matlab编程入门基础

1、2021/3/111 数学实验 Matlab 编程入门 (一) 2021/3/112 Matlab 编程入门编程入门 l Matlab 作为一种广泛应用于科学计算的工具软件，不仅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 与与 C、FORTRAN 等高级语言一样进行等高级语言一样进行程序设计程序设计 l 利用利用 Matlab 的程序控制功能，将相关的程序控制功能，将相关 Matlab 命令编成命令编成 程序存储在一个文件中（程序存储在一个文件中（M 文件文件），然后在命令窗口中运），然后在命

2、令窗口中运 行该文件，行该文件，Matlab 就会自动依次执行文件中的命令，直到就会自动依次执行文件中的命令，直到 全部命令执行完毕全部命令执行完毕 l 在在 Matlab 程序设计中，要充分利用程序设计中，要充分利用 Matlab 数据结构的数据结构的 特点，提高编程效率特点，提高编程效率 q Matlab 编程简介编程简介 2021/3/113 q M 文件介绍文件介绍 主要内容主要内容 q Matlab 编程基础编程基础 l 算术运算、关系运算、逻辑运算算术运算、关系运算、逻辑运算 l 控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构 2021/3/114 l

3、 用用 Matlab 语言编写的程序称为语言编写的程序称为 M 文件文件 l M 文件以文件以 .m 为扩展名为扩展名 l M 文件是由若干文件是由若干 Matlab 命令组合在一起构成的，它可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以完成某些操作，也可以实现某种算法 q M 文件分类（根据调用方式的不同）文件分类（根据调用方式的不同） l Script：脚本文件脚本文件/命令文件命令文件 l Function：函数文件函数文件 M 文件文件 q M 文件介绍文件介绍 可以直接运行的可以直接运行的M文件文件 2021/3/115 q M 文件的创建的与编辑文件的创建的与编

4、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，文件是文本文件，可以用任何文本编辑器来建立和编辑， 通常使用通常使用 Matlab 自带的自带的 M 文件编辑器文件编辑器 M 文件文件 l 新建一个新建一个 M 文件文件 l 菜单操作菜单操作 ( File New M-File ) l 命令操作命令操作 ( edit M 文件名文件名 ) l 命令按钮命令按钮 ( 快捷键快捷键 ) l 打开已有的打开已有的 M 文件文件 l 菜单操作菜单操作 ( File Open ) l 命令操作命令操作 ( edit M 文件名文件名 ) l 命令按钮命令按钮 ( 快捷键快捷键 ) l 双击双击

5、 M 文件文件 2021/3/116 l 在命令窗口中输入在命令窗口中输入 fcs，即可执行该即可执行该 M 文件文件 5 (32) 9 cf例：例：编写编写M文件，将华氏温度转化为摄氏温度：文件，将华氏温度转化为摄氏温度： 编程示例编程示例 clear; % 清除当前工作空间中的所有变量清除当前工作空间中的所有变量 f=input(Input Fahrenheit temperature:); c=5*(f-32)/9; fprintf(The centigrade temperature is %gn,c); l 新建一个新建一个 M 文件文件 fcs.m，内容如下：内容如下： l M文件

6、运行所产生的文件运行所产生的变量都驻留在变量都驻留在 Matlab 当前工作空间当前工作空间 l 百分号是注释符百分号是注释符 l M文件必须在当文件必须在当前工作目录前工作目录下或已存的下或已存的搜索路径搜索路径下才能运行下才能运行 2021/3/117 q M 文件介绍文件介绍 主要内容主要内容 q Matlab 编程基础编程基础 l 算术运算、关系运算、逻辑运算算术运算、关系运算、逻辑运算 l 控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构 2021/3/118 关系运算关系运算 小于小于大于大于=大于等于大于等于 =等于等于=不等于不等于 l 比较大小，如

7、果结论是比较大小，如果结论是 真真 则返回则返回 1 ，否则返回，否则返回 0 l 注意注意 = = 与与 = 的区别的区别 l 关系操作符可以比较两个关系操作符可以比较两个同样大小同样大小的数组，或用来的数组，或用来 比较比较一个数组和一个标量一个数组和一个标量，在后一种情况，标量和数，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组中的每一个元素相比较，比较结果与数组大小一样 q 关系运算符关系运算符 2021/3/119 例：例： 关系运算关系运算举例举例 2+2=4 23 A=1 3 5; 2 0 6; B=3 1 0; 2 4 6; A=B x=5 0; 4

