MATLAB程序设计

1、 Matlab程序设计 Mtatlab程序设计既有传统高级语言的特征，又有自己独特的优点，在Matlab程序设计时，充分利用Matlab数据结构的特点，可以使程序结构简单、编程效率高。本次主要介绍有关Matlab程序控制结构以及程序设计的基本方法。nMatlab在执行命令时，一种交互的命令执行方式，在命令窗口逐条输入指令，执行时Matlab逐条解释执行。这种方式虽然简单、直观，但速度慢，执行过程不保留，当某些操作需要反复进行时，更使人感到不便。n另一种M文件的程序执行方式，是将有关命令变成程序存储在一个文件中（M文件）当需要运行时，直接调用运行，运行时Matlab就自动依次执行该文件中的命令

2、M文件一、M文件的分类通常，M文件可分为两大类函数文件）（脚本文件M2M ) 1 (这里通过一个例题加以说明 这两种Matlab程序代码所编写的文件通常都是以“.m”为扩展名，因此都统称为M文件。M函数文件是Matlab的主流。Matalb本身的一系列工具箱的内部函数就是Matlab的开发者设计的一些M函数，提供给我们使用。 我们也可以根据我们的需要，开发设计我们自己需要M函数36300sin)(xxxxxxxy在区间-6，6中的图形例: 用matlab编写一M文件和M函数绘制以下函数图形x=-6:0.1:6;leng=length(x);for m=1:leng; if x(m)=0 y(m

3、)=sin(x(m); elseif x(m)=3 y(m)=x(m); else y(m)=-x(m)+6; endendplot(x,y);grid用M文件形式编写程序36300sin)(xxxxxxxyx=-6:0.1:6;leng=length(x);y=;for m=1:leng; if x(m)=0 y=y,sin(x(m); elseif x(m)=3 y=y,x(m); else y=y,-x(m)+6; endendplot(x,y);grid方法三：运用逻辑运算符简化程序x=-6:0.1:6;y=(x=0&x3).*(-x+6);plot(x,y),grid on M函数的

4、形式编写程序function y=f1(x)leng=length(x);for m=1:leng if x(m)=0 y(m)=sin(x(m); elseif x(m)=3 y(m)=x(m); else y(m)=-x(m)+6 endendfunction y=f2(x)y=(x=0&x3).*(-x+6);plot(x,y),gridx=-6:0.1:6;y=f1(x); %自动调用f1.mplot(x,y);grid 编写好该程序，保存时Matlab自动以f1为函数名存入内存。当需要运行该程序时在Matlab命令窗口输入f1（x）就行 程序控制结构Matlab的程序控制结构有3种：

5、顺序结构；选择结构；循环结构。任何复杂的程序都可以有着3种基本结构构成。复杂的程序可以在循环结构中采用： 循环的嵌套一、顺序结构 顺序结构是指按照程序中语句的排列顺序依次执行，直到程序的最后一个语句。这也是最简单的一种程序结构。一般涉及数据的输入、数据的计算或处理、数据的输出等内容。1、数据的输入从键盘输入数据，则可使用input函数来实现，其格式： A=input(提示信息，选项)；其中：提示信息-为字符串，用于提示用户 输入什么样的数据 A=input(输入A矩阵:) %提示输入A矩阵2、数据的输出 Matlab提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为：disp(输出项)其中

6、：输出项-既可以是字符串、也 可以是矩阵例如： A=Good afternoon everyone. ; disp(A)输出结果：Good afternoon everyone. 例如：A=1 2 3;4 5 6;7 8 9; disp(A)输出结果： 1 2 3 4 5 6 7 8 9例：求解一元二次方程02cbxaxa=input(a=);b=input(b=);c=input(c=);d=b2-a*4*c;x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2)a=4b=78c=54x1=-0

7、.7188 x2=-18.7812输出结果：a=23b=-6c=51x1=0.13043+1.4834i x2=0.13043-1.4834iMatlab中程序暂停函数的调用格式pause(延时秒数) 若省去延时秒数，直到用户按任意键程序继续执行，按Ctrl+C强行中止程序的执行2、选择结构 选择结构是根据给定条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab中用于选择结构的语句有if语句；switch语句；try语句。1）if语句Matlab中，if语句有3种格式格式：if 条件 语句组 end 单分支if语句 双分支if语句格式：if 条件 语句组1 else 语句组2 end 多分支if

8、语句格式：if 条件1 语句组1 elseif 条件2 语句组2 elseif 条件m 语句组m else 语句组n end条件1条件2条件m语句组1语句组2语句组m语句组n成立成立成立不成立不成立不成立多分支if语句的执行过程结构框图例如：计算分段函数10 10 1) 1cos(2xxxxxxxy运用单分支if语句编程x=input(请输入X的值:); y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); if x=10 y=x*sqrt(x+sqrt(x);endy运用双分支if语句编程x=input(请输入X的值:);if x=10 y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); else y

