matlab编程入门基础

数学实验Matlab编程入门(一)Matlab编程入门Matlab作为一种广泛应用于科学计算的工具软件，不仅具有强大的数值计算能力和丰富的绘图功能，同时也可以与C、FORTRAN等高级语言一样进行程序设计利用Matlab的程序控制功能，将相关Matlab命令编成程序存储在一个文件中（M文件），然后在命令窗口中运行该文件，Matlab就会自动依次执行文件中的命令，直到全部命令执行完毕在Matlab程序设计中，要充分利用Matlab数据结构的特点，提高编程效率Matlab编程简介M文件介绍主要内容Matlab编程基础算术运算、关系运算、逻辑运算控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构用Matlab语言编写的程序称为M文件M文件以.m为扩展名M文件是由若干Matlab命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法M文件分类（根据调用方式的不同）Script：脚本文件/命令文件Function：函数文件M文件M文件介绍可以直接运行的M文件M文件的创建的与编辑M文件是文本文件，可以用任何文本编辑器来建立和编辑，通常使用Matlab自带的M文件编辑器M文件新建一个M文件菜单操作(FileNewM-File)命令操作(editM文件名)命令按钮(快捷键)打开已有的M文件菜单操作(FileOpen)命令操作(editM文件名)命令按钮(快捷键)双击M文件在命令窗口中输入fcs，即可执行该M文件5(32)9cf例：编写M文件，将华氏温度转化为摄氏温度：编程示例clear;%清除当前工作空间中的所有变量f=input('InputFahrenheittemperature:');c=5*(f-32)/9;fprintf('Thecentigradetemperatureis%g\n',c);新建一个M文件fcs.m，内容如下：M文件运行所产生的变量都驻留在Matlab当前工作空间百分号是注释符M文件必须在当前工作目录下或已存的搜索路径下才能运行M文件介绍主要内容Matlab编程基础算术运算、关系运算、逻辑运算控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构关系运算小于=小于等于大于=大于等于==等于~=不等于比较大小，如果结论是真则返回1，否则返回0注意==与=的区别关系操作符可以比较两个同样大小的数组，或用来比较一个数组和一个标量，在后一种情况，标量和数组中的每一个元素相比较，比较结果与数组大小一样关系运算符例：关系运算举例2+2==423A=[135;206];B=[310;246];A=Bx=[50;42];x4&与(ElementwiseAND)|或(ElementwiseOR)~非xor(x,y)异或逻辑运算逻辑运算符&&与(Short-circuitAND)||或(Short-circuitOR)A&B等价于and(A,B)A|B等价于or(A,B)~A等价于not(A)逻辑运算逻辑运算符Matlab中的逻辑运算&&与&，||与|的区别如下：A&B（1）首先判断A的逻辑值，然后判断B的值，然后进行逻辑与的计算。（2）A和B可以为矩阵（e.g.A=[10],B=[00]）。A&&B（1）首先判断A的逻辑值，如果A的值为假，就可以判断整个表达式的值为假，就不需要再判断B的值。（2）A和B不能是矩阵，只能是标量。|与“||”同理。逻辑运算逻辑运算符A&&B首先判断A的逻辑值，如果A的值为假，就可以判断整个表达式的值为假，就不需要再判断B的值。这种用法非常有用，如果A是一个计算量较小的函数，B是一个计算量较大的函数，那么首先判断A对减少计算量是有好处的。另外这也可以防止类似被0除的错误：flag=denum~=0&&num/denum10ifflag%DoSomethingend上面的表达式就可以防止denum等于0的情况。当然，如果你希望在判断的时候，对A和B表达式都进行计算，就应该使用标准的&或者|。Matlab中的if和while语句中的逻辑与和逻辑或都是默认使用short-circuit形式。逻辑运算逻辑运算符ifflag=denum~=0&&num/denum10%DoSomethingend与ifflag=denum~=0&num/denum10%DoSomethingend执行的结果一样运算对象与或非异或ABA&BA|B~AXor(A,B)000010010111100101111100逻辑运算表在Matlab中，0表示“假”，非零表示“真”all(x)如果向量X中所有元素都非零，则返回1，否则返回0若x为矩阵，则any和all按列运算，返回一个0-1向量逻辑运算相关函数any(x)如果向量X中存在非零元素，则返回1，否则返回0isfinite(x)若x为有限值，返回真值1isinf(x)若x为无穷大，返回真值1isnan(x)若x为不定值，返回真值1isreal(x)若x无虚部，返回真值1isstr(x)若x为一个字符串，返回真值1isempty(x)若x为空，返回真值1一些测试函数isfinite(5)isinf(5)括号幂，点幂正号，负号，逻辑非乘，除，点乘，点除加，减冒号运算关系运算&|&&||运算优先级高低M文件介绍主要内容Matlab编程基础算术运算、关系运算、逻辑运算控制结构：顺序结构：数据输入输出（input、disp、fprintf等）选择结构：if语句、switch语句循环结构：for循环、while循环程序控制结构有三种：顺序结构、选择结构和循环结构任何复杂的程序都由这三种基本结构组成M文件控制流按排列顺序依次执行各条语句，直到程序的最后这是最简单的一种程序结构，一般涉及数据的输入输出、数据的计算或处理等顺序结构例：A=input('PleaseinputA:')数据的输入：inputA=input(提示信息)其中提示信息为字符串，该命令要求用户输入A的值(可以是数或字符串)inputname=input('What''syourname?')