MATLAB函数句柄和M文件

PAGEPAGE17M文件和函数句柄6.1Matlab控制流6.2脚本文件和函数文件6.3Matlab的函数类别6.4函数句柄MATLAB控制流6.1.1if-else-end条件控制6.1.2swith-case控制语句6.1.3for循环和while循环6.1.4控制程序流和的其他常用指令if-else-end条件控制【例6.1-1】已知，在区间，求函数的最小值。回顾与复习：[x,fval,exitflag,output]=fminbnd(fun,x1,x2,options) 求一元函数在区间(x1,x2)中极小值在第四章中采用的方法（1）采用优化算法求极小值x1=-50;x2=5; %yx=@(x)(sin(x)^2*exp(-0.1*x)-0.5*sin(x)*(x+0.1)); [xc0,fc0,exitflag,output]=fminbnd(yx,x1,x2) % <9> %（2）据图形观察，重设fminbnd的搜索区间xx=[-23,-20,-18]; %fc=fc0;xc=xc0; %fork=1:2 [xw,fw]=fminbnd(yx,xx(k),xx(k+1)); % <16> iffw<fc xc=xw; fc=fw; endend fprintf('函数最小值%6.5f发生在x=%6.5f处',fc,xc)函数最小值-3.34765发生在x=-19.60721处1）function[xmin,fmin,n]=exm060101(fx,a,b,Nt)%exm060101.m %fx %a、b %Nt %xmin、ymin %n [~,f0]=fminbnd(fx,a,b); %n=1; %jj=1; %while1n=2*n; %d=(b-a)/n; %x=a:d:b; %ii=0;xc=zeros(1,n);fc=xc; %fork=1:n %[w,f,eflag]=fminbnd(fx,x(k),x(k+1)); %ifeflag>0 %ii=ii+1;xc(ii)=w;fc(ii)=f;endend[fmin,kk]=min(fc); %xmin=xc(kk); %ifabs(f0-fmin)<1e-6 %jj=jj+1; %ifjj>Nt %break %endelseiff0-fmin>1e-6 %f0=fmin; %jj=1; %endend2） clearfx=@(x)(sin(x)^2*exp(-0.1*x)-0.5*sin(x)*(x+0.1));a=-50;b=5;[xmin,fmin,n]=exm060101(fx,a,b,3);fprintf('在x=%6.5f处，函数到达最小值%6.5f\n',xmin,fmin)fprintf('最终子区间分割数为%d\n',n)在x=-19.60721处，函数到达最小值-3.34765最终子区间分割数为128switch-case控制结构【例6.1-2】已知学生姓名和百分制分数，用“满分”，优秀、良好、及格和不及格表示学生成绩clear;%fork=1:10 a(k)={89+k};b(k)={79+k};c(k)={69+k};d(k)={59+k};end;c=[d,c];%A=cell(3,5); %A(1,:)={'Jack','Marry','Peter','Rose','Tom'};%<7>A(2,:)={72,83,56,94,100}; %<8>%fork=1:5switchA{2,k} %case100 %r='满分'; casea %r='优秀'; caseb %r='良好'; casec %r='及格'; otherwise %r='不及格';end A(3,k)={r}; endAA='Jack''Marry''Peter''Rose''Tom'[72][83][56][94][100]'及格''良好''不及格''优秀''满分'for循环和while循环表6.1-3循环结构的使用方式for循环while循环forix=array(commands)endwhileexpression(commands) end【例6.1-3】请分别写出用for和while循环语句计算的程序。此外，还请写出避免循环的数值、符号计算程序。（1）for循环方法tics1=0;fork=0:1e6s1=s1+0.2^(k);end;s1toc（2）while循环方法tics2=1;k=1;whilek<1e6+1 %注意：上限与for循环不同 s2=s2+0.2^k; k=k+1;ends2toc（3）数值求和指令tics3=sum(0.2.^(0:1e6))toc（4）符号求和指令ticsymsk;s4=vpa(symsum(0.2^k,0,1e6))toc【例6.1-4】编写计算，其中，是预先给定的控制精度。（1）function[S,N]=exm060104(epsilon)%[S,N]=exm060104(epsilon)% CalculatethesumofaspecialseriesS=1+1/(1+2)+…+1/(1+2+…+N)%S Sumofaspecialseries%N Theminimumamongallnumberstohave1/sum(1:N)<epsilon%epsilon Givenaccuracyk=0;s=0;d=inf;S=0;whiled>epsilonk=k+1;s=s+k;d=1/s;S=S+d;endN=k;（2）（3）[S,N]=exm060104(0.0001)symsknNSINF=limit(symsum(1/symsum(k,1,n),n,1,N),N,inf)N=141;SN=vpa(symsum(1/symsum(k,1,n),n,1,N))控制程序流的其它常用指令break语句和continue语句一般与if语句配合使用。