第四周----Matlab程序设计

1、Matlab程序设计一、一、M文件文件1.M文件概述文件概述 若要一次执行大量的Matlab命令，可将这些命令存放于一个扩展名为m的文件中，使用时只需要在Matlab提示符号下输入此文件的文件名就可以了。此种包含Matlab命令的文件都是以m为扩展名，因此通称为M文件(M-files)。2. M文件的建立和打开文件的建立和打开 为建立新的M文件，启动M文件编辑器有3种方法：(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M文件编辑器窗口。(2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动M文件编辑器后，输入M文件的内容并存盘

2、。(3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令按钮，启动M文件编辑器后，输入M文件的内容并存盘。 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Open File命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。3M文件的保存和运行文

3、件的保存和运行 编辑完程序后，要运行该程序，则必须先进行保存。要保存M文件，只需要点击M文件编辑器File菜单下的Save As命令或者直接点击M文件编辑器工具栏上的Save命令按钮，打开保存对话框，输入文件名就可以了。 要运行编辑完的程序有两种方法：第一，点击M文件编辑器Debug菜单下的Run命令；第二，点击M文件编辑器的工具栏上的Run命令按钮，就会将该M文件保存后运行。 注意：M文件的命名和变量命名的规则一样，不能用汉字命名，用汉字命名的M文件运行时将会出错。二、二、M文件数据的输入输出文件数据的输入输出1、input函数函数 input函数用于提示用户应该从键盘输入数值、字符串和表达

4、式，并接受该输入。 调用格式：调用格式： A=input(提示信息，选项提示信息，选项)； 其中提示信息为一个字符串，选项用于提示用户输入什么样的数据。例如：a=input(输入一个数:)。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，想输入一个人的姓名，可采用命令： xm=input(Whats your name?,s) 在命令窗口输入:Huo Lujing 输出: Huo Lujing 例1：求一元二次方程的根。 a=input(a=); b=input(b=); c=input(c=); d=b*b-4*a*c; x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-

5、sqrt(d)/(2*a) 将该程序以abc.m文件存盘，然后运行abc.m文件。2、disp函数函数disp函数：命令窗口输出函数调用格式： disp(输出项)注：输出项为字符串或矩阵。例如 disp(Hello,MATLAB)输出为： Hello,MATLAB3fprintf函数函数 fprintf函数：设置显示格式，把格式化数据写入文件 调用格式： fprintf(输出项) fprintf函数经常是disp函数的一个有用替换,由于它提供了对结果更多的控制.当准备把格式化的数据写到一个文件中去时,按系统默认的状态它在命令窗口显示结果.例如: i=1; fprintf(sin(%d)=,i)

6、 fprintf(%12.8fn,sin(i) %f表示输入或者输出的位浮点类型，12.8f表示以位有效数字，位小数的形式输出，如果不足位，则以实际输出的有效数字位数为准，但必须是位小数三、三、M文件的分类文件的分类 M文件根据调用方式的不同分两类:命令文件(Script file)和函数文件(Function file) 命令文件:将原本要在MATLAB环境下直接输入的多条语句，存放为.m后缀的文件，在命令行键入文件名，替代多条语句，一次执行成批命令。 函数文件：以固定格式书写的程序代码, 第一行是函数定义行。和C语言，Fortran等语言程序一样。 命令文件和函数文件的联系和区别: 命令文

7、件 函数文件 定义行 无需定义行 必须有 输入输出变量 无 有 数据传送 直接访问work space中所有变量 通过函数形参传递数据编程方法 直接选取MATLAB中执行的语句 精心设计完成指定功能 用途 重复操作 MATLAB功能扩展 1、命令文件、命令文件 将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后在MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。【例2】 建立一个命令文件求1到3的立方值%This is my first test M-file%Huo Lujing, March 5,2009fprintf(Start of test.m!n);for i=1:3

