MATLAB编程与工程应用-第4章-MATLAB程序设计

MATLAB编程与工程应用教师 ：曾晓东电话 _mail :zengxiaodong@263.netQQ :241747139MATLAB编程与工程应用3章MATLAB程序设计第4章MATLAB程序设计4.1M文件4.2程序控制结构4.3函数文件4.4程序举例4.5程序调试3章MATLAB程序设计4.1M文件一、M文件概述用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。M文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件(ScriptFile)函数文件(FunctionFile)。二、M文件的建立和打开M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。3章MATLAB程序设计4.1M文件1．建立新的M文件

(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MATLAB文本编辑器窗口。

(2)命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。

(3)命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的NewM-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。3章MATLAB程序设计4.1M文件2．打开已有的M文件

(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OpenFile命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。3章MATLAB程序设计4.2程序控制结构一、顺序结构1.input函数

A=input(提示信息，选项)；注：’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('What''syourname:','s')【例4.1】求一元二次方程a2+bx+c=0的根。(exp3_1.m)

a=input('a=?'); b=input('b=?');c=input('c=?'); d=b*b-4*a*c; x=[(-b+sqrt(d))/(2*a),(-b-sqrt(d))/(2*a)]3章MATLAB程序设计一、顺序结构2.disp函数

disp(输出项)输出项为字符串或矩阵例

A=‘Hello，MATLAB';

disp(A)输出为：

Hello，MATLAB3章MATLAB程序设计4.2程序控制结构二、选择结构1.if，else，elseif语句1)if(逻辑表达式)

执行语句

end2)if(逻辑表达式)

执行语句1 else

执行语句2 end3)if(逻辑表达式1)

执行语句1

elseif(逻辑表达式2)

执行语句2…else

执行语句nend3章MATLAB程序设计二、选择结构【例4.2】：输入三角形的三条边，求面积。(exp3_2.m)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(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：[456]9.92163章MATLAB程序设计二、选择结构【例4.3】：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。(exp3_3.m)c=input(‘请输入字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+1));elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-1));else

disp(c);end3章MATLAB程序设计二、选择结构2.switch语句格式：switch(表达式)％表达式可以是标量或字符串

case值1

语句1 case值2

语句2 … otherwise

语句nend执行方式：表达式的值和哪种情况(case)的值相同，就执行哪种情况中的语句，如果不同，则执行otherwise中的语句。格式中也可以不包括otherwise，这时如果表达式的值与列出的各种情况都不相同，则继续向下执行。3章MATLAB程序设计二、选择结构【例4.4】根据变量num的值来决定显示的内容。(exp3_4.m)num=input('请输入一个数');switch(num) case-1

disp('Iamateacher.'); case0

disp('Iamastudent.'); case1

disp('Youareateacher.'); otherwise

disp('Youareastudent.');end3章MATLAB程序设计二、选择结构3．try语句格式：

try

语句组1 catch

语句组2 endtry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。3章MATLAB程序设计二、选择结构【例4.5】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。(exp3_5.m)程序如下：A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr%显示出错原因3章MATLAB程序设计4.2程序控制结构三、循环语句1.for语句(1)for循环变量=表达式1:表达式3:表达式2

循环语句组

End(2)for循环变量=数组范围 循环语句组

end步长缺省值为1，可以在正实数或负实数范围内任意指定。对于正数，循环变量的值大于终止值时，循环结束；对于负数，循环变量的值小于终止值时，循环结束。循环结构可以嵌套使用。书写格式不必太过于拘泥，在Editor编辑器中会自动进行处理。3章MATLAB程序设计三、循环语句注意：1)for循环不能用for循环内重新赋值循环变量n来终止forn=1:10 x(n)=sin(n*pi/10); n=10;end2)语句1:10是标准的MATLAB数组创建语句，在FOR循环内接受任何有效的MATLAB数组。data=[39456;716–15];forn=datax=n(1)-n(2)end