break语句用于终止循环的执行。continue语句跳过当前循环，进入下一次。例：求[100，200]之间第一个能被21整除的整数。程序如下：forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendnn=105try语句try语句组1catch语句组2endtry语句先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2例：矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的点乘。A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];tryC=A*B;catchC=A.*B;endlasterrans=错误使用*内部矩阵维度必须一致。脚本文件和函数文件M脚本文件M函数文件局部变量和全局变量M函数文件的一般结构6.2.1M脚本文件指令集合所产生变量驻留在matlab工作空间Clear指令或者matlab关闭时才删除6.2.2M函数文件从形式上看，第一行是function引导的函数申明行中间变量存放在临时工作空间，函数调用结束时，临时工作空间变量立即被清除。M函数文件的一般结构function输出形参表=函数名(输入形参表)注释说明部分；函数体语句；具体：1.函数申明行。2.help和lookfor帮助使用。3.在线帮助文本区，包括函数输入输出宗量的含义，调用格式说明。（在线帮助文本，help菜单下matlabhelp）。4.编写和修改记录。用于软件档案管理。5.函数体。Matlab指令。6.2.3局部变量和全局变量局部变量：存在于函数空间内部的中间变量。产生于该函数的运行之中，影响范围也仅仅限于该函数。全局变量：基本工作空间和几个不同函数空间共享一个变量，即全局变量。必须逐个用global函数加以定义。一个函数改变其值，则所有的同名变量值改变。【例6.2-1】编写一个M函数文件。它具有以下功能：（A）根据指定的半径，画出蓝色圆周线；（B）可以通过输入字符串，改变圆周线的颜色、线型；（C）假若需要输出圆面积，则绘出圆。（1）function[S,L]=exm060201(N,R,str)%exm060201.mTheareaandperimeterofaregularpolygon(正多边形的面积和周长)% N Thenumberofsides% R Thecircumradius% str Alinespecificationtodeterminelinetype/color% S Theareaoftheregularpolygon% L Theperimeteroftheregularpolygon%exm060201 用蓝实线画半径为1的圆%exm060201(N) 用蓝实线画外接半径为1的正N边形%exm060201(N,R) 用蓝实线画外接半径为R的正N边形%exm060201(N,R,str) 用str指定的线画外接半径为R的正N边形%S=exm060201(...) 给出多边形面积S,并画相应正多边形填色图%[S,L]=exm060201(...) 给出多边形面积S和周长L,并画相应正多边形填色图%ZhangZhiyong编写于2006-1-3switchnargincase0N=100;R=1;str='-b';case1R=1;str='-b';case2str='-b';case3; %otherwiseerror('输入量太多。');end;t=0:2*pi/N:2*pi;x=R*sin(t);y=R*cos(t);ifnargout==0plot(x,y,str);elseifnargout>2error('输出量太多。');elseS=N*R*R*sin(2*pi/N)/2; %L=2*N*R*sin(pi/N); %fill(x,y,str)endaxisequalsquareboxonshg（2）[S,L]=exm060201(6,2,'-g') %图6.2-1绿色正六边形例2：求圆周率functionpiva=PiMonteCarlo(n)%PiMonteCarlo(n)，用随机投点法模拟圆周率pi，作出模拟图.n为投点次数，可以是非负整数标量或向量.%piva=PiMonteCarlo(n)，用随机投点法模拟圆周率pi，返回模拟值piva.若n为标量（向量），则piva也为标量（向量）.x=0;y=0;d=0;m=length(n);%求变量n的长度pivalue=zeros(m,1);%为变量pivalue赋初值%通过循环用投点法模拟圆周率pifori=1:mx=2*rand(n(i),1)-1;%随机投点的横坐标y=2*rand(n(i),1)-1;%随机投点的纵坐标d=x.^2+y.