8、 fprintf(i=%d-i3=%dn,i,i3);endfprintf(End of test.m!n);在MATLAB的命令窗口中输入test，将会执行该命令文件.注意: 1. test.m的前两行是注解,可以使程序易于被了解与管理,不妨碍程序的执行. 2. 命令文件可以直接使用工作空间的变量,而且在命令文件中设定的变量,也都在工作空间中看得到.【例3】 建立一个命令文件将变量a,b的值互换。 turn.m文件： a=1:9; b=11,12,13;14,15,16;17,18,19; c=a; a=b; b=c; a b 在MATLAB的命令窗口中输入turn，将会执行该命令文件.2、

9、函数文件、函数文件 函数文件是另一种形式的M文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上，MATLAB提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。(1) 函数文件格式函数文件格式 函数文件由function语句引导，其格式为： function 输出形参表=函数名(输入形参表) 注释说明部分 (可以不写) 函数体 注：其中以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。【例4】 建立一个函数文件计算一个正整数n的阶乘(factorial),并将此函数文件存

10、档于fact.m.function u=fact(n)%求正整数n的阶乘u=1;for i=1:n u=u*i;end(2)函数调用函数调用 函数文件编制好后，就可调用函数进行计算了。如上面定义fact函数后，调用它求5的fact数。 输出实参表=函数名(输入实参表) 要注意的是，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。 例如:要使用fact函数,直接键入函数名fact及输入变量值就可以了: y=fact(5) y=120 其中,u和n是形参,y和5是实参,在执行fact(5

11、)的时候,Matlab会跳入一个下层的暂时工作空间,将变量n（形参）的值设定为5（实参）,也就是将实参5传递给形参n,进行各项函数的内部运算,所有内部运算所产生的变量(包括输入变量n、暂时变量i、以及输出变量u)都保存在此暂时工作空间中运算完毕后，Matlab会将最后输出变量u（形参）的值设定给变量y（实参），也就是将形参u传递给实参y,并清除此暂时空间及其包含的所有变量使用者无法看到这些变量的值 另外，Matlab函数也可以递归调用,也就是说，一个函数可以呼叫它本身【例5】 利用函数的递归调用，求n！ n!本身就是以递归的形式定义的：显然，求n!需要求(n-1)!，这时可采用递归调用。递归调

12、用函数文件factor.m如下：function u=factor(n)if n=1 u=1;else u=n *factor(n-1); %递归调用求(n-1)!end在命令窗口输入：y=factor(5)输出：y= 120四、程序流程控制四、程序流程控制1、逻辑运算符、逻辑运算符逻辑操作符 说明 与 或 非 、循环结构、循环结构(1)for语句语句for语句的格式为：for 变量矩阵 运算式； end其中变量的值会被依次设定为矩阵的每一列，来执行介于for和end之间的运算式因此，若无意外情况，运算式执行的次数会等于矩阵的列数【例6】输出一个长度为的调和数列x=zeros(1,6);for

13、 i=1:6x(i)=1/i;endformat rat %使用分数来表示数值disp(x)注：1.矩阵x最初是一个行列的零矩阵，在for循环中，变量i的值依次是到，因此矩阵x的第i个元素的值依次被设为1/i2.本例使用zeros来预先配置了一个适当大小的矩阵，若不预先配置矩阵，程序仍可执行，但此时Matlab需要动态地增加（或减小）矩阵的大小，因而降低程序的执行效率所以在使用一个矩阵时，若能在事前知道其大小，则最好先使用zeros或ones等命令来预先配置所需要的矩阵的大小【例7】求 的值sum=0;for i=1:100 sum=sum+(2*i-1);endsum思考（水仙花问题）一个三

14、位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。输出全部水仙花数。 100112ii(2) while语句语句while语句的一般格式为：while 条件式 循环体语句 end其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环。【例8】用while循环输出一个长度为的调和数列x=zeros(1,6);i=1;while i=6x(i)=1/i;i=i+1;enddisp(x)思考：使用while循环结构求出 的值。 50012ii(3)循环的嵌套循环的嵌套 如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。 多重循环的嵌套层数可以是任意的。可以按照嵌套层数，分别叫做二重循环、三重循环等。处于内部的循环叫作内循环，处