matlab在信号与图像处理中的应用第3章

1第3章MATLAB编程MATLAB除了可以在命令窗口中运行命令行外，还可以通过编程编写成文件形式运行。当有一些命令需要重复使用时，如果在命令窗口运行命令行，每次都需要重新输入一遍，既费时，又容易出错，这时编写成文件形式就是一个很好的选择。MATLAB编程与其他的高级语言如C语言、BASIC语言等有相同的地方，也有自身的特点。由于MATLAB提供了大量的函数，这使得在C语言、BASIC语言中需要用许多代码才能完成的任务，在MATLAB中只需很简单的几个语句就能完成。总的来说，MATLAB语言语法简单、易于学习、功能强大。了解MATLAB的变量命名规则，知道MATLAB中的变量类型掌握MALAB的各种形式的编程语句知道脚本文件与函数的区别会编写脚本文件熟练掌握编写M函数的方法递推与递归排序算法3.1基本语句在MATLAB中，编程的基本语句有：赋值语句、条件转移语句、循环语句、错误处理语句。3.1.1变量(1)变量的命名规则MATLAB中变量的命名规则是：必须以字母开头，后面的字符可以由字母、数字和下划线混合组成。尽管变量名可以是任意长的，但是MATLAB仅取前N个字符，忽略后面的字符，因此要保证变量名的前N个字符有唯一确定性。N的值可以用函数namelengthmax查出来，在MATLABR2007中N=63。学学习习目目标标练练习习案案例例练练习习案案例例0第3章MATLAB编程2提示：在MATLAB中，变量区分大小写，因此变量“A”与变量“a”是两个不同的变量。用函数isvarname可以确定一个变量名是否为合法的。(2)变量类型MATLAB中有三种基本的变量类型：局部变量、全局变量、静态变量。通常，每个函数体内都有自己定义的变量，不能从其它函数和MATLAB工作空间访问这些变量，这些变量就是局部变量。如果要使某个变量在几个函数中和MATLAB工作空间都能使用，可以把它定义为全局变量。在一个函数中改变了全局变量的值，会影响到每一个使用全局变量的函数。全局变量用关键字“global”声明。全局变量最好在函数体的开始声明，并且全局变量名尽量大写，并能够反映它本身的含义。如果需要在几个函数中和MATLAB工作空间内都能访问一个全局变量，那么必须在每个函数中和MATLAB工作空间内都声明该变量为全局的。在实际编程中，应尽量避免使用全局变量，因为全局变量的值一旦在一个地方被改变，那么在其它包括该变量的函数中都将改变，这样有可能会出现不可预见的情况。比如，在一个程序中声明了一个全局变量，而这个变量刚巧在另外一个程序中也被声明为全局变量，这样当两个程序运行时，一个程序中的变量值可能会覆盖另一个程序中的变量值。在编程中出现这种错误是极难发现的。静态变量只能在M函数中用关键字“persistent”声明，只有声明了静态变量的函数才允许使用它。只要函数存在，MATLAB就不清除静态变量，因此静态变量的值可以从一个函数传递到另一个函数。要使用静态变量必须先声明，最好把静态变量的生命放在程序的开始。例如要把变量SUM_X声明为静态变量，可以用下面的形式声明：persistentSUM_X如果用“clearfunctionname”语句、用“clearall”或者编辑M函数，都会清除函数中所声明的静态变量。可以用“mlock”防止函数被清除，从而保证M函数中所声明的静态变量不被清除。使用变量名时，注意不要使用关键字。MATLAB中的关键字是：break、case、catch、classdef、continue、else、elseif、end、for、function、global、if、otherwise、parfor、persistent、return、switch、try、while，用函数“iskeyword”可以查看所有的关键字。3.1.2赋值语句MATLAB语言的赋值语句格式是：variables_list＝expression等号左边的变量名列表为MATLAB语句的返回值。等号右边的表达式可以是各种数值计算式，也可以是函数调用等。赋值语句的等号右端，可以用分号结束，也可以用逗号结束或者直接回车。用逗号结束或直接回车，运行后变量名列表中所赋的值都会显示出来。用分号结束，运行后变量名列表中所赋的值不会显示出来。提示：分号和逗号是语句的分隔符。在1行代码中可以有多个语句，语句之间用逗号或分号分隔。MATLAB03.1基本语句3中有些函数调用的返回值有多个，这时就需要把变量名列表用方括号“[]”括起来，方括号中的各个变量之间用逗号分隔。如果左边的变量名列表和等号省略，MATLAB会自动把表达式的值赋给缺省变量“anx”。3.1.3条件转移语句条件转移语句控制程序运行过程中，执行哪一块程序代码。一种条件转移语句是“if”语句，根据判断条件为“真”、“假”选择代码块的执行。另一种条件转移语句是“switch”语句，根据条件表达式的值，选择执行哪一块代码。(1)if语句if语句先计算一个由逻辑运算符“，=，，=，==，~=”等连接的逻辑表达式的值，根据逻辑表达式值的“真”、“假”来决定执行哪一部分代码。1)“if,end”形式条件转移语句最简单的形式是“if,end”形式，其调用格式是：iflogical_expressionstatementsend如果逻辑表达式的值为“真”（逻辑值为1）MATLAB执行if和end间的所有语句，然后再执行end后面的语句。如果逻辑表达式的值为“假”（逻辑0），MATLAB跳过if和end之间的语句，直接执行end后面的语句。例如：ifrem(a,2)==0disp('a是偶数')b=a/2;end这一程序段判断变量a是否为偶数，如果a是偶数，则先显示“a是偶数”，再把a除以2后赋值给变量b。提示：rem是求余函数判断语句的逻辑表达式也可以是非数值形式的，比如逻辑表达式是矩阵形式的等。