語(yǔ)句末尾的分號(hào)，用以顯示任何一個(gè)中間計(jì)算結(jié)果。

(3)使用編輯器的調(diào)試特性。2024年11月22日第9頁(yè)腳本文件和編輯器（6/11）編程風(fēng)格注釋部分（1）

在第一行中放置程序名和任何關(guān)鍵詞。（2）在第二行中放置創(chuàng)建的日期，以及創(chuàng)建者的姓名。（3）

每個(gè)輸入和輸出變量的變量名定義。（4）

程序中調(diào)用的每個(gè)用戶(hù)自定義函數(shù)名稱(chēng)。輸入部分：放置輸入數(shù)據(jù)和/或輸入函數(shù)，其允許輸入數(shù)據(jù)。計(jì)算部分

：放置計(jì)算。

輸出部分：放置那些以所需格式傳遞的輸出函數(shù)。2024年11月22日第10頁(yè)腳本文件和編輯器（7/11）記錄度量單位本書(shū)建議用戶(hù)為所有的輸入變量和輸出變量記錄度量單位，因?yàn)楹芏喙こ滔到y(tǒng)所出現(xiàn)的驚人失敗都源于用戶(hù)誤解了用于設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序輸入和輸出變量的單位。2024年11月22日第11頁(yè)腳本文件和編輯器（8/11）使用腳本文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可能會(huì)有一些應(yīng)用程序要求用戶(hù)頻繁地訪問(wèn)同一組數(shù)據(jù)。如果是這樣的話(huà)，用戶(hù)可以將數(shù)組中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)腳本文件之中。2024年11月22日第12頁(yè)腳本文件和編輯器（9/11）控制輸入和輸出MATLAB為從用戶(hù)獲取輸入以及為格式化輸出(執(zhí)行MATLAB命令而獲得的結(jié)果)提供了許多有用的命令。

命

令說(shuō)