9、=x*sqrt(x+sqrt(x);endyx=input(请输入X的值:);if x=10 y=x*sqrt(x+sqrt(x);else y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); endy2）switch语句 switch语句是根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语句格式：格式：格式： switch switch 表达式表达式 case case 表达式表达式1 1 语句组语句组1 1 case case 表达式表达式2 2 语句组语句组2 2 case case 表达式表达式m m 语句组语句组m m otherwiseotherwise 语句组语句组n n end end

10、 求表达式的值K=值1K=值2K=值m语句组1语句组2语句组m语句组nswicth语句的下一句否否否是是是Switch语句的执行过程例：某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下（商品价格用price）折扣折扣折扣折扣折扣没有折扣14% price500010% 5000price25008% 2500price10005% 1000price5003% 500price200 200priceprice=input(请输入商品价格:)switch fix(price/100) %也可以用floor或ceil case 0,1 %商品价格小于200 rate=0; case2,3,4 %商

11、品价格大于200小于500 rate=3/100; case num2cell(5:9) %商品价格大于500小于1000 rate=5/100; case num2cell(10:24) %商品价格大于1000小于2500 rate=8/100; case num2cell(25:49) %商品价格大于2500小于5000 rate=10/100; otherwise %商品价格大于等于5000 rate=14/100; end price=price*(1-rate) %输出商品实际价格 3）try语句try语句是一种试探性执行语句，其语句格式：try 语句组1catch 语句组2end

12、try语句先试探执行语句组1，如果语句组1在执行多程中出现错误，则将保留的Lasterr变量，并转去执行语句2。例如：矩阵乘法要求两矩阵的位数相等，否则出错A=1 2 3;4 5 6; B=7 8 9;10 11 12;try C=A*B; catch C=A.*B;end ClasterrMatlab程序C = 7 16 27 40 55 72ans =Error using = mtimesInner matrix dimensions must agree.输出结果2、循环结构 循环是指按照给定的条件，重复执行指定的语句，这是十分重要的一种程序结构。Matlab提供了两种实现循环的结构语

13、句 for语句；while语句 For语句（步长的默认值为1）格式： for 循环变量=循环初值：步长：终值 循环体语句 end分别求循环的初值、步长、终值将循环的初值赋给循环变量ii在是否在初值和终值之间循环体语句i增加1个步长是否例如：一个3位整数，其各位数字的立方和等于该数本身则称为水仙花数，求出100999之间的全部水仙花数。for m=100:999; m1=fix(m/100); %求m的百位数字，fix向零方向取整P30 m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位数字 m3=rem(m,10); %求m的个位数字 if m=m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*

14、m3*m3 disp(m) endendMatlab程序 例：求1+3+5+100的值% 数组求和sm=0;for n=1:2:100; sm=sm+n;endSm；程序分析：循环变量为n，n对应为向量1:2:100,循环次数为向量1:2:100的列数，每次循环n取一个元素%用Matlab函数求和x=1:2:100s=sum(x)while语句格式：while （条件） 循环体语句 end条件循环体语句不成立成立循环过程图例如：从键盘输入若干个数，当输入0时结束运算，求这些数的平均值和它们的和Matlab程序 sm=0;n=0;x=input(输入一个数(以0结束):);while(x=0)

15、sm=sm+x; n=n+1; x=input (输入一个数(以0结束):);endif (n0) sm mean=sm/nend 例：利用while循环，求1+3+5+100的值% 利用while循环求1+3+5+100的值 sm=0;n=1;while n=100 sm=sm+n; n=n+2;endMatlab程序程序分析：可见whileend循环的循环次数由表达式来决定，当n=101时停止循环3、流程控制语句在程序执行中，有一些可以控制程序流程的命令，下面主要介绍 breakbreak continuecontinue return return pause pause keyboar

16、d keyboard input input break语句 break语句用于终止for循环和while循环的执行。当遇到break时，则退出循环体，继续执行循环体外的下一个语句。在嵌套循环中，break往往存在于内层的循环中例：用if与break命令结合，停止while循环，计算1+3+5+100的值，当和大于1000时终止计算% 用break终止while循环sm=0;n=1;while n=100 if sm whos Name Size Bytes Class t 1x201 1608 double array (global)Grand total is 201 elements

17、using 1608 bytes 函数参数 Matlab的函数调用过程实际上就是参数传递的过程。 1、函数调用格式输出参数1，输出参数2，=函数名（输入参数1，输入参数2，）2、参数传递的规则 在Matlab中，函数具有自己的工作空间，函数内变量与外界（包括其他函数和工作空间）的唯一联系就是通过函数的输入、输出参数，输入参数在函数中的任何变化，都仅在函数内进行，不会传递出去。function E1()% 参数传递绘制二阶系统时域响应z1=0.3;t1 y1=E2(z1);plot(t1,y1)hold onz1=0.5;t2 y2=E2(z1);plot(t2,y2)z1=0.707;t3 y3=E2(z1);plot(t3,y3)function t,y=E2(zeta)%子函数，绘制二阶系统时域响应曲线t=0:0.1:20;y=1-1/sqrt(1-zeta2)*exp(-zeta*t).*sin(sqrt(1-zeta2)*t+acos(zeta);