Matlab编程入门-下课件

专题三Matlab编程入门(2)2023/7/221Matlab编程入门

Matlab

编程简介

Matlab作为一种广泛应用于科学计算的工具软件，不仅具有强大的数值计算、符号计算、矩阵运算能力和丰富的绘图功能，同时也具有和C、FORTRAN

等高级语言一样进行程序设计。在Matlab

程序设计中，要充分利用Matlab数据结构的特点，提高编程效率。利用Matlab

的程序控制功能，可以将有关Matlab

命令编成程序存储在一个文件中（M

文件），然后在命令窗口中运行该文件，Matlab

就会自动依次执行文件中的命令，直到全部命令执行完毕。2023/7/222中国计量学院理学院lxy

M文件是由若干Matlab命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法。

M文件根据调用方式的不同可以分为两类：

Script：脚本文件/命令文件

Function：函数文件M文件

M

文件以.m

为扩展名。2023/7/223中国计量学院理学院lxyM文件的建立与打开新建一个M文件菜单操作(FileNewM-File

)命令操作

(edit

M文件名)命令按钮

(

快捷键

)打开已有的M文件菜单操作

(FileOpen

)命令操作(edit

M文件名)命令按钮

(

快捷键

)双击M

文件2023/7/224中国计量学院理学院lxy在命令窗口中输入f2cs，即可执行该M

文件。例：编写一个脚本文件将华氏温度转化为摄氏温度脚本文件举例clear;%清除当前工作空间中的变量f=input('PleaseinputFahrenheittemperature:');c=5*(f-32)/9;fprintf('Thecentigradetemperatureis%g\n',c);新建一个M

文件

f2cs.m，内容如下：脚本文件运行后，文件中所产生的所有变量都驻留在Matlab当前工作空间，可以用whos

查看。2023/7/225中国计量学院理学院lxy一个完整的函数M文件的结构为：functionf=fact(n)函数定义语句%Computeafactorialvalue.H1行%FACT(N)returnsthefactorialofN,帮助文本%usuallydenotedbyN!%Putsimply,FACT(N)isPROD(1:N).注释语句f=prod(1:n);函数体函数定义语句只在函数文件中存在，定义函数名称、输入输出参数的数量和顺序。函数定义语句的格式为：functiony=fact(x)。M文本文件介绍2023/7/226中国计量学院理学院lxyM文本文件介绍一个一般的脚本M文件%scriptm-:calculatethevolumeand

surfaceareaofacolumer=1;%theradiusofthecolumeh=1;%thehightofthecolumes=2*r*pi*h+2*pi*r^2;%calculatethesurfaceareav=pi*r^2*h;%calculatethevolumedisp('Thesurfaceareaofthecolumeis:'),disp(s);disp('Thevolumeofthecolumeis:'),disp(v);2023/7/227中国计量学院理学院lxy关系运算<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于比较大小，如果结论是真则返回1，否则返回0注意==与=

的区别关系操作符能用来比较两个同样大小的数组，或用来比较一个数组和一个标量，在后一种情况，标量和数组中的每一个元素相比较，比较结果与数组大小一样。关系运算符2023/7/228中国计量学院理学院lxy例：关系运算举例>>

2+2==4>>

2>3>>

A=[135;206];>>

B=[310;246];>>

A>=B>>

x=[50;42];>>

x<42023/7/229中国计量学院理学院lxy&与(ElementwiseAND)|或(ElementwiseOR)~非xor(x,y)异或逻辑运算逻辑运算符A

&

B

等价于and(A,B)A

|

B

等价于or(A,B)

~

A

等价于not(A)2023/7/2210中国计量学院理学院lxy括号幂，点幂正号，符号，逻辑非乘，除，点乘，点除加，减冒号运算关系运算&|&&||运算优先级高低2023/7/2211中国计量学院理学院lxy程序控制结构有三种：顺序结构、选择结构和循环结构。任何复杂的程序都由这三种基本结构组成。顺序结构M文件控制流按排列顺序依次执行各条语句，直到程序的最后。这是最简单的一种程序结构，一般涉及数据的输入输出、数据的计算或处理等。2023/7/2212中国计量学院理学院lxy例：A=input('PleaseinputA:')数据的输入：inputA=input(提示信息)其中提示信息为字符串，该命令要求用户输入A