3章MATLAB程序设计三、循环语句3)for循环可按需要嵌套forn=1:5form=5:-1:1 S(n,m)=n^2+m^2;end

disp(n)endS=25101726581320291013182534172025324126293441504)当有一个等效的数组来解给定的问题时，应避免用FOR循环，例如，上面的注意1中的例子可重写为n=1:10;x=sin(n*pi/10);5)为了得到最大的速度，在for循环（while循环）被执行之前，应预先分配数组。如在注意3中，应在循环前执行S=zeros(5);

3章MATLAB程序设计三、循环语句2、while循环语句

while(表达式)

循环体

end若表达式为真，则执行循环体的内容，执行后再判断表达式是否为真，若不为真，则跳出循环体，向下继续执行。While循环和for循环的区别在于，while循环结构的循环体被执行的次数不是确定的，而for结构中循环体的执行次数是确定的。3章MATLAB程序设计三、循环语句【例3.6】：计算下式的值(exp3_6_1.m,exp3_6_2.m)（1）使用for循环sum=0;forI=1:1000 sum=sum+I^2+2*I;end(2)使用while循环sum=0;I=1;while(I<=1000) sum=sum+I^2+2*I; I=I+1;end3章MATLAB程序设计4.2程序控制结构四、程序流控制1.break命令作用是中断循环语句的执行。中断的循环语句可以是for语句，也可以是while语句。当满足在循环体内设置的条件时，可以通过使用break命令使之强行退出循环，而不是达到循环终止条件时再退出循环。显然，循环体内设置的条件必须在break之前。对于嵌套的循环结构，break只能退出包含它的最内层循环。3章MATLAB程序设计四、程序流控制【例3.7】:求满足的n的最小值。(exp3_7_1.m,exp3_7_2.m)sum=0;forn=1:1000 sum=sum+n^2+2*n; if(sum>1000) break; endenddisplay(n)sum=0;n=0;while(sum<=1000) n=n+1; sum=sum+n^2+2*n;enddisplay(n)3章MATLAB程序设计四、程序流控制2.continue语句跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳过循环体中所有剩下的语句，继续下一次循环。3.return()函数作用是中断函数的执行，返回上级调用函数。return()函数指令既可以用在循环体内，也可用在非循环体内。4.pause()函数暂停指令。运行程序时，到pause()函数指令执行后，程序将暂停，等待用户敲任一键后继续执行。pause(n)暂停几秒后程序继续执行若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。3章MATLAB程序设计4.3函数文件一、函数文件的基本结构函数文件由function语句引导，其基本结构为：

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。函数名必须与文件名相同。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。3章MATLAB程序设计一、函数文件的基本结构【例3.8】:编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。(fcircle.m)function[s,p]=fcircle(r)%fcircle

半径为r的圆的面积和周长%r圆半径%s圆面积%p圆周长%编制时间：2007年8月30日s=pi*r*r;p=2*pi*r;3章MATLAB程序设计4.3函数文件二、函数调用函数调用的一般格式是：

[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。在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。3章MATLAB程序设计二、函数调用【例3.9】: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：n!=n*(n-1)!显然，求n!需要求(n-1)!，这时可采用递归调用（factor.m）functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;%递归调用求(n-1)!end3章MATLAB程序设计4.3函数文件三、函数参数的可调性在调用函数时，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。【例4.10】:nargin示例命令文件：exp3_10.m函数文件：mydemo.m3章MATLAB程序设计4.3函数文件四、全局变量与局部变量全局变量用global命令定义，格式为：

global变量名【例4.11】:全局变量应用示例。(exp3_11.m)函数文件:wadd.m在命令窗口中输入：globalALPHABETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)3章MATLAB程序设计4.4程序举例【例4.12】:猜数游戏。首先由计算机产生[1,100]之间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数。根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示“太大了”，小于则显示“太小了”，等于则显示“你赢了”，同时退出游戏。用户最多可以猜7次。exp3_12.m3章MATLAB程序设计4.4程序举例【例4.13】:用筛选法求某自然数范围内的全部素数。素数是大于1，且除了1和它本身以外，不能被其他任何整数所整除的整数。用筛选法求素数的基本思想是：要找出2——m之间的全部素数，首先在