M文件和流程控制(matlab)

1、四、M文件和流程控制M文件和流程控制MATLAB控制流函数n循环控制语句n条件控制语句if，switchntrycatchend结构n其它流程控制指令M文件和流程控制（续）M脚本文件和函数文件nM脚本文件和函数文件的比较n局部变量和全局变量nM文件的一般结构M文件和流程控制（续）变量的检测传递和限权使用函数n输入输出变脸检测函数n子函数和私用函数串演算函数函数句柄调试和剖析4.1 MATLAB4.1 MATLAB控制流函数控制流函数4.1.1 4.1.1 循环控制语句循环控制语句forfor for x=array for x=array 循环体循环体end end 循环体被循环执行，执行的次

2、数就是arrayarray的列数，arrayarray可以是向量也可以是矩阵，循环变量x x依次取arrayarray的各列，每取一次循环体执行一次。 4.1 MATLAB4.1 MATLAB控制流函数（续）控制流函数（续）4.1.1 4.1.1 循环控制语句循环控制语句whilewhile while while 表达式表达式 循环体循环体end end 只要表达式为逻辑真，就执行循环体；一旦表达式为假，就结束循环。表达式可以是向量也可以是矩阵，如果表达式为矩阵则当所有的元素都为真才执行循环体，如果表达式为nannan，MATLAB认为是假，不执行循环体。 例4.1 循环控制语句%a中每一个

3、数字等于所在行列数之和for i = 1:10 for j = 1:10 a(i,j) = i+j; endenda演示例4.1 循环控制语句（续）注意：注意： end必须和必须和for, while成对出现成对出现，不可，不可省略。特别是出现循环嵌套时，一定要注省略。特别是出现循环嵌套时，一定要注意意for/while和和end的配对问题。的配对问题。4.1.2 条件控制语句条件控制语句if,switch1. if 条件式条件式1 语句段语句段1 elseif 条件式条件式2语句段语句段2. else 语句段语句段n+1 end 当有多个条件时，条件式1为假再判断elseifelseif的条

4、件式2，如果所有的条件式都不满足，则执行elseelse的语句段n+1，当条件式为真则执行相应的语句段； Ifelseend结构也可以是没有elseif和else的简单结构。 举例：条件控制语句if举例cost=10;number=12;if number8 sums=number*0.95*cost;end,sums演示4.1.2 条件控制语句条件控制语句if,switch2. switch 开关表达式开关表达式case 表达式表达式1 语句段语句段1 case表达式表达式2 语句段语句段2. otherwise 语句段语句段n end (1) 将开关表达式依次与case后面的表达式进行比较

5、，如果表达式1不满足，则与下一个表达式2比较，如果都不满足则执行otherwise后面的语句段n；一旦开关表达式与某个表达式相等，则执行其后面的语句段。 (2) 开关表达式只能是标量或字符串。 (3) 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。 举例：例4.2 条件控制语句用于学生的成绩管理%exm04_02.mclear;%划分区域：满分(100)，优秀(90-99)，良好%(80-89)，及格(60-79)，不及格(60)for i = 1:10 ai = 89+i; bi

6、= 79+i;演示例4.2 条件控制语句用于学生的成绩管理小结：1）case后面的表达式可以是元胞数组，只要开关表达式的值与元胞数组中任一个元素值相等，就执行其后的语句段。 2）switch指令判断开关表达式的值符合哪一个case，并执行相应的语句段，执行完毕，自动跳出switch结构，不需要break指令。4.1.3 try. catch. end结构结构try 语句段语句段1catch 语句段语句段2end 首先试探性地执行语句段1，如果在此段语句执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterrlasterr变量，并放弃这段语句，转而执行语句段2中的语句，当执行语句段2又出现错误，

7、则终止该结构。举例：trycatchend结构进行矩阵相乘运算n=4;a=magic(n); %生成4阶魔方矩阵am=3; b=eye(3); %生成3阶单位矩阵b演示4.1.3 try. catch. end结构结构小结：试探出矩阵的大小不匹配时，矩阵无法相乘，则再执行case后面的语句段，将a的子矩阵取出与b矩阵相乘。可以通过这种结构灵活的实现矩阵的乘法运算。4.1.4 4.1.4 其他流程控制指令其他流程控制指令 1. break1. break指令指令 breakbreak指令可以使包含breakbreak的最内层的forfor或whilewhile语句强制终止，立即跳出该结构，执行e