例：输入字符串时必须带单引号单引号的输出disp(X)输出变量X的值，X可以是数值矩阵或字符串一次只能输出一个变量B=[123;456;789];disp(B)disp数据的输出：dispA='Hello,Tom!';disp(A)例：fprintffprintf(fid,format,variables)数据的格式化输出：fprintf按指定的格式将变量的值输出到屏幕或指定的文件fid为文件句柄，若缺省，则输出到屏幕上format用来指定数据输出时采用的格式，包含：普通字符串、格式字符串、转义字符%d(整数)%e(实数：科学计数法形式)%f(实数：小数形式)%g(由系统自动选取上述两种格式之一)%s(输出字符串)\n(换行)\t(制表符)\b(退格)\\(反斜杆)%%(百分号)fprintfa='Hello';b=2.4;c=100*pi;fprintf('a=%s,b=%f,c=%e\n',a,b,c)例：format中的格式字符串要与输出变量一一对应可以没有输出变量fprintf('TodayisMonday\n')例：pause暂停：pausepause或pause(n)若想强行终止正常运行的程序，可以使用Ctrl+c其中n是暂停的时间，以秒为单位若缺省，则将暂停程序，直到用户按任意键后继续pauseoff屏蔽程序中所有pause的作用pauseon打开pause的作用选择结构是根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab用于实现选择结构的语句有if语句和switch语句。选择结构单分支结构ifexpr（条件）语句组Aendif条件语句ifexpr（条件）语句组Aelse语句组Bend双分支结构ifexpr1（条件1）语句组Aelseifexpr2（条件2）语句组B......elseifexprm（条件m）语句组melse语句组end多分支结构if条件语句根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句switchexpr（表达式）casevalue1（表达式1）语句组1casevalue2（表达式2）语句组2......casevaluem（表达式m）语句组motherwise语句组endswitch语句Matlab首先计算expression的值，然后将它依次与各个case指令后的检测值进行比较，当比较结果为真时，就执行相应的语句组，然后跳出switch结构switch后面的表达式expression的值可以是一个标量或字符串switch语句otherwise指令可以不出现如果所有的比较结果都为假，则执行otherwise后面的语句组，然后跳出switch结构关于switch语句的几点注解：选择结构的语法格式与C语言对照MATLAB:ifa==bifc~=dmatlab=c;elsematlab=~c;pascal=matlab;endendC:if(a==b){if(c!=d)matlab=c;else{matalb=!c;pascal=matlab;}}MATLAB:C:switch表达式（标量或字符串）switch表达式（标量或字符串)）case常量表达式１｛case常量表达式１：语句１语句１；break；case常量表达式2case常量表达式2：语句2语句２；break；……otherwise/defaultdefault：语句n语句n｝end选择结构的语法格式与C语言对照循环结构是按照给定的条件，重复执行指定的语句。Matlab用于实现循环结构的语句有for语句和while语句循环结构forvar=expr循环体end循环变量表达式expr可以是行向量，也可以是矩阵for循环clear;y=0;n=100;fork=1:ny=y+1/(2*k-1);end例：已知，当n=100时，求y的值11113521yn循环语句可以嵌套使用while循环whileexpr（条件）循环体end不能在for循环体内改变循环变量的值为了提高代码的运行效率，应尽可能提高代码的向量化程度，避免for循环的使用如果预先就知道循环的次数，则可以采用for循环；否则，如果预先无法确定循环的次数，则可以使用while循环。判断表达式是否满足？满足(Y)不满足(N)条件执行结束语句组Awhileend循环结构的语法格式与C语言对照MatlabCwhilea==bwhile(a==b)c=c+1;{c+=1;}endwhile循环的格式为：for循环的格式为：MatlabCfori＝1:2:100for（i=1;i=100;i=i+2）c(i)=c(i)+1;{endc(i)=c(i)+1;}MATLAB中循环变量的步长缺省值是１。步长可以在正实数或负实数范围内任意指定，循环变量的值大于（步长为负数时小于）终止值时，循环结束。循环结构的语法格式与C语言对照break和continuebreak语句用于终止循环的执行，即跳出最内层循环continue语句用于结束本次循环，进行下一次循环break和continue一般与if语句配合使用其它流控制语句returnreturn语句用于退出正在运行的脚本或函数，通常用在函数文件中编程示例数论中的一个有趣问题：3n+1问题：任取一个正整数，如果是偶数，用2除，如果是奇数，用3乘再加1，反复这个过程，直到所得到的数为1。问：是否存在使该过程永不中止的整数？例：while1n=input('Pleaseentern(nonpositivequit):');ifn=0,break;endnt=n;whilen1ifrem(n,2)==0n=n/2;elsen=3*n+1;endfprintf('\nn=%d