matlab第7章M文件和MATLAB

第7章M文件和MATLAB编程1本章学习目标掌握MATLAB流程控制方法了解MATLAB的运行方式掌握M函数文件和M脚本文件的编写理解串演算函数和函数句柄的用法掌握程序调试方法2主要内容7.1MATLAB控制流7.2脚本文件和函数文件7.3串演算函数7.4函数句柄7.5程序调试37.1MATLAB控制流7.1.1顺序结构1.数据的输入从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，用来提示用户应该从键盘输入数值、字符串或表达式，并接受输入。该函数的调用格式为：A=input(提示信息，选项)；其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。如果在input函数调用时采用's'选项，则允许用户输入一个字符串。例如：number=input('Howmanyapples')%输入数值给numberHowmanyapples67number=677.1.1顺序结构顺序结构的程序设计是最简单的。在顺序结构程序中，程序源代码是按照位置的先后次序依次执行，直到最后一条语句。一般涉及数据的输入、处理和输出等内容。1.数据的输入从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，用来提示用户应该从键盘输入数值、字符串或表达式，并接受该输入。该函数的调用格式为：A=input(提示信息，选项)；其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。2.数据的输出在命令窗口输出数据时，可以使用disp函数，其调用格式为：disp(输出项)其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。例如：disp('a')%输出字符串aa=[12;34];disp(a)%输出矩阵12347.1.2选择结构1.if结构在MATLAB中，if语句有3种基本格式。1)if语句。其语法格式为：if条件语句组end【例7.1】输入3个数，输出其中的最大值。a=input('a=?');b=input('b=?');c=input('c=?');max=a;ifmaxbmax=b;endifmaxcmax=c;endmax程序输出为a=?3b=?5c=?1max=52)if-else结构。其语法格式为：if条件语句组1else语句组2end当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2。语句组1或语句组2执行后，再执行end后面的语句。例如：%计算分段函数的值x=input('inputx:');ifx0y=x+2;elsey=x*x;enddisp(y)执行结果：inputx:-5253)多分支if结构。其语法格式为：if条件1语句组aelseif条件2语句组b……elseif条件m语句组melse语句组nend2.switch语句switch语句是多分支选择语句。根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语法格式为：switch表达式case常量表达式1语句组1case常量表达式2语句组2……case常量表达式m语句组motherwise语句组nend说明：当表达式的值与某一个case后面的表达式的值相等时，就执行此case后面的语句，若所有的case中的表达式的值都没有与表达式的值匹配的，就执行otherwise后面的语句。switch后面的表达式只能是标量或字符串。case后面的表达式可以是标量、字符串或元胞数组，如果是元胞数组则将开关表达式与元胞数组的所有元素进行比较，只要某个元素与开关表达式相等，就执行其后的语句段。【例7.4】输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级’A’、’B’、’C’、’D’、’E’。90分以上为’A’、80~89分为’B’、70~79分为’C’、60~69分为’D’、60分以下为’E’。score=input('输入成绩：');switchfix(score/10)case{10,9}%90分以上grade='A'；case8%80~89分grade='B'；case7%70~79分grade='C'；case6%60~69分grade='D'；case{5,4,3,2,1,0}%60分以下grade='E'；otherwise%不合法成绩grade='不合法成绩'；enddisp（grade）；7.1.3循环结构1.while语句while语句的基本语法结构为：while表达式循环体语句end【例7.5】用while语句计算的值。sum=0;n=1;whilen=100sum=sum+n;n=n+1;endsumn1003...212.for语句for语句的基本语法结构为：for循环变量=表达式1:表达式2:表达式3循环体语句end其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。【例7.6】用for语句计算的值。sum=0;forn=1:100sum=sum+n;endsum7.1.4break和continue语句与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句。它们一般与if语句配合使用。当break语句使用在循环体中的时候，其作用是能够在执行循环体的时候强迫终止循环，即控制程序的流程，使其提前退出循环。当continue语句出现在循环体中的时候，其作用是能够中断本次的循环体运行，继续下一次的循环。【例7.8】计算的值，当和大于1000时终止计算。sum=0;n=1;whilen=100ifsum1000sum=sum+n;n=n+1;elsebreakendendsumn7.2脚本文件和函数文件7.2.1M文件的建立与打开(1)菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令；(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit；(3)命令按钮操作。