明disp(A)顯示數(shù)組A的內(nèi)容，而不是數(shù)組的名稱(chēng)disp(‘text’)顯示單引號(hào)內(nèi)部的文本串Format控制屏幕輸出的顯示格式Fprintf執(zhí)行格式化的寫(xiě)入到屏幕或者寫(xiě)入到一個(gè)文件x=input('text')顯示單引號(hào)中的文本，等待用戶(hù)的鍵盤(pán)輸入，并且將輸入值存儲(chǔ)在x中x=input('text','s')顯示單引號(hào)中的文本，等待用戶(hù)的鍵盤(pán)輸入，并且將輸入作為字符串存儲(chǔ)在x中k=menu('title','option1','option2',...顯示菜單，該菜單的名稱(chēng)在字符串變量'title'中，并且菜單的選項(xiàng)是'option1'、'option2'等等2024年11月22日第13頁(yè)腳本文件和編輯器（10/11）用戶(hù)輸入input函數(shù)用以在屏幕上顯示文本，等待用戶(hù)從鍵盤(pán)輸入某些內(nèi)容，然后再將輸入內(nèi)容存儲(chǔ)在指定變量之中。2024年11月22日第14頁(yè)腳本文件和編輯器（11/11）腳本文件示例%程序Falling_Speed.m：繪制一個(gè)下落物體的速度圖形。%W.PalmIII于2004年3月1日創(chuàng)建。%%輸入變量：%tf=最終時(shí)間(單位為秒)%%輸出變量：%t=計(jì)算速度的時(shí)間數(shù)組(單位為秒)%v=速度數(shù)組(米/秒)%參數(shù)值：g=9.81;%以SI為單位的重力加速度%%輸入部分：tf=input('Enterthefinaltimeinseconds:');%%計(jì)算部分：dt=tf/500;t=[0:dt:tf];%創(chuàng)建一個(gè)有501個(gè)時(shí)間值的數(shù)組。v=g*t;%%輸出部分：plot(t,v),xlabel('Time(seconds)'),ylabel('Speed(meters/second)')2024年11月22日第15頁(yè)程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)（1/5）算法和控制結(jié)構(gòu)（1）順序運(yùn)算。（2）條件運(yùn)算。（3）迭代運(yùn)算(循環(huán))。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)（1）編寫(xiě)結(jié)構(gòu)化程序較容易。（2）為一個(gè)應(yīng)用編寫(xiě)的模塊(函數(shù))也可以用于其他的應(yīng)用。（3）調(diào)試結(jié)構(gòu)化程序較容易。（4）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)在團(tuán)隊(duì)環(huán)境中非常有效。（5）理解和修改結(jié)構(gòu)化程序較容易。2024年11月22日第16頁(yè)程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)（2/5）自頂向下的設(shè)計(jì)和程序文檔（1）簡(jiǎn)明地陳述問(wèn)題（2）指定程序所使用的數(shù)據(jù)。這就是“輸入”（3）指定程序所產(chǎn)生的信息。這就是“輸出”（4）通過(guò)手算或者計(jì)算器完成解決方案的步驟。如果需要的話(huà)，可以使用一個(gè)較簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)集（5）編寫(xiě)和運(yùn)行程序（6）用手算結(jié)果檢驗(yàn)程序的輸出（7）用輸入數(shù)據(jù)運(yùn)行程序，并且對(duì)輸出進(jìn)行一個(gè)真實(shí)性檢驗(yàn)（8）如果用戶(hù)在將來(lái)使用該程序作為一個(gè)通用工具，那么，用戶(hù)必須通過(guò)用一組合理的數(shù)據(jù)值來(lái)運(yùn)行它以進(jìn)行測(cè)試；并對(duì)結(jié)果進(jìn)行一個(gè)真實(shí)性檢驗(yàn)2024年11月22日第17頁(yè)程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)（3/5）自頂向下的設(shè)計(jì)和程序文檔結(jié)構(gòu)圖和流程圖通過(guò)使用以下方法實(shí)現(xiàn)有效的文檔記錄。（1）合適地選擇變量名，用以反映它們所代表的量。（2）在程序中使用注釋。（3）使用結(jié)構(gòu)圖。（4）使用流程圖。（5）通常在偽代碼中逐字地描述程序。2024年11月22日第18頁(yè)程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)（4/5）偽代碼

偽代碼是對(duì)實(shí)際計(jì)算機(jī)代碼的模仿。偽代碼可以為程序內(nèi)部的注釋提供根據(jù)。除了提供文檔記錄之外，偽代碼在編寫(xiě)詳細(xì)代碼之前對(duì)于一個(gè)程序輪廓所進(jìn)行的描述也很有用。查找故障參看6.1.4節(jié)2024年11月22日第19頁(yè)程序設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)（5/5）開(kāi)發(fā)大型程序（1）編寫(xiě)和測(cè)試各個(gè)模塊(單元測(cè)試階段)。（2）編寫(xiě)使用模塊的頂級(jí)程序(構(gòu)建階段)。（3）測(cè)試第一個(gè)完整的程序(alpha測(cè)試版階段)。（4）由內(nèi)部人員與熟悉和信任的外部用戶(hù)(這通常必須簽保密協(xié)議)測(cè)試最后的alpha測(cè)試版。2024年11月22日第20頁(yè)關(guān)系運(yùn)算符和邏輯變量（1/4）6個(gè)關(guān)系運(yùn)算符：