2)“if,else,end”形式“if,else,end”形式的条件转移语句的调用格式是：iflogical_expressionstatements1elsestatements2end判断逻辑表达式的值，如果为“真”则执行语句块statements1，再跳到end后面执行语句，否则执行语句块statements2，再执行end后面的语句。例如：0第3章MATLAB编程4ifrem(a,2)==0disp('a是偶数')b=a/2;elsedisp('a是奇数')b=a;end这一程序段判断变量a是否为偶数，如果a是偶数，则先显示“a是偶数”，再把a除以2后赋值给变量b，否则显示“a是奇数”，再把a的值赋给变量b。3)“if,elseif,end”形式“if,elseif,end”形式的条件转移语句的调用格式是：iflogical_expression1statements1elseiflogical_expression2statements2..................................end当表达式expression1为“真”时，执行语句statements1，然后跳到语句end后面执行；当表达式expression1为“假”而表达式expression2为“真”时，执行语句statements2，然后跳到语句end后面执行；…………。其中“elseifexpression”语句，可以有一个也可以有多个。提示：“elseif”是一个整体，不要在else和if之间添加空格。例如：if(a0)&(rem(a,2)==0)a=a/2;elseif(a0)&(rem(a,2)==1)a=3*n+1;end这一程序段计算函数是奇数是偶数n,13nn,2n)n(f的值。4)“if,elseif,else,end”形式“if,elseif,else,end”形式是if条件转移语句最完全的形式，其调用格式是：iflogical_expression1statements1elseiflogical_expression2statements2..................................03.1基本语句5elsestatementsend如果条件表达式logical_expression1的值为“真”，则执行语句块statements1，然后跳到end后面执行。如果条件表达式logical_expression1的值为“假”，而条件表达式logical_expression2的值为“真”，则执行语句块statements2，然后跳到end后面执行。…………。如果上面的所有条件表达式的值都为“假”，则执行语句statements，再到end后面继续执行。提示：“elseif”语句可能有多个。例如if(x0)y=1;elseif(x0)y=-1;elsey=0;end这一程序段给出已知数x的符号。提示：if条件语句中，if和end必须成对出现，就像是一对括号。在编程时，如果遗忘了end，MATLAB会在程序的后面找end与if配对，这样在程序运行时报告在某一位置出错时，可能错误出在更前面。在程序调试时，这种错误极难修改。在编程时，在if语句中可以再嵌入if语句。(2)switch语句用if形式的条件转移语句，如果检查的重数过多，会使得程序非常混乱。这时可以用switch形式的条件转移语句，其调用格式是：switchexpressioncasevalue1statements1casevalue2statements2otherwisestatementsend表达式expression计算出的是一个标量或是一个字符串。如果expression的值是value1，则运行语句块statements1，再跳到end后面执行。如果expression的值是value2，则运行语句块statements2，再跳到end后面执行。依次类推。如果各种情况都不满足，则执行语句块statements，再执行end后面的语句。提示：value是表达式expression可能计算出的值，也可以是单元数组形式。语句块中也可以包含switch语句。case语句可以有多个，但otherwise语句只能有一个。如果有多个value值满足条件，只执行第1个。0第3章MATLAB编程6例如：switchxcase{'A','a'}s='优秀'case{'B','b'}s='良好'case{'C','c'}s='一般'case{'D','d'}s='及格'otherwises='不及格'end这段程序把用字母形式表示的成绩，转换成文字形式。switch语句可以是如下形式：switchvarcase1disp('1')case{2,3,4}disp('2or3or4')case5disp('5')otherwisedisp('somethingelse')end提示：switch与end必须配对，两者就像括号一样把程序段括在一起。switch语句中可以没有otherwise语句。3.1.4循环语句用循环语句另重复执行一段代码。在MATLAB中循环语句有“for”循环和“while”循环两种。当循环次数已知时，用“for”循环。“while”循环是通过检查一个控制条件来决定是否进行循环。用“continue”和“break”语句可以更灵活的退出循环。(1)“for”循环在循环的次数已知的情况下，使用“for”循环，其调用格式是：forindex=start:increment:endstatementsend默认情况下，增量increment是1，可以指定任何的数值为增量，包括负数。当增量为正数时，index从start开始增加，直到超过end时停止循环。当增量为负数时，直到index小于03.1基本语句7end值时循环停止。提示：循环语句可以嵌套，构成多重循环。例如：form=1:3forn=1:3ifm==nA(m,n)=1;elseA(m,n)=0;endendend这一程