直接单击MATLAB用户界面工具栏上的新建按钮图标。7.2.2脚本文件脚本文件是最简单的一种M文件，由一系列的MATLAB指令组成的纯文本格式的M文件。脚本文件的特点：(1)脚本文件没有输入参数，也没有输出参数；(2)运行脚本文件时，只是简单地按顺序从文件中读取一条条命令，送到MATLAB命令窗口中去执行；(3)与在命令窗口中直接运行命令一样，脚本文件运行产生的变量都是驻留在MATLAB的工作空间(workspace)中，可以很方便地查看变量，除非用clear命令清除；(4)脚本文件的命令也可以访问工作空间的所有数据，因此要注意避免变量的覆盖而造成程序出错。【例7.10】设计一个脚本文件，读取一个华氏温度的输入，输出开尔文温度。华氏温度和开尔文温度的转换关系式为：15.273)0.32)((95)(摄氏度开尔文TT%Scriptfiletemp_conversion.m%ToconvertaninputtemperaturefromdegreesFahrenheitto%anoutputtemperatureinkelvins.%f--TemperatureindegreesFahrenheit%k--Temperatureinkelvinsclear;f=input('InputFahrenheittemperature：');%converttokelvins.k=(5/9)*(f-32)+273.15;%writeouttheresult.fprintf('%6.2fdegreesFahrenheit=%6.2fkelvins.\n',f,k);说明：运行脚本文件，其变量都保存在workspace中。这一点与后面讲到的M函数文件不同。脚本文件主要由注释行和代码行组成。给程序写注释行是一种良好的编程习惯，有助于日后对程序的维护和管理。7.2.3函数文件1.函数文件的基本结构函数文件由function语句引导，其基本结构为：function返回变量=函数名（输入变量）注释说明语句段程序语句段说明：第一行总是以“function”引导的函数声明行，表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入变量为函数的输入参数，返回变量为函数的输出参数。当输出形参多于一个时，则需要用方括号括起来。函数文件中的变量均为局部变量，不保存在工作空间中，其变量只在函数运行期间有效。当文件执行完最后一条命令或遇到“return”命令时，就结束函数文件的运行，同时函数工作空间的变量就被清除。【例7.11】设计一个函数文件，将华氏温度转化为开尔文温度。在打开的M文件编辑器输入以下命令，保存文件为temperature.m。functionk=temperature(f)%ToconvertaninputtemperaturefromdegreesFahrenheitto%anoutputtemperatureinkelvins.%Definevariables:%f--TemperatureindegreesFahrenheit%k--Temperatureinkelvins%converttokelvins.k=(5/9)*(f-32)+273.15;【例7.12】计算第n个fibonnaci数。functionf=fibfun(n)%FIBFUNForcalculatingFibonaccinumbers.%Incidengtally,thenamefibonaccicomesfromFiliusBonassi%fibfun.mifn2f=fibfun(n-1)+fibfun(n-2);%递归调用elsef=1;end4.函数的参数MATLAB的函数调用有一个与其它语言不同的地方，就是函数的输入和输出的参数的数目可以改变，从而可以使一个函数可以完成很多功能。函数的输入输出参数的个数可以通过变量nargin和nargout获得，nargin用于获得输入参数的个数，nargout用于获得输出参数的个数。nargin%在函数体内获取实际输入变量的个数nargout%在函数体内获取实际输出变量的个数nargin(‘fun’)%在函数体外获取定义的输入参数个数nargout(‘fun’)%在函数体外获取定义的输出参数个数【例7.13】函数test1的功能是输出a和b的和。如果只输入一个变量，则认为另一个变量为0，如果两个变量都没有输入，则默认两者均为0(narg.m)。functiony=narg(a,b)%参数个数可变，计算a和b的和ifnargin==0a=0;b=0;elseifnargin==1b=0;endy=a+b;6.局部变量和全局变量局部变量是在函数体内部使用的变量，其影响范围只能在本函数内，只在函数执行期间存在。一旦函数结束运行，则变量占用的内存空间自动释放，变量的数值也不存在了。在命令窗口调用一个函数文件，工作窗口将看不见函数文件中的局部变量。全局变量是可以在不同的函数工作空间和MATALB工作空间中共享使用的变量，全局变量用命令global定义。全局变量的作用域是整个MATLAB工作空间，即全程有效。所有的函数都可以对它进行存取和修改。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。7.3串演算函数7.3.1eval函数eval对字符串进行处理，得到数值解。语法格式为：eval('字符串')【例7.15】先定义字符串，再用eval求出1到4阶的魔方矩阵(eval_magic.m)。程序如下：%GenerateasequenceofmatricesnamedM1throughM4clearforn=1:4eval(['M'num2str(n)'=magic(n)'])end7.3.2feval语法格式为：feval('字符串'，数组)求由字符串给定的函数值，其输入参量是数组。例如，a=feval('sqrt',2)a=1.4142即等价于求sqrt(2)值。7.4函数句柄函数句柄(Functionhandle)是MATLAB6.0以后版本启用的新数据类型，可以用变量来表示函数的句柄。为一个函数定义句柄的方法有两种：第一种是利用@符号，语法格式为：变量名=@函数名此处地函数名可以是