<小于，<=小于或者等于，>大于，

>=大于或者等于，==等于，~=不等于使用關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行比較的結(jié)果是0(如果比較是假)或者1(如果比較是真)，并且MATLAB可以使用這個(gè)結(jié)果作為一個(gè)變量。用于比較數(shù)組時(shí)，關(guān)系運(yùn)算符逐元素地比較數(shù)組。比較的數(shù)組必須具有相同的維數(shù)。唯一的例外是當(dāng)用戶(hù)比較一個(gè)數(shù)組和一個(gè)標(biāo)量的時(shí)候，這時(shí)MATLAB將數(shù)組中的所有元素分別與標(biāo)量進(jìn)行比較。關(guān)系運(yùn)算符也可以用于數(shù)組尋址。算術(shù)運(yùn)算符+、-、*、/和\的優(yōu)先級(jí)高于關(guān)系運(yùn)算符。關(guān)系運(yùn)算符之間的優(yōu)先級(jí)相等，并且MATLAB按照從左到右的順序計(jì)算它們的值。2024年11月22日第21頁(yè)關(guān)系運(yùn)算符和邏輯變量（2/4）logical類(lèi)當(dāng)使用關(guān)系運(yùn)算符(如x=(5>2))時(shí)，創(chuàng)建了一個(gè)邏輯變量(在此處就是x)。在MATLAB之前的版本中，logical是任何一個(gè)數(shù)值數(shù)據(jù)類(lèi)型的屬性?，F(xiàn)在，logical是一個(gè)第一類(lèi)數(shù)據(jù)類(lèi)型和一個(gè)MATLAB類(lèi)，所以logical現(xiàn)在等效于其他的第一類(lèi)類(lèi)型，如字符和單元數(shù)組。邏輯變量只可能有值1(真)和0(假)。2024年11月22日第22頁(yè)關(guān)系運(yùn)算符和邏輯變量（3/4）logical函數(shù)用戶(hù)可以使用關(guān)系和邏輯運(yùn)算符以及l(fā)ogical函數(shù)創(chuàng)建邏輯數(shù)組。logical函數(shù)返回一個(gè)可以用于邏輯索引和邏輯測(cè)試的數(shù)組。2024年11月22日第23頁(yè)關(guān)系運(yùn)算符和邏輯變量（4/4）使用邏輯數(shù)組訪問(wèn)數(shù)組當(dāng)使用邏輯數(shù)組尋址另一個(gè)數(shù)組時(shí)，MATLAB會(huì)從那個(gè)數(shù)組中提取邏輯數(shù)組有1那個(gè)位置中的元素。2024年11月22日第24頁(yè)邏輯運(yùn)算符和函數(shù)（1/2）MATLAB中有5個(gè)邏輯運(yùn)算符，有時(shí)也稱(chēng)為布爾(Boolean)運(yùn)算符，這些運(yùn)算符執(zhí)行逐元素運(yùn)算。除了NOT運(yùn)算符(~)之外，它們的優(yōu)先級(jí)比算術(shù)和關(guān)系運(yùn)算符的都低。NOT運(yùn)算&和|運(yùn)算符與(AND)運(yùn)算或(OR)運(yùn)算異或函數(shù)2024年11月22日第25頁(yè)邏輯運(yùn)算符和函數(shù)（2/2）短路邏輯運(yùn)算符

A&&BA||B邏輯運(yùn)算符和find函數(shù)函數(shù)find(x)計(jì)算一個(gè)數(shù)組，它包含數(shù)組x中那些非零元素的索引。它可與邏輯運(yùn)算符結(jié)合使用。2024年11月22日第26頁(yè)條件語(yǔ)句(1/3)if語(yǔ)句

if語(yǔ)句的基本形式：

if邏輯表達(dá)式語(yǔ)句

end“嵌套”if語(yǔ)句

if邏輯表達(dá)式1

語(yǔ)句組1if邏輯表達(dá)式2

語(yǔ)句組2endend每條if語(yǔ)句必須伴隨有一條end語(yǔ)句。end語(yǔ)句標(biāo)志著邏輯表達(dá)式為true時(shí)所要執(zhí)行語(yǔ)句的結(jié)束。if和邏輯表達(dá)式(其可以是一個(gè)標(biāo)量、一個(gè)矢量或者一個(gè)矩陣)之間需要一個(gè)空格。2024年11月22日第27頁(yè)條件語(yǔ)句(2/3)else語(yǔ)句與elseif語(yǔ)句else語(yǔ)句的基本結(jié)構(gòu)為：

