掌MATLAB程序设计及应用实例

第5章MATLAB程序设计2010-08-231.本章内容5.1M文件5.2函数m文件5.3数据的输入输出指令5.4选择结构5.5循环结构5.6M文件调试5.7应用程序接口2.在matlab窗口输入数据和命令进行计算时，当处理复杂问题和大量数据时是不方便的。用户如想灵活应用matlab去解决实际问题，充分调用matlab的科学技术资源，就需要编辑m文件包含matlab语言代码的文件称为m文件，其扩展名为m。5.1M文件3.1.建立新的M文件(1)菜单操作：MATLAB命令窗口的File菜单→New菜单项→M-file命令.M文件的建立与编辑4.(2)命令操作：在MATLAB命令窗口输入命令edit。(3)命令按钮操作：单击MATLAB命令窗口工具栏上的“新建”命令按钮。2.编辑已有的M文件m文件的类型是普通的文本文件，可以使用系统认可的文本文件编辑器来建立m文件。如dos下的edit，windows的记事本和word等。M文件的建立与编辑5.M文件有两类:

独立的m文件—称命令文件可调用m文件—称函数文件(1)命令文件—简单的m文件

命令文件实际上是一串指令的集合，与在命令窗口逐行执行文件中的所有指令，其结果是一样的。没有输入输出参数。M文件的分类6.命令文件包括两部分：注释文件和程序文件%RANK Numberoflinearlyindependentrowsorcolumns.% K=RANK(X)isthenumberofsingularvaluesofX% thatarelargerthanMAX(SIZE(X))*NORM(X)*EPS.% K=RANK(X,tol)isthenumberofsingularvaluesofXthat% arelargerthantol.% Copyright(c)1984-94byTheMathWorks,Inc.s=svd(x);if(nargin==1)tol=max(size(x))*max(s)*eps;endr=sum(s>tol);程序部分7.例建立一个命令文件将变量a,b的值互换，然后运行该命令文件。

首先，建立m文件并以文件名exch.m存盘；接着，在编辑窗口输入下列程序：clear;a=1:10;b=[11,12,13,14;15,16,17,18];c=a;a=b;b=c;ab书写完成，切忌保存。命令m文件举例在MATLAB的命令窗口中输入exch，将会执行该命令文件。8.matlab用户可以根据需要编辑自己的m文件，它们可以像库函数一样方便的调用，从而极大地扩展了matlab

的能力。对于某一类特殊问题，如创建了许多m函数文件，则可形成新的工具箱。用matlab语言创建定义新的matlab函数的功能，正体现了matlab语言强大的扩展功能。需要输入变量，返回输出变量(2)函数m文件9.函数M文件的基本结构函数定义行H1行对程序的总体介绍函数说明对程序详细描述程序主体注释解释程序功能的文字

说明：除程序主体外，其他部分以%开头。函数描述10.function[s,p]=fcircle(r)%FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圆半径%s圆面积%p圆周长s=pi*r*r;p=2*pi*r;

函数m文件举例程序主体11.

matlab自定义的函数文件称内置函数文件,因此，属于函数m文件调用内置函数的方法：使用函数名并给出相应的入口、出口参数即可。例如：sin.m函数——用typesin查不到。调用格式：y=sin(2*x)

实际应用中：

x=0:2*pi/180:2*pi;y=sin(2*x)plot(x,y)matlab内置函数文件12.(1)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5.2函数文件13.函数文件的格式说明(1)关于函数文件名:函数文件名与函数名也可以不相同（一般设为相同！）。当两者不同时，MATLAB将忽略函数名而确认函数文件名，因此调用时使用函数文件名。(2)关于注释说明部分。注释说明包括三部分内容：①紧随函数文件引导行之后以%开头的第一注释行。②第一注释行及之后连续的注释行。③与在线帮助文本相隔一空行的注释行。

(1)函数文件的基本结构14.函数调用的一般格式：

[输出实参表]=函数名(输入实参表)

注意：等号左边是方括号，右边输入参数用括号（2）函数文件的调用15.例5.1编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长function[s,p]=fcircle(r)%FCIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圆半径%s圆面积%p圆周长s=pi*r*r;p=2*pi*r;