^2;pivalue(i)=4*sum(d<=1)/n(i);%圆周率的模拟值endifnargout==0%不输出圆周率的模拟值，返回模拟图ifm>1%如果n为向量，则返回圆周率的模拟值与投点个数的散点图figure;%新建一个图形窗口plot(n,pivalue,'k.');%绘制散点图h=refline(0,pi);%添加参考线set(h,'linewidth',2,'color','k');%设置参考线属性text(1.05*n(end),pi,'\pi','fontsize',15);%添加文本信息xlabel('投点个数');ylabel('\pi的模拟值');%添加坐标轴标签else%如果n为标量，则返回投点法模拟圆周率的示意图figure;%新建一个图形窗口plot(x,y,'k.');%绘制散点图holdon;%绘制边长为2的正方形h=rectangle('Position',[-1-122],'LineWidth',2);t=linspace(0,2*pi,100);%定义一个角度向量plot(cos(t),sin(t),'k','linewidth',2);%绘制单位圆xlabel('X');ylabel('Y');%添加坐标轴标签title(['Pi的模拟值：'num2str(pivalue)]);%添加标题axis([-1.11.1-1.11.1]);axisequal;%设置坐标轴属性endelsepiva=pivalue;%输出圆周率的模拟值endp=PiMonteCarlo([1000:5000:50000])'%返回圆周率pi的模拟值向量PiMonteCarlo([100:50:20000])%绘制模拟值与投点个数的散点图PiMonteCarlo(1000)MATLAB的函数类别从扩展名M观察，MATLAB的M文件分为M脚本文件和M函数文件。那么，在MATLAB中，函数Function又被细分为：主函数；子函数；嵌套函数；私用函数；匿名函数等。限于篇幅，本节只对主函数、子函数及匿名函数进行阐述。主函数（Primaryfunction）子函数（Subfunction）【例6.3-1】编写一个内含子函数的M函数绘图文件。（1）functionHr=exm060301(flag)%exm060301.m Demoforhandlesofprimaryfunctionsandsubfunctions% flag可以取字符串'line'或'circle'。% Hr 子函数cirline的句柄t=(0:50)/50*2*pi;x=sin(t);y=cos(t);Hr=@cirline; %feval(Hr,flag,x,y,t)%functioncirline(wd,x,y,t)%switchwdcase'line'plot(t,x,'b',t,y,'r','LineWidth',2)case'circle'plot(x,y,'-g','LineWidth',8),axissquareoffotherwiseerror('输入宗量只能取''line''或''circle''！')endshg（2）HH=exm060301('circle')???未定义与'char'类型的输入参数相对应的函数'exm060301'。HH=@cirline图6.3-1绿色圆周线HH=exm060301('line')HH=@cirline（3）t=0:2*pi/5:2*pi;x=cos(t);y=sin(t); %HH('circle',x,y,t) CC=functions(HH)CC=function:'cirline'type:'scopedfunction'file:'E:\2016秋Matlab\program\exm060301.m'parentage:{'cirline''exm060301'}图6.3-2由子函数绘制的绿色正五边形匿名函数（Anonymousfunction）（1）匿名函数的创建FH＝@(arglist)expr（2）匿名函数的调用FH(arglist)直接调用格式函数句柄函数句柄（Functionhandle）是MATLAB的一种数据类型。包含了函数的路径、函数名、类型以及可能存在的重载方法；好处：引入函数句柄是为了使feval及借助于它的泛函指令工作更可靠；使“函数调用”像“变量调用”一样方便灵活；提高函数调用速度，特别在反复调用情况下更显效率；提高软件重用性，扩大子函数和私用函数的可调用范围；迅速获得同名重载函数的位置、类型信息。可以与变量一样方便地使用：比如说，在现在这个目录运行时，创建了本目录一个函数的句柄，当转到其他目录时，可以通过函数句柄直接调用上一个目录的函数，而不需要把那个函数文件复制过来，因为创建的函数句柄中已经包含了路径信息；提高函数调用速度：因为matlab对函数的调用每次都是要搜索所有的路径，从setpath中可以看到，路径是非常的多的，所以如果一个函数在程序中需要经常用到的话，使用函数句柄，对速度会有提高的函数句柄的创建和观察（1）创建函数句柄hm=@magichm=@magic（2）函数句柄的调用M1=hm(4)M2=feval(hm,4)M1=16231351110897612414151M2=16231351110897612414151【例6.4-1】为magic函数创建文件句柄，并观察其内涵（1）hm=@magichm=@magic（2）class(hm)isa(hm,'function_handle')ans=function_handleans=1（3）CC=functions(hm)CC=function:'magic'type:'simple'file:'D:\MatlabR2014a\toolbox\matlab\elmat\ma...'（4）M1=hm(4)M1=1623