if邏輯表達(dá)式語(yǔ)句組1else

語(yǔ)句組2end使用elseif語(yǔ)句的一般形式是：if邏輯表達(dá)式1語(yǔ)句組1elseif邏輯表達(dá)式2語(yǔ)句組2else語(yǔ)句組3end2024年11月22日第28頁(yè)條件語(yǔ)句(3/3)字符串和條件語(yǔ)句字符串是一個(gè)包含有字符的變量。字符串對(duì)于創(chuàng)建輸入提示符、消息、存儲(chǔ)以及對(duì)諸如姓名和地址等數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作都很有用。要在MATLAB創(chuàng)建一個(gè)字符串變量，可以將字符放在單引號(hào)中。字符串最重要的應(yīng)用之一是：創(chuàng)建輸入提示和輸出消息。

2024年11月22日第29頁(yè)循環(huán)(1/4)for循環(huán)for循環(huán)的典型結(jié)構(gòu)如下所示：

for循環(huán)變量=m:s:n

語(yǔ)句

end注意

for語(yǔ)句需要伴隨有一個(gè)end語(yǔ)句。end語(yǔ)句標(biāo)志著所要執(zhí)行語(yǔ)句的結(jié)束。在for和loop變量(其可能是一個(gè)標(biāo)量、一個(gè)矢量或者一個(gè)矩陣，但是到目前為止，標(biāo)量是最常見(jiàn)的情況)之間需要一個(gè)空格。2024年11月22日第30頁(yè)循環(huán)(2/4)break和continue語(yǔ)句break語(yǔ)句停止循環(huán)的執(zhí)行。continue語(yǔ)句將把控制傳遞給那些它出現(xiàn)在其中的for或者while循環(huán)的下一次迭代之中，并同時(shí)跳過(guò)循環(huán)主體中的其他任何語(yǔ)句。在嵌套循環(huán)中，continue將控制傳遞給關(guān)閉了continue語(yǔ)句的for或者while循環(huán)的下一次迭代。2024年11月22日第31頁(yè)循環(huán)(3/4)使用數(shù)組作為循環(huán)索引

MATLAB中允許使用一個(gè)矩陣表達(dá)式為循環(huán)指定所執(zhí)行的遍數(shù)。在這種情況下，循環(huán)變量是一個(gè)矢量，并且在每一遍循環(huán)執(zhí)行期間，MATLAB都將循環(huán)變量設(shè)置成等效于矩陣表達(dá)式的連續(xù)列。

隱含循環(huán)使用邏輯數(shù)組作為掩碼通常可以通過(guò)使用邏輯數(shù)組作為掩碼(即，選擇另一個(gè)數(shù)組的元素)來(lái)避免使用循環(huán)和分支，用戶(hù)因此可以創(chuàng)建更簡(jiǎn)單和更快捷的程序。2024年11月22日第32頁(yè)循環(huán)(4/4)while循環(huán)while循環(huán)的典型結(jié)構(gòu)如下所示：

while邏輯表達(dá)式語(yǔ)句

end要使while循環(huán)正常運(yùn)行，必須發(fā)生以下這兩個(gè)前提條件：

（1）在執(zhí)行while語(yǔ)句之前，循環(huán)變量必須有一個(gè)值。（2）語(yǔ)句必須以某種方式改變循環(huán)變量的值。while循環(huán)的主要應(yīng)用是：當(dāng)用戶(hù)希望只要某個(gè)語(yǔ)句為true時(shí)，循環(huán)就繼續(xù)進(jìn)行。2024年11月22日第33頁(yè)switch結(jié)構(gòu)(1/1)switch結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法是：

switch輸入表達(dá)式(標(biāo)量或者字符串)