第三章Matlab编程基础

MATLAB语言1第3章MATLAB程序设计MATLAB语言2本章目标•掌握MATLAB的几种基本控制转移语句•学会使用M文件进行编程•具备对复杂问题的编程求解能力主要内容•3.1程序设计概述•3.2M文件•3.3MATLAB程序结构•3.4程序调试MATLAB语言43.1程序设计概述•MATLAB是第四代编程语言–程序简洁–可读性很强–调试容易–编程效率高–易移植和维护•通过编程可求解复杂性更高或特殊的问题MATLAB语言53.2.1m文件概述用matlab语言编写的程序，称为m文件。根据调用方式的不同分为两类：1.命令文件(ScriptFile)2.函数文件(FunctionFile)3.2m文件MATLAB语言6命令文件•又称为脚本文件，是一串指令的集合。•用户只需键入该命令文件的文件名，系统就会自动逐行执行该文件中的各条语句。•适用于小规模运算。MATLAB语言72.函数文件函数文件由function引导.基本结构：function输出形参表=函数名(输入形参表)注释说明部分函数体语句注意：以function开头的一行为引导行，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。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。MATLAB语言8例.编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。function[s,p]=fcircle(r)%FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圆半径%s圆面积%p圆周长%2008年5月8日s=pi*r*r;p=2*pi*r;MATLAB语言9例.分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c。程序1：首先建立命令文件并以文件名f_c.m存盘。clear;f=input('InputFahrenheittemperature：');c=5*(f-32)/9然后，在matlab命令窗口中输入f_c，将会执行该命令文件，执行情况为：InputFahrenheittemperature：73c=22.7778MATLAB语言10程序2：首先，建立函数文件f2c.m。functionc=f2c(f)c=5*(f-32)/9然后，在matlab的命令窗口调用该函数文件。clear;y=input('InputFahrenheittemperature：');x=f2c(y)InputFahrenheittemperature：70c=21.1111x=21.1111MATLAB语言11函数文件和命令文件的区别函数文件可以传递参数，而命令文件不具备这种功能；命令文件中的变量都是全局变量，文件执行完后，还是有效变量，仍然保存在工作区间中；而函数文件中的变量都是局部变量，只在本函数文件中才有效，当函数文件执行完成后，这些变量将被清除。MATLAB语言12函数调用函数调用的一般格式是：[输出实参表]=函数名(输入实参表)注意:函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个数一致，否则会出错。函数调用时，先将实参传递给相应的形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。MATLAB语言13例.利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(ρ,θ)之间的转换。函数文件tran.m：function[rho,theta]=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);调用tran.m的命令文件main1.m：x=input('Pleaseinputx=:');y=input('Pleaseinputy=:');[rho,theta]=tran(x,y);rhothetaMATLAB语言14m文件是一个文本文件，可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。1．建立新的m文件为建立新的m文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法：3.2.2m文件的建立与打开MATLAB语言15(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，屏幕上将出现MATLAB文本编辑器窗口。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入m文件的内容并存盘。(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的NewM-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入m文件的内容并存盘。MATLAB语言162．打开已有的m文件打开已有的m文件，也有3种方法：(1)菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中选中所需打开的m文件。在文档窗口可以对打开的m文件进行编辑修改，编辑完成后，将m文件存盘。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：edit文件名，则打开指定的m文件。(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的OpenFile命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的m文件。MATLAB语言173.3MATLAB程序结构•三种基本程序结构:顺序结构：程序按程序语句或模块在执行流中的顺序逐个执行。选择结构：程序按设定的条件实现程序执行流的多路分支。循环结构：程序按给定的条件重复地执行指定的程序段或模块。MATLAB语言183.3.1顺序结构程序模块1程序模块2•MATLAB中实现顺序结构的方法非常简单：–只需将程序语句顺序排列即可MATLAB语言193.3.2选择结构•在MATLAB中，选择结构由两种语句结构实现：–if语句–switch语句–try语句条件程序模块1成立不成立程序模块2MATLAB语言20一if语句if表达式程序模块1else程序模块2endMATLAB语言21if语句的两种变形单分支if语句：只有一个分支的选择结构if表达式程序模块end多分支if语句：超过2个的选择if表达式1程序模块1elseif表达式2程序模块2…elseif表达式n程序模块nelse程序模块n+1endMATLAB语言22例.