第6章M文件和MATLAB编程

1、第第6章章 M文件和文件和MATLAB 编程编程1本章学习目标n掌握MATLAB流程控制方法n了解MATLAB的运行方式n掌握M函数文件和M脚本文件的编写n理解串演算函数和函数句柄的用法n掌握程序调试方法2主要内容n6.1 MATLAB控制流n6.2 脚本文件和函数文件n6.3 串演算函数n6.4 函 数 句 柄n6.5 程 序 调 试36.1 MATLAB控制流6.1.1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

2、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(How many apples) %输入数值给numberHow many apples67number = 676.1.1顺序结构顺序结构n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

3、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a a=1 2;3 4; disp(a) %输出矩阵 1 2 3 46.1.2选择结构选择结构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;if maxb max=b;endif max0 y=x+2;

4、else y=x*x;enddisp(y)执行结果：input x:-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1 case 常量表达式2 语句组2 case 常量表达式m 语句组m otherwise 语句组nend说明：n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

5、的值都没有与表达式的值匹配的，就执行otherwise后面的语句。nswitch后面的表达式只能是标量或字符串。ncase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6.4】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、8089分为B、 7079分为C、 6069分为D、 60分以下为E。score=input(输入成绩：);switch fix(score/10) case 10,9 %90分以上 grade=A； case 8 %8089分 grade=

6、B； case 7 %7079分 grade=C； case 6 %6069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）；6.1.3循环结构循环结构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;while n=100 sum=sum+n; n=n+1 ;endsumn1003.212.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

7、 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6.6】用for语句计算的值。sum=0;for n=1: 100 sum=sum+n;endsum6.1.4break和和continue语句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。n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。n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6.

8、8】计算的值，当和大于1000时终止计算。sum=0;n=1;while n=100 if sum2 f=fibfun(n-1)+fibfun(n-2); %递归调用else f=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) %

9、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6.13】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)。function y=narg(a,b) %参数个数可变，计算a和b的和if nargin=0 a=0;b=0; elseif nargin=1 b=0; end y=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

10、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。6.3 串演算函数6.3.1 eval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6.15】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：%Generate a sequence of matrices named M

11、1 through M4clearfor n = 1:4 eval(M num2str(n) = magic(n)end6.3.2feval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。6.4 函数句柄函数句柄(Function handle)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当前MATLAB中可以使用的任意函数 例如: mysin=sin, 此

12、后mysin就和sin同样地使用, mysin(pi)和sin(pi)的含义相同。第二种是利用转换函数str2func，语法格式为：变量名= str2func(函数名) 【例6.16】编写一个函数文件，通过函数句柄绘制图形。（trigPlot.m）function trigPlot(h, val)% Verify that h is a function handle.% Call the function mapped to handle h.if isa(h, function_handle) A = h(val); plot(A) % Plot the resulting data.en

13、d6.5程序调试6.5.1程序调试概述在开发M文件过程中，不可避免地出现错误(Bug)。 应用程序的错误主要有两类，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。一旦发现语法错误，MATLAB立即标志这些错误，并提供有关所遇到的错误类型，以及发生错误处在M文件的行数。给定这些反馈信息，以便纠正这些错误。 6.5.2调试器调试器找到错误的最好的方法是应用MATLAB支持的调试器(debugger)。M文本编辑器事实上就是调试器，包含了一系列的调试图标。在工具栏的debug下拉式菜单中包含了很多的调试选项。调试菜单debug如图7.4所示。

14、在debug下拉菜单中，可以进行单步运行操作和断点操作。在程序运行前，单步菜单Step、Step In和Step Out都处于非激活状态，Run是处于激活状态的。只有当对设置了断点的程序运行的过程中，可以激活单步菜单。debug下拉菜单的主要功能为：Step：不进入函数单步运行。Step In：进入函数单步运行。Step Out：停止单步运行。如果在函数中，跳出函数；如果不在函数中，直接运行到下一个断点处。Run：运行，运行过程中暂停在断点处时，该项变为continue。Go Until Cursor:运行到光标所在的位置。Set/Clear Breakpoints:设置、清除断点。Set/M

15、odify Conditional Breakpoints:设置/修改条件断点。设置断点是高级语言中程序调试的重要手段之一，断点是在程序特定位置设置的中断点，当程序运行至断点处时会暂停运行，此时可通过检查相关变量的内容等方法确定程序的运行是否正确。图中的红色菱形点即为设置的断点。Enable/Disable Breakpoints:使断点有效和无效。Clear Breakpoints in All Files:清除所有断点。Stop if Errors/Warnings:遇到错误/警告停止程序运行。表6-1 程序调试命令命令功能dbclear清除已经设置好的断点dbcont继续执行dbdown/dbup修改当前工作空间的上、下文关系dbquit退出调试状态dbstack显示当前堆