第二章Matlab程序设计

1、第二章 程序设计声明和致谢 课件取自网络电子课件，只进行了很少的编辑和加工，对不知名的网络电子课件作者表示感谢！前言o现代大地测量领域的大型解算软件，如GPS和InSAR解算软件等，一般按以下方式完成解算：n数据文件编辑n参数文件配置n软件解算并保存结果到文件n读取解算结果文件进行分析和可视化显示（绘图）o文件操作是大型程序设计中很重要的一个内容，绘图是结果表达的重要手段提纲提纲 o1.文件操作n1.1 文件的打开与关闭n1.2 文件的读写操作n1.3 数据文件定位写操作o2. 程序设计n2.1 M文件n2.2 函数文件n2.3 程序设计n2.4 程序调试Matlab环境下的文件与其它系统一样

2、，也有二类文件组成，一是文件，又称M文件，另一类是数据文件。系统除提供了文件的一般管理功能外，还提供了对数据文件进行操作的特殊功能函数。数据文件的打开与关闭数据文件的打开与关闭Matlab提供了对数据文件建立、打开、读、写以及关闭等一系列函数，数据文件一般存放在磁盘等介质上，用文件名标识，系统对文件名没有特殊要求。文件数据格式有二种形式，一是二进制格式文件，二是ASCII文本文件，系统对这两类文件提供了不同的读写功能函数。打开文件打开文件在读写文件之前，必须先用fopen命令打开一个文件，并指定允许对该文件进行的操作。文件操作结束后，应及时关闭文件，以免数据的丢失或误修改。fopen函数格式为

3、：Fid= fopen(filename，permission)打开文件打开文件 其中filename为文件名，permission为文件格式，可以是下列格式之一：or 打开文件，读数据，文件必须存在。ow 打开文件，写数据，若文件不存在，系统会自动建立。oa 打开文件，在文件末尾添加数据。or+ 打开文件，可以读和写数据，文件必须存在。ow+ 打开文件，供读与写数据用，会删除以前数据。oa+ 打开文件，供读与添加数据用。oW 打开文件供写数据用，无自动刷新功能。oA 打开文件供添加数据用，无自动刷新功能。打开文件打开文件例如：打开一个名为std.dat的数据文件并进行读操作，其命令格式为：F

4、id=fopen( std.dat, r )上述打开格式均为二进制格式，如果想用ASCII文本格式，则必须在格式字符串中加上字符t，例如用r t表示以ASCII格式打开供读操作的数据文件。关闭文件关闭文件文件在进行完读、写等操作后，应及时关闭，以保证文件的安全可靠。关闭文件命令格式为：Sta=fclose(Fid) 关闭Fid所表示的文件Sta表示关闭文件操作的返回代码，若关闭成功，返回0，否则返回1。提纲提纲 o1.文件操作n1.1 文件的打开与关闭n1.2 文件的读写操作n1.3 数据文件定位写操作o2. 程序设计n2.1 M文件n2.2 函数文件n2.3 程序设计n2.4 程序调试读二进

5、制数据文件读二进制数据文件fread 读二进制数据文件。格式为：A,COUNT=fread(Fid,size,precision)其中A为数据矩阵，COUNT返回所读取的数据元素个数。size为可选项，若不选用则读取整个文件内容，若选用它的值可以是下列值：读二进制数据文件读二进制数据文件N 读取 N个元素到一个列向量。inf 读取整个文件。M,N 读数据到MN的矩阵中，数据按列存放。读二进制数据文件读二进制数据文件precision用于控制所读数据的精度格式。缺省格式为uchar，即无符号字符格式。例如：Fid=fopen(std.dat, r); A=fread(Fid, 100, long

6、); Sta=fclose(fid);以读数据方式打开数据文件std.dat，并按长整型数据格式读取文件的前100个数据放入向量A，然后关闭文件。写二进制数据文件写二进制数据文件fwrite 函数以二进制格式向数据文件写数据，其格式为：COUNT=fwrite (Fid, A, precision)例如：Fid=fopen(magic5.bin, wb);fwrite(Fid, magic, int32);上述语句将矩阵magic中的数据写入文件magic5.bin中，数据格式为32位整型二进制格式。写二进制数据文件写二进制数据文件【例例】建立一数据文件test.dat，用于存放矩阵A的数据。