8、2; x10 if flag %Do Something end 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 4 5 6; 7 8 9; disp(B) disp l 数据的输出：数据的输出：disp A=Hello, Tom!; disp(A) 例：例： 2021/3/1122 fprintf fprintf(fid,format,variables) l 数据的格式化输出：数据的格式化输出：fprintf l 按按指定的格式指定的格式将变量的值输出到屏幕或指定的将变量的值输出到屏幕或指定的文件文件 l fid 为

9、文件句柄，若缺省，则输出到屏幕上为文件句柄，若缺省，则输出到屏幕上 l format 用来指定数据输出时采用的格式，包含：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、转义字符普通字符串、格式字符串、转义字符 %d (整数整数 ) %e (实数：科学计数法形式实数：科学计数法形式 ) %f (实数：小数形式实数：小数形式) %g (由系统自动选取上述两种格式之一由系统自动选取上述两种格式之一) %s ( 输出字符串输出字符串) n ( 换行换行 ) t ( 制表符制表符 ) b ( 退格退格 ) ( 反斜杆反斜杆 ) % ( 百分号百分号 ) 2021/3/1123 fprin

10、tf a=Hello; b=2.4; c=100*pi; fprintf(a=%s, b=%f, c=%en,a,b,c) 例：例： l format 中的中的格式字符串格式字符串要与输出变量一一对应要与输出变量一一对应 l 可以没有输出变量可以没有输出变量 fprintf( Today is Mondayn) 例：例： 2021/3/1124 pause l 暂停暂停：pause pause 或或 pause(n) 若想强行终止正常运行的程序，可以使用若想强行终止正常运行的程序，可以使用 Ctrl+c l 其中其中 n 是暂停的时间，以秒为单位是暂停的时间，以秒为单位 l 若缺省，则将暂停程

11、序，直到用户按任意键后继续若缺省，则将暂停程序，直到用户按任意键后继续 l pause off 屏蔽程序中所有屏蔽程序中所有 pause 的作用的作用 l pause on 打开打开 pause 的作用的作用 2021/3/1125 选择结构选择结构 是根据给定的条件成立或不成立，分别执是根据给定的条件成立或不成立，分别执 行不同的语句。行不同的语句。Matlab 用于实现选择结构的语句有用于实现选择结构的语句有 if 语句语句和和 switch 语句语句。 选择结构选择结构 2021/3/1126 l 单分支结构单分支结构 if expr（条件条件） 语句组语句组A end if 条件语句条

12、件语句 if expr（条件条件） 语句组语句组A else 语句组语句组B end l 双分支结构双分支结构 2021/3/1127 if expr1 （条件条件1） 语句组语句组A elseif expr2 （条件条件2） 语句组语句组B . . elseif exprm （条件条件m） 语句组语句组m else 语句组语句组 end l 多分支结构多分支结构 if 条件语句条件语句 2021/3/1128 l 根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句 switch expr（表达式表达式） case value1（表达式表达式1） 语句组语句组1

13、case value2（表达式表达式2） 语句组语句组2 . . case valuem（表达式表达式m） 语句组语句组m otherwise 语句组语句组 end switch 语句语句 2021/3/1129 l Matlab 首先计算首先计算 expression 的值，然后将它依次与各的值，然后将它依次与各 个个 case 指令后的检测值进行比较，当比较结果为真时，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，然后跳出就执行相应的语句组，然后跳出 switch 结构结构 l switch 后面的表达式后面的表达式 expression 的值可以是一个的值可以是一个 标

14、量或字符串标量或字符串 switch 语句语句 l otherwise 指令可以不出现指令可以不出现 l 如果所有的比较结果都为假，则执行如果所有的比较结果都为假，则执行 otherwise 后后 面的语句组，然后跳出面的语句组，然后跳出 switch 结构结构 l 关于关于 switch 语句的几点注解：语句的几点注解： 2021/3/1130 选择结构的语法格式选择结构的语法格式与与C C语言对照语言对照 MATLAB: if a= =b if c=d matlab=c; else matlab=c; pascal=matlab; end end C: if (a= =b) if (c!=