的值(可以是数或字符串)数据输入inputA=input(提示信息,'s')注：此时输入的字符串不要加单引号！如果是输入字符串，也可以使用下面的方法name=input('What''syourname?','s')例：2023/7/2213中国计量学院理学院lxydisp(X)输出变量X的值，可以是数值矩阵或字符串>>

B=[123;456;789];>>

disp(B)数据输出disp数据的输出：disp>>

A='Hello,Tom!';>>

disp(A)例：2023/7/2214中国计量学院理学院lxy数据输出fprintffprintf(fid,format,variables)按指定的格式将变量的值输出到指定的文件数据的输出：fprintf

fid

为文件句柄，若缺省，则将变量的值输出到屏幕上

format

用来指定数据输出时采用的格式，常见的有%e(采用科学计算形式)%f(采用浮点数形式)%g(由系统自动选取上述两种格式之一)

%s(输出字符串)

format

中还可以使用一些特殊格式，如：\n

(换行)\t

(制表符)\b

(退格)

\\

(反斜杆)

%%

(百分号)

2023/7/2215中国计量学院理学院lxy数据输出fprintf>>

a='Hello';b=2.4;c=100*pi;>>

fprintf('a=%s,b=%f,c=%e\n',a,b,c)例：

format

中的输出格式要与输出变量一一对应

可以没有输出变量>>

fprintf('

TodayisMonday\n')例：2023/7/2216中国计量学院理学院lxypause

程序的暂停：pausepause或

pause(n)若想强行终止程序的运行，可以使用Ctrl+c其中n

是延迟时间，以秒为单位；若缺省，则将暂停程序，直到用户按任意键后继续

pauseoff

屏蔽程序中所有

pause

的作用

pauseon

打开

pause

的作用2023/7/2217中国计量学院理学院lxy定义函数m文件MATLAB的内部函数是有限的，有时为了研究某一个函数的各种性态，需要为MATLAB定义新函数，为此必须编写函数文件.定义函数的m文件有特殊的格式要求：第一行必须是一特殊字符function开始，格式为：

function因变量名=函数名（自变量名）（函数体）2023/7/2218中国计量学院理学院lxy例：定义函数z=100(y-x2)2+(1-x)2functionz=fun(x,y)1.建立M文件：fun.m2.可以直接使用函数fun.m例如：计算fun(1,2),只需在Matlab命令窗口键入命令：x=1,y=2fun(x)z=100*(y-x^2)^2+(1-x)^2;2023/7/2219中国计量学院理学院lxy选择结构是根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab

用于实现选择结构的语句有if

语句和switch

语句。选择结构2023/7/2220中国计量学院理学院lxy单分支结构ifexpression

（条件）

statements（语句组）endif条件语句ifexpression（条件）

statements1（语句组1）else

statements2（语句组2）end双分支结构2023/7/2221中国计量学院理学院lxyifexpression1（条件1）

statements1（语句组1）elseifexpression2（条件2）

statements2（语句组2）......

elseifexpressionm（条件m）

statementsm（语句组m）else

statements（语句组）end多分支结构if条件语句P141Eg.07-062023/7/2222中国计量学院理学院lxy根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句。switchexpression（表达式）casevalue1（表达式1）

statement1（语句组1）casevalue2（表达式2）

statement2（语句组2）......casevaluem

（表达式m）

statementm（语句组m）otherwise

statement（语句组）endswitch语句2023/7/2223中国计量学院理学院lxy

Matlab首先计算expression的值，然后将它依次与各个case指令后的检测值进行比较，当比较结果为真时，就执行相应的语句组，然后跳出switch结构。

switch后面的表达式expression的值可以是一个标量或字符串。switch语句

otherwise指令可以不出现。如果所有的比较结果都为假，则执行otherwise后面的语句组，然后跳出switch结构。2023/7/2224中国计量学院理学院lxy例：利用分支语句编写条件判断程序，实现任意底对数的计算。switch举例分析：

Matlab中只提供了有限底的对数函数。P143Eg.07-072023/7/2225中国计量学院理学院lxy循环结构

for语句和while语句循环结构2023/7/2226中国计量学院理学院lxyforvariable=expression

statement（循环体）end循环变量

表达式expression

可以是行向量，也可以是矩阵for循环clear;y=0;n=100;fork=1:n

y=y+1/(2*k-1);end例：已知，当n=100时，求y的值！！不能在for循环体内改变循环变量的值！！2023/7/2227中国计量学院理学院lxy循环语句可以嵌套使用while循环whileexpression（条件）

statement（循环体）end如果预先就知道循环的次数，则可以采用for循环；否则，如果预先无法确定循环的次数，则可以使用while循环。2023/7/2228中国计量学院理学院lxy这个例子给出了计算eps