7、已知 A=-0.6515 -0.2727 -0.4354 -0.3190 -0.9047 -0.7534 -0.4567 -0.3212 -0.4132 -0.3583 -0.9264 -0.8173 -0.7823 -0.3265 -0.0631 -0.1735 -0.7373 -0.0972 -0.3267 -0.6298 -0.4768 -0.6773 -0.6574 -0.1923 -0.4389写二进制数据文件写二进制数据文件Fid=fopen(test.dat, w)cnt=fwrite(Fid, A, float)fclose(Fid)程序段将矩阵A的数据以二进制浮点数格式写入文

8、件test.dat中。Fid=fopen(test.dat, r)B,cnt=fread(Fid, 5,inf, float)fclose(Fid)读取文件test.dat的内容。读文本文件读文本文件fscanf 读ASCII文本文件A,COUNT= fscanf (Fid, format, size)其中A为数据矩阵，用以存放读取的数据，COUNT返回所读取的数据元素个数。format用以控制读取的数据格式，由%加上格式符组成，格式符为：d, i, o, u, x, e, f, g, s, c与. . . 读文本文件读文本文件 例如：s=fscanf(fid, %s) 读取一个字符串a=fs

9、canf(fid, %5d) 读取5位数的整数b= fscanf(fid, %6.2d) 读取浮点数写文本文件写文本文件fprintf 写ASCII数据文件,其格式为： COUNT= fprintf(Fid, format, A,)其中A为要写入文件的数据矩阵，先按format格式化数据矩阵A，后写入到Fid所指定的文件。例如：x = 0: 0.1: 1; y = x; exp(x); Fid = fopen(exp.txt, w); fprintf(Fid,%6.2f %12.8fn,y); fclose(Fid);提纲提纲 o1.文件操作n1.1 文件的打开与关闭n1.2 文件的读写操作n

10、1.3 数据文件定位写操作o2. 程序设计n2.1 M文件n2.2 函数文件n2.3 程序设计n2.4 程序调试文件指针移动fseek函数移动文件位置指针，格式为：status=fseek（Fid, offset, origin) 其中Fid为文件句柄，offset表示位置指针相对移动的字节数，若为正整数表示向文件尾方向移动，若为负整数表示向文件头方向移动，origin表示位置指针移动的参照位置，它的取值有三种可能：cof 表示文件的当前位置，bof 表示文件的开始位置，eof 表示文件的结束位置。若定位成功status返回值为0，否则返回值为1。文件指针的当前位置ftell函数返回文件指针的

11、当前位置。其格式为： position=ftell (Fid)返回值为从文件开始到指针当前位置的字节数。若返回值为1表示获取文件当前位置失败。【例例】下述程序段说明了函数fseek和ftell的使用。 a=1: 5; Fid=fopen(fdat.bin, w); 以写方式打开文件fdat.bin fwrite(Fid, a, int16 ); 将a中的5个数据元素分别以双字节整型格式写入 status=fclose(Fid); 文件fdat.bin Fid=fopen(fdat.bin, r); 以读数据方式打开文件status=fseek(Fid, 6, bof); 将文件数据指针从开始位

12、置向尾部移动6个字节four=fread(Fid, 1, int16); 读取当前数据，即第4个数据，并移动指针到下一个数据position=ftell(Fid); eight=fread(Fid, 1, int16); 读取第5个数据status=fclose(Fid);提纲提纲 o1.文件操作n1.1 文件的打开与关闭n1.2 文件的读写操作n1.3 数据文件定位写操作o2. 程序设计n2.1 M文件n2.2 函数文件n2.3 程序设计n2.4 程序调试MATLAB有两种工作方式：交互式的命令行工作方式M文件的程序工作方式o用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。o M文件可以根据调用方

13、式的不同分为两类：命令文件(Script File)和函数文件(Function File)。n命令文件：不返回输出参数，可以执行。n函数文件：可返回输出参数，不能执行，只能调用。M文件o建立新的M文件： 从MATLAB命令窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令。M文件的建立与编辑o编辑已有的M文件： 从MATLAB命令窗口的Flie菜单中选择Open M-file命令。o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】 建立一个命令文件将变量a,b的值互换。 e31m文件： a=1:9; b=11

14、,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e31，将会执行该命令文件。命令文件【例】建立命令文件将华氏温度建立命令文件将华氏温度f转换为摄氏温度转换为摄氏温度c 。f2c.m文件： clear; %清除工作空间中的变量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9在MATLAB的命令窗口中输入f2c，将会执行该命令文件，执行情况为：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.7778命令文件提纲提纲 o1.文件操作n1.1 文件的打开