计算分段函数的值;要求给定一个输入，则计算一个输出。2201log102xxeyxxxx=input('请输入x的值:');ifx=0y=(x+sqrt(pi))/exp(2);elsey=log10(x+sqrt(1+x*x))/2;endyMATLAB语言23例：将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出clearn=input('输入n=');ifn=90r='A'elseifn=80r='B'elseifn=70r='C'elseifn=60r='D'elser='E'end运行结果：输入n=87r=BMATLAB语言24例.输入一个字符，若为大写字母，则输出其对应的小写字母；若为小写字母，则输出其对应的大写字母；若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。MATLAB语言25c=input('请输入一个字符:','s');ifc='A'&c='Z'disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A')));elseifc='a'&c='z'disp(setstr(abs(c)-abs('a')+abs('A')));elseifc='0'&c='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);endMATLAB语言26二switch语句switch表达式case数值1程序模块1；case数值2程序模块2；……otherwise程序模块n……endMATLAB语言27例：将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出－使用switch语句clearn=input('输入n=');switchfix(n/10)case{10,9}r='A'case8r='B'case7r='C'case6r='D'otherwiser='E'end运行结果：输入n=65r=DMATLAB语言28try语句组1catch语句组2endtry语句先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。三try语句MATLAB语言29例.矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的点乘。程序如下：A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr%显示出错原因MATLAB语言303.3.3循环结构•在MATLAB中，循环结构可以由两种语句结构实现：–for语句循环结构–while语句循环结构程序模块不成立成立条件MATLAB语言31for语句循环结构for循环变量＝起始值：步长：终止值循环体end例：使用for结构计算1+2+3+…+100clearsum=0;fori=1:100sum=sum+i;endsum运行结果：sum=5050MATLAB语言32while语句循环结构while表达式循环体end例：使用while结构计算1+2+3+…+100clearsum=0;i=0;whilei100i=i+1;sum=sum+i;endsum运行结果：sum=5050MATLAB语言33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。break语句用于终止循环的执行。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语句。continue语句控制跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳过循环体中所有剩下的语句，继续下一次循环。break语句和continue语句MATLAB语言34例.求[100，200]之间第一个能被21整除的整数。forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendnMATLAB语言353.3.4其它流程控制语句ReturnEchoInputKeyboardPauseMATLAB语言363.4.1程序调试概述一般来说，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时的错误。语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写错、表达式书写错等。程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误，这类错误也称为程序逻辑错误。3.4程序调试MATLAB语言371．Debug菜单项该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。2．Breakpoints菜单项该菜单项共有6个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和清除断点的，后4个是设置停止条件的，用于临时停止m文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在m文件指定的行号前加入了一个keyboard命令。3.4.2调试器MATLAB语言38应用举例•求1！+2！+3！+…+5！的值clearsum=0;fori=1:5pdr=1;fork=1:ipdr=pdr*k;endsum=sum+pdr;endsum运行结果：sum=153MATLAB语言39应用举例•鸡兔同笼问题：鸡和兔子关在一个笼子里，已知共有头36个，脚100个，求笼内关了多少只兔子和多少只鸡？clearchicken=1;while1ifrem(100-chicken*2,4)==0&(chicken+(100-chicken*2)/4)==36break;endchicken=chicken+1;endchickenrabbit=(100-2*chicken)/4运行结果：chicken=22rabbit=14MATLAB语言40MATLAB语言41•学好计算机的唯一途径是•你的编程能力与你在计算机上投入的时间成结束语