的一种方法。这里我们用大写EPS，因此系统中eps

的值不会被覆盖。当EPS=eps

时，条件仍成立；而当EPS=eps/2

时，条件为假，退出循环，所以最后应有EPS=eps/2。num

用来记录循环次数。计算Matlab

中eps

值while循环举例num=0;EPS=1;while(1+EPS)>1EPS=EPS/2;num=num+1;end2023/7/2229中国计量学院理学院lxy

break

和

continue

break

语句用于终止循环的执行，即跳出最内层循环

continue

语句用于结束本次循环，进行下一次循环

break

和continue

一般与if

语句配合使用其它流控制语句

return

return

语句用于退出正在运行的脚本或函数，通常用在函数文件中。2023/7/2230中国计量学院理学院lxy首先由计算机随机产生一个[1,100]之间的一个整数，然后由用户猜测所产生的这个数。根据用户猜测的情况给出不同的提示，如果猜测的数大于产生的数，则显示High，小于则显示

Low，等于则显示Youwon！，同时退出游戏。用户最多有7次机会。程序示例猜数游戏2023/7/2231中国计量学院理学院lxy程序示例数论中的一个有趣问题：任取一个正整数，如果是偶数，用2除，如果是奇数，用3乘再加1，反复这个过程，直到所得到的数为1。问：是否存在使该过程永不中止的整数？2023/7/2232中国计量学院理学院lxywhile

1

n=input('Pleaseentern(nonpositivequit):');

if

n<=0,

break;endnt=n;

while

n>1

if

rem(n,2)==0

n=n/2;

else

n=3*n+1;

end

fprintf('\nn=%d',n);

end

fprintf('\nn=%disnotweneed!continue...\n',nt);end程序示例2023/7/2233中国计量学院理学院lxy函数变量局部变量全局变量永久变量2023/7/2234中国计量学院理学院lxy局部变量每个函数都有自己的局部变量，这些变量存储在该函数独立的工作区中，与其他函数的变量及主工作区中的变量分开存储。当函数调用结束时，这些变量随之删除，不保存在内存中。在函数中，变量默认为局部变量。2023/7/2235中国计量学院理学院lxy全局变量与局部变量不同，全局变量可以在定义该变量的全部工作区中有效。当在一个工作区内改变该变量的值时，该变量在其他工作区中的变量同时改变。任何函数如果需要使用全局变量，则必须首先声明，声明格式为：global变量名1变量名22023/7/2236中国计量学院理学院lxy永久变量除局部变量和全局变量外，MATLAB中还有一种变量类型为永久变量。永久变量的特点为：只能在M文件内部定义；只有该变量从属的函数能够访问该变量；当函数运行结束时，该变量的值保留在内存中，因此当该函数再次被调用时，可以再次利用这些变量。永久变量的定义方法为：persistent变量名1变量名2。2023/7/2237中国计量学院理学院lxy程序示例%ex4global.mclear;globalaba=1;b=3;y=mysquaresum(a,b);fprintf('a=%g,b=%g\n',a,b);z=myproduct(a,b);fprintf('a=%g,b=%g\n',a,b);%mysquaresum.mfunctionsquare_sum=mysquaresum(x,y)square_sum=x^2+y^2;a=x+y;%myproduct.mfunctionproduct=myproduct(x,y)globalaproduct=x*y;a=x+y;2023/7/2238中国计量学院理学院lxy2023/7/2239中国计量学院理学院lxy补充1函数类型1匿名函数2主函数3子函数4嵌套函数5私有函数6重载函数2023/7/2240中国计量学院理学院lxy匿名函数匿名函数提供了一种创建简单程序的方法，使用它用户可以不必每次都编写M文件。用户可以在MATLAB的命令窗口或是其他任意M文件和脚本文件中使用匿名函数。

匿名函数的格式为：fhandle=@(arglist)expr

其中fhandle是为该函数创建的函数句柄；@符号用于创建函数句柄；arglist为用逗号分隔的参数列表；expr为函数主体，为MATLAB表达式。P149Eg.07-132023/7/2241中国计量学院理学院lxyfunction

printyh(n)%打印杨辉三角形,本函数没有输出参数yh=1;disp(yh);ifn==1,return;endyh=[1,1];disp(yh);fork=3:nyh_old=yh;k2=ceil(