15、与关闭n1.2 文件的读写操作n1.3 数据文件定位写操作o2. 程序设计n2.1 M文件n2.2 函数文件n2.3 程序设计n2.4 程序调试o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。函数文件函数文件由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 函数体注：其中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1个时，则应该用方括号括起来。函数文件格式 【例例】 编写函数文件求半径为编写函数文件求半径为r的圆

16、的面积和周长。的圆的面积和周长。 函数文件如下： function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圆半径%s 圆面积%p 圆周长%2004年7月30日编s=pi*r*r;p=2*pi*r;函数调用的一般格式是：函数调用的一般格式是： 输出实参表输出实参表=函数名函数名(输入实参表输入实参表) 要注意的是，函数调用时各实参出现的顺序、个数，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。应与函数定义时形参的顺序、个数一致，

17、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。参数传递，然后再执行函数的功能。 s,p=fcircle(5)s = 78.5398p = 31.4159函数调用o 在MATLAB中，全局变量用命令global定义。函数文件的内部变量是局部的，与其他函数文件及MATLAB工作空间相互隔离。但是，如果在若干函数中，都把某一变量定义为全局变量，那么这些函数将公用这一个变量。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。局

18、部变量与全局变量【例】 全局变量应用示例先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y) %add two variable global ALPHA BETA f=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(1,2)输出为： s = 5局部变量与全局变量oMATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：函数所传递参数数目的可调性。凭借这一点，一个函数可完成多种功能。o 在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输

19、入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。函数所传递参数的可调性【例】 nargin用法示例函数文件examp.m： function fout=charray(a,b,c) if nargin=1 fout=a; elseif nargin=2 fout=a+b; elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2; end命令文件mydemo.m： x=1:3;y=1;2;3; examp(x) examp(x,y) examp(x,y,3)执行mydemo.m后的输出是： ans =

20、1 2 3 ans = 2 4 6 ans = 21提纲提纲 o1.文件操作n1.1 文件的打开与关闭n1.2 文件的读写操作n1.3 数据文件定位写操作o2. 程序设计n2.1 M文件n2.2 函数文件n2.3 程序设计n2.4 程序调试程序设计程序设计 o输入数据组织方式o输出设计o函数设计o主程序设计输入数据组织方式o按文件方式组织，ASCII或二进制数据文件n采用load, fread, textread, fscanf 等读入程序o在命令文件中使用赋值语句o用“input”即时赋值o数据组织的好坏，会极大影响程序编写的方便程度。输出设计o按文件方式输出结果，ASCII或二进制数据文件

21、n采用fprintf, fwrite等写入文件o在命令窗口输出函数设计o把功能相对单一的程序块，设计成函数n功能单一n输入、输出相对固定主程序设计o顺序结构o选择结构o循环结构按script的顺序执行：【例】 建立一个命令文件将变量a,b的值互换。 e31m文件： a=1:9; b=11,12,13;14,15,16;17,18,19; c=a; a=b; b=c; a b主程序设计顺序结构程序的暂停程序的暂停 暂停程序的执行可以使用pause函数，其调用格式为： pause(延迟秒数) 如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。 若要强行中止程序的运

22、行可使用Ctrl+C命令。主程序设计顺序结构选择结构的语句有if语句和switch语句。o1 if语句语句 格式一： if 条件 语句组 end格式二： if 条件 语句组1 else 语句组2 end主程序设计选择结构格式三： 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m+1 end主程序设计选择结构【例】 输入三角形的三条边，求面积。 A=input(请输入三角形的三条边：); if A(1)+A(2)A(3) & A(1)+A(3)A(2) & A(2)+A(3)A(1) p=(A(1)+A(2)+A(3)/2; s=sqrt

23、(p*(p-A(1)*(p-A(2)*(p-A(3); disp(s); else disp(不能构成一个三角形。) end运行： 请输入三角形的三条边：4 5 6 9.9216主程序设计选择结构【例】 输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为其他字符则原样输出。 c=input(Please input a letter ,s); if c=A & c=a& c=z disp(setstr(abs(c)-1); else disp(c); end主程序设计选择结构2 switch语句语句oswitch语句根据变量或表达式的取值不同，分别执行不同的语句

24、。其格式为： switch 表达式 case 值1 语句组1 case 值2语句组2 case 值m 语句组m otherwise 语句组m+1 end主程序设计选择结构【例】 根据变量 num 的值来决定显示的内容。 num=input(请输入一个数); switch num case -1 disp(I am a teacher.); case 0 disp(I am a student.); case 1 disp(You are a teacher.); otherwise disp(You are a student.); end主程序设计选择结构实现循环结构的语句：for语句和while语句。o1 for语句：语句：格式： for 循环变量=