15、d) matlab=c; else matalb=!c; pascal=matlab; 2021/3/1131 MATLAB: C: switch 表达式（标量或字符串）表达式（标量或字符串）switch 表达式（标量或字符串表达式（标量或字符串)） case 常量表达式常量表达式 case常量表达式：常量表达式： 语句语句 语句；语句；break； case 常量表达式常量表达式2 case常量表达式常量表达式2 ： 语句语句2 语句；语句；break； otherwise/default default：语句语句n 语句语句n end 选择结构的语法格式选择结构的语法格式与与C C语言对照

16、语言对照 2021/3/1132 循环结构循环结构 是按照给定的条件，重复执行指定的语句。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用于实现循环结构的语句有 for 语句语句和和 while 语句语句 循环结构循环结构 2021/3/1133 for var = expr 循环体循环体 end 循环变量循环变量 l 表达式表达式 expr 可以是行向量，也可以是矩阵可以是行向量，也可以是矩阵 for 循环循环 clear; y=0; n=100; for k=1:n y=y+1/(2*k-1); end 例：例：已知 已知 ，当当 n=100 时，求时，求

17、y 的值的值 111 1 3521 y n 2021/3/1134 l 循环语句可以嵌套使用循环语句可以嵌套使用 while 循环循环 while expr（条件条件） 循环体循环体 end l 不能在不能在 for 循环体循环体内改变循环变量的值内改变循环变量的值 l 为了提高代码的运行效率，应尽可能提高代码的向量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，避免化程度，避免 for 循环循环的使用的使用 l 如果预先就知道循环的次数，则可以采用如果预先就知道循环的次数，则可以采用 for 循环循环； 否则，如果预先无法确定循环的次数，则可以使用否则，如果预先无法确定循环的次数，则

18、可以使用 while 循环循环。 判断表达式判断表达式 是否满足？是否满足？ 满足(Y)满足(Y) 不满足(N)不满足(N) 条件执行结束条件执行结束 语句组A语句组A while end 2021/3/1135 循环结构的语法格式循环结构的语法格式与与C C语言对照语言对照 Matlab C while a=b while(a=b) c=c+1; c+=1; end while循环的格式为：循环的格式为： 2021/3/1136 for循环的格式为：循环的格式为： Matlab C for i1 :2: 100 for（i=1;i=100;i=i+2） c(i)=c(i)+1; end c(

19、i)=c(i)+1; MATLAB中循环变量的步长缺省值是。步长中循环变量的步长缺省值是。步长 可以在正实数或负实数范围内任意指定，循环变量的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。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循环结构的语法格式与与C C语言对照语言对照 2021/3/1137 l break 和和 continue l break 语句用于语句用于终止循环终止循环的执行，即跳出最内层循环的执行，即跳出最内层循环 l continue 语句用于结束语句用于结束本次循环本次循环，进行下一次循环，进行下一次

20、循环 l break 和和 continue 一般与一般与 if 语句配合使用语句配合使用 其它流控制语句其它流控制语句 l return l return 语句用于语句用于退出退出正在运行的脚本或函数，通常用正在运行的脚本或函数，通常用 在函数文件中在函数文件中 2021/3/1138 编程示例编程示例 数论中的一个有趣问题：数论中的一个有趣问题：3n+1 问题：问题： 任取一个正整数，如果是偶数，用任取一个正整数，如果是偶数，用 2 除，如果是奇数，除，如果是奇数， 用用 3 乘再加乘再加 1，反复这个过程，直到所得到的数为，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？问：是否存在使该过程永不中止的整数？ 例：例： 2021/3/1139 while 1 n=input(Please enter n (nonpositive quit):); if n1 if rem(n,2)=0 n=n/2; else n=3*n+1; end fprintf(n n=%d,n); end fprintf(n n=%d is not we need! continue .n, nt); end 编程示例编程示例 2021/3/1140 l 这个例子给出了计算这个例子给出