8、ndend后面的命令，breakbreak命令一般和IfIf结构结合使用。2. continue2. continue指令指令 continuecontinue指令用于结束本次forfor或whilewhile循环，只结束本次循环而继续进行下次循环。4.1.4 4.1.4 其他流程控制指令其他流程控制指令( (续续) ) 3. pause3. pause指令指令 pausepause指令用来使程序运行暂停，等待用户按任意键继续 。 pause(n)pause(n)指令用于使程序暂停n秒后再继续执行。 4. keyboard4. keyboard指令指令 keyboardkeyboard指令将“

9、控制权”交给键盘，等待键盘命令，仅当用户输入returnreturn指令后，“控制权”才交回程序。4.1.4 4.1.4 其他流程控制指令其他流程控制指令( (续续) ) 5. input5. input指令指令 inputinput指令用来提示用户应该从键盘输入数值、字符串和表达式，并接受该输入。 a=a=input(inputinput(input a number:) a number:) %输入数值给a b=b=input(inputinput(input a number:,s) a number:,s) % %输入字符串给b 6. return6. return指令指令 retur

10、n指令是终止当前命令的执行，并且立即返回到上一级调用函数或等待键盘输入命令，可以用来提前结束程序的运行。 4.1.4 4.1.4 其他流程控制指令其他流程控制指令( (续续) ) error/lasterr 显示出错信息/显示最新出错原因，终止程序运行 warning/lastwarn 显示警告/显示MATLAB自动给出的最新警告，程序继续运行%exmR=input(What is your name:,s) % %以字符串形式赋给以字符串形式赋给R RS=input(How old are you?) % %键入数值键入数值pause(3) % %暂停暂停3 3秒秒pause % %等待用户

11、按任意键等待用户按任意键error(You cant join the army) % %显示出错信息显示出错信息errordlg,warndlg % %给出出错、警告对话框给出出错、警告对话框4.2 M4.2 M脚本文件和函数文件脚本文件和函数文件 M文件由两种形式：M脚本文件和M函数文件，可在MATLAB的M文件编辑/调试器中进行编写和调试运行。4.2 M4.2 M脚本文件和函数文件（续）脚本文件和函数文件（续）创建创建M M文件文件的方法：n 在指令窗运行指令editedit即可打开M文件编辑/调试器；n 单击工具条上的 图标也可打开M文件编辑/调试器；n 选择菜单菜单“File”“Ne

12、w”File”“New”“M-file”“M-file”，可打开空白的M文件编辑器 。 4.2 M4.2 M脚本文件和函数文件（续）脚本文件和函数文件（续）打开已有打开已有M M文件文件的方法：n在指令窗运行指令edit filenameedit filename ；n单击工具条上的 图标；n选择菜单菜单“File”“Open”File”“Open”“M-file”“M-file”；n直接在资源浏览器中双击文件。 4.2.1 M4.2.1 M脚本文件和函数文件的比较脚本文件和函数文件的比较1.1.脚本文件的特点脚本文件的特点(1) 脚本文件中的命令格式和前后位置，与在命令窗口中输入的没有任何区

13、别。(2) MATLAB在运行脚本文件时，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)(workspace)中，可以很方便地查看变量，除非用clearclear命令清除；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。4.2.1 M4.2.1 M脚本文件和函数文件的比较脚本文件和函数文件的比较2. 2. 函数文件的特点函数文件的特点(1) 第一行总是以“function”function”引导的函数声明行； 函数声

14、明行的格式：函数声明行的格式： function function 输出变量列表输出变量列表 = = 函数名函数名( (输入变量列表输入变量列表) ) (2) 函数文件在运行过程中产生的变量都存放在函数本身的工作空间；(3) 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；(4) 函数的工作空间随具体的M函数文件调用而产生，随调用结束而删除，是独立的、临时的，在MATLAB运行过程中可以产生任意多个临时的函数空间。 4.2.1 M4.2.1 M脚本文件和函数文件的比较脚本文件和函数文件的比较M M脚本文件脚本文件%exm04_Mfil

15、e.mx= -5if x0 f= -1;elseif x=0 f=0;else f=1;end M函数文件函数文件%exm04_funfile.mfunction m=SIGN(y)if yexm04_Mfileexm04_Mfilef =f = -1 -1指令窗运行指令窗运行 x=-5; x=-5;f=exm04_funfilef=exm04_funfile(x)(x)f =f = -1 -14.2.1 M4.2.1 M脚本文件和函数文件的比较脚本文件和函数文件的比较注意：M脚本文件一般用作主程序，由命令行组成。M函数文件需注意几点：1）必须以关键字“functionfunction”开头；

16、2）第一行必须是函数声明行；3）函数名尽量与文件名一致，如果不一致，调用该函数时应使用文件名。4.2.2 4.2.2 局部变量和全局变量局部变量和全局变量n 局部变量(Local Variables)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 ；n全局变量(Global Variables)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。4.2.2 4.2.2 局部变量和全局变量（续）局部变量和全局变量（续）n 当使用globalglobal指令指定全局变量时，必须对每个共享该变量的函数和基本工作空间进行专门的globalglobal定义。如果某

17、个函数使全局变量的内容发生改变，其它函数空间及基本工作空间的同名变量也随之改变，除非所有和全局变量有关的工作空间都被删除，否则全局变量始终存在。n全局变量必须在该变量被使用前声明为全局变量，建议放在首行声明。4.2.2 4.2.2 局部变量和全局变量（续）局部变量和全局变量（续）n M脚本文件中的变量是全局变量，运行完毕后变量仍保存在工作空间，可以进行访问；n M函数内部定义的变量是局部变量，只能在函数内部访问；n 可以将函数内的变量声明为全局变量，利用“globalglobal”指令，为了与其它变量进行区分，通常用大写字母表示全局变量。4.2.2 4.2.2 局部变量和全局变量（续）局部变量

18、和全局变量（续）例如对例如对exm04_funfile.m 进行如下修改：进行如下修改：%exm04_funfile.m %exm04 funfile2.mfunction m=SIGN(y) function m=SIGN if y0 global m= -1; if Y global Y;Y=-5; f=exm04_funfile2f = -1 可见利用全局变量可以实现函数间参数的传递，但是破坏函数的封装性，因此不提倡使用全局变量。 4.2.3 M4.2.3 M文件的一般结构文件的一般结构1 1）函数声明行函数声明行：以关键字“functionfunction”开头，包括函数名以及输入输出

19、宗量列表。2 2）H1H1行行( (用用% %开头的第一注释行开头的第一注释行) )：包括大写函数名，对函数功能的简要描述，主要用 于关键词查询和helphelp在线帮助。3 3）在线帮助文本在线帮助文本( (用用% %开头开头) )：包括对函数输入输出宗量的解释、函数调用格式等。执行指令help help funnamefunname将显示第一注释行和在线帮助文本的内容。4 4）编写和修改记录编写和修改记录( (用用% %开头开头) )：与注释行间用“空行”分隔，标志该文件的作者、日期、版本等信息。5 5）函数体函数体 ：与前面的注释行以“空行”分隔，由完成函数功能的命令行组成。函数体中可以

20、加入以“”开头的注释语句。4.2.3 M4.2.3 M文件的一般结构（续）文件的一般结构（续） M函数文件的必要组成部分是“函数声明行函数声明行”和“函数体函数体”，其他仅为增加可读性和方便使用而设。function y=Ex0502(zeta) 函数声明行函数声明行% EX0502 Step response of quadratic system. 第一注释行第一注释行% 二阶系统时域响应曲线二阶系统时域响应曲线% zeta 阻尼系数阻尼系数 帮助文本帮助文本% y 时域响应时域响应% copyright 2003-08-01 编写记录编写记录 函数主体x=0:0.1:20;y=1-1/s

21、qrt(1-zeta2)*exp(-zeta*x).*sin(sqrt(1-zeta2)*x+acos(zeta)plot(x,y) 注意：脚本文件没有函数声明行4.3 4.3 变量的检测传递和限权使用函数变量的检测传递和限权使用函数4.3.1 4.3.1 输入输出变量检测函数输入输出变量检测函数nargin nargin 在函数体内获取实际输入变量的个数nargout nargout 在函数体内获取实际输出变量的个数nargin(funnargin(fun) ) 在函数体外获取funfun指定函数的输入参数个数nargout(funnargout(fun) ) 在函数体外获取funfun指定

22、函数的输出参数个数inputname(n)inputname(n) 在函数体内返回第n个输入变量的实际调用变量名varargin/varargoutvarargin/varargout 可以获得输入/输出变量的各元素内容“变长度“变量列表例4.3 输入输出宗量的使用 算例演示：例4.3 输入输出宗量的使用（续）n函数声明行中，“变长度”输入输出变量必须在“普通”输入输出变量之后；nvararginvarargin和varargout varargout 本身是元胞数组，当变量被依次分配给“普通”输入输出变量后，剩余变量被逐个分配给vararginvarargin和varargoutvararg

23、out 的元胞；nvararginvarargin和varargoutvarargout的长度取决于分配的输入输出变量数。4.3.2 子函数和私用函数子函数和私用函数1. 子函数子函数在一个M函数文件中，可以包含多个函数，第一个出现的是主函数，其它则为子函数。通过函数文件名调用函数时，调用的是主函数，主函数必须放在函数文件的第一部分，其函数名应该与文件名相同，子函数的次序无任何限制；子函数不能被其它文件的函数调用，只能被同一文件中的函数(可以是主函数或子函数)调用，子函数的优先级仅次于内装函数；同一文件的主函数和子函数变量的工作空间相互独立，参数的传递最好通过输入输出变量进行传递；用helph

24、elp和lookforlookfor命令不能提供子函数的帮助信息。 4.3.2 子函数和私用函数（续）子函数和私用函数（续）2. 2. 私用函数私用函数私用函数是指存放在privateprivate子目录中的M函数文件，具有以下性质：在privateprivate目录下的私用函数，只能被其父目录的M函数文件所调用，而不能被其它目录的函数调用，对其它目录的文件私用函数是不可见的，私用函数可以和其它目录下的函数重名；私用函数父目录的M脚本文件也不可调用私用函数；在函数调用搜索时，私用函数优先于其它MATLAB路径上的任何函数。 4.3.2 子函数和私用函数（续）子函数和私用函数（续）当MATLAB

25、执行程序的过程中遇到一个新“名字”时，查找过程如下：1）是否变量名？2）是否该文件内的子函数？3）是否私用函数？4）是否当前目录上的函数？5）是否MATLAB搜索路径上的函数？6）以上都找不到则显示出错信息。4.4 串演算函数串演算函数为提高计算的灵活性，MATLAB 还提供两种演算函数：串演算函数evaleval和函数句柄演算函数fevalfeval 。 串演算函数evaleval具有对字符串进行计算的能力：y=eval(CEMy=eval(CEM） 执行CEM指定的运算y=eval(CEM1,CEM2y=eval(CEM1,CEM2） 执行CEM1代表的运算，若失败则执行CEM2y1,y2

26、,=eval(CEM)y1,y2,=eval(CEM) 调用CEM代表的函数文件，输出计算结果例4.4 串演算函数的应用%exm04_04.mt=0:0.01*pi:2*pi;P=1,2,4,10;figurefor n=1:4 eval(T=P(n);) 演示4.4 串演算函数（续）串演算函数（续）跨空间执行串演算：evalin (workspace,expression)evalin(workspace,expression1,expression2)其中workspace指不同的工作空间，在evalin中可以是基本工作空间（basebase）和主调函数空间（callercaller）。如

27、果是函数自己的工作空间，可以采用eval命令进行串演算。例4.5 跨空间串演算函数的应用 算例演示：4.5. 4.5. 函数句柄函数句柄函数句柄（Function handle)是包含了函数的路径、函数名、类型以及可能存在的重载方法。是一种新数据类型。1.函数句柄的创建nh_fun=fun %创建函数句柄nh_fun=str2func(fun) %创建函数句柄nh_array=str2func(fun1,fun2,) %创建函数句柄数组 其中fun是当前可访问函数当前可访问函数的函数名，h_fun是函数句柄，h_array是函数句柄数组4.5. 4.5. 函数句柄（续）函数句柄（续）2. 2.

28、 函数句柄基本用法函数句柄基本用法假设一个函数Funname的调用格式为：out1,out2,=Funname(in1,in2,)out1,out2,=Funname(in1,in2,)通过指令定义Funname的函数句柄：HfunHfun=FunnameFunname或HfunHfun=str2func(Funname)=str2func(Funname)定义Hfun之后通过函数句柄调用函数的格式为out1,out2,=feval(Hfun,in1,in2,)out1,out2,=feval(Hfun,in1,in2,) eval和feval指令都是用来执行字符串所代表的函数，优点在于可以在

29、运行中修改所执行的指令或参数，提高计算的灵活性。两者区别在于两者区别在于： eval所执行的字符串应该包括函数名、输入参数。 feval的Hfun字符串仅为函数名，输入参数由in1,in2,给出。例如下面的命令完成同样的操作eval(s=sin(pi/2)s=eval(sin(pi/2)s=feval(sin,pi/2)Hsin=sin;s=feval(Hsin,pi/2)4.5. 4.5. 函数句柄（续）函数句柄（续）3. 使用函数句柄的优点使用函数句柄的优点(1) (1) 在更大范围调用函数在更大范围调用函数 函数句柄包含了函数文件的路径和函数类型，即函数是否为内部函数、M或P文件、子函数、私有函数等，因此无论函数所在的文件是否在搜索路径上，是否是当前路径，是否是子函数或私有函数，只要函数句柄存在，函数就能执行。4.5. 4.5. 函数句柄（续）函数句柄（续）(2) (2) 提高函数