以上函数文件以文件名fcircle.m存入c:\matlab7\work\mas下，然后在MATLAB命令窗口调用该函数：

[s,p]=fcircle(10)16.函数的递归调用例：利用递归调用函数文件factor.m：functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;end然后在MATLAB命令窗口调用该函数：f=factor(5)（2）函数文件的调用f=5!17.函数所传递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：nargin用法示例（2）函数文件的调用18.函数文件examp.m：functionfout=charray(a,b,c)ifnargin==1fout=a;elseifnargin==2fout=a+b;elseifnargin==3fout=(a*b*c)/2;end命令文件main5_2.m：x=[1:3];y=[1;2;3];examp(x)%结果是ans=123examp(x,y')%结果是ans=246examp(x,y,3)%结果是ans=21（2）函数文件的调用19.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。

functionf=wadd(x,y)globalALPHABETAf=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入：globalALPHABETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)（3）全局变量和局部变量20.5.3数据的输入输出指令input函数----提示用户从键盘输入数值和字符串等pause函数----暂停，等待用户响应dips函数----输出相关内容21.input函数调用格式为：

A=input(‘提示信息’，选项)；其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。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('Whatisyourname?','s')

Whatisyourname?xiaoqiangxm=xiaoqiang22.

其调用格式为：

pause(延迟秒数)pause函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行可使用Ctrl+C命令。23.disp函数调用格式为

disp(输出项)

其中，输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。

注意：用disp函数显示矩阵时将不显示矩阵的名字，而且其格式更紧密，且不留任何没有意义的空行。24.

程序如下：

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)];

disp(['x1=',num2str(x(1)),',x2=',num2str(x(2))]);例5.2求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。25.5.4选择结构——if语句if语句在MATLAB中，if语句有3种格式。switch语句try语句

26.语句格式为：if条件语句组end1.单分支if语句当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句27.双分支if语句格式为：if条件语句组1else语句组2end2.双分支if语句当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。28.例计算分段函数值程序如下：

x=input('请输入x的值:');ifx==10y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1);elsey=x*sqrt(x+sqrt(x));end

y29.多分支if语句格式为：if条件1语句组1elseif条件2语句组2……elseif条件m语句组melse语句组m+1end3.多分支if语句30.例5.2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，若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。程序如下：c=input('请输入一个字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+1));elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-1));elseifc>='0'&c<='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end31.5.4选择结构-switch语句switch语句其语句格式为：switch表达式case值1语句组1case值2语句组2……case值m语句组motherwise语句组m+1end32.例x=100switchfix(x/10)case{9,10}disp('gradeisA')case{8}disp('gradeisB')case{7}disp('gradeisC')case{6}disp('gradeisD')otherwisedisp('gradeisE')end5.4选择结构-switch语句33.5.4选择结构-try语句语句格式为：try语句组1catch语句组2end

try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。这种试探性执行语句是其他高级语言所没有的。34.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程序如下：main5_3.mA=[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35.5.5循环结构循环语句for语句while语句循环的嵌套36.5.5循环结构-for语句1.for语句语句格式为：for循环变量=表达式1:表达式2:表达式3循环体语句end37.for语句更一般的格式：for循环变量=矩阵表达式循环体语句end5.5循环结构-for语句执行过程是依次将矩阵的各列元素赋给循环变量，然后执行循环体语句，直至各列元素处理完毕。实际上，“表达式1:表达式2:表达式3”是一个仅为一行的矩阵(行向量)，因而列向量是单个数据。38.例已知5个学生4门功课的成绩，求每名学生的总成绩程序如下：s=0;a=[65,76,56,78;98,83,74,85;76,67,78,79;98,58,42,73;67,89,76,87];fork=as=s+k;enddisp(s);5.5循环结构-for语句39.5.5循环结构-while语句while语句的一般格式为：

while(条件)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40.其他常用指令ContinueBreak41.continue命令通常用于for或while循环语句中,与if语句一起使用,达到跳过本次循环,去执行下一轮循环的目的分析下列程序，说明运行结果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi<2continue%当if条件满足时不再执行后面语句，跳出本次循环。enda=a+2%当i<2时不执行该语句end运行结果:a=7b=942.

break命令通常用于for或while循环语句中,与if语句一起使用,中止本次循环,跳出最内层循环分析下列程序，说明运行结果及原因a=3;b=6;fori=1:3b=b+1;ifi>2break%当if条件满足时不再执行循环enda=a+2end运行结果:a=7b=9i<2a=3b=643.程序流控制语句

return指令终止当前的命令序列，把控制返回到调用函数或键盘。Keyboard

把“控制权”交给键盘。echo指令

用来控制m文件在执行过程中是否显示44.keyboard指令

多用于程序修改或测试；一般使用在m-files里面。当运行m-files的程序时，它会在keyboard的位置停下，并且在命令窗口出现K>>

，这时你可以在命令窗口中输入命令，可以测试软件已经运行的程序（keyboard以上的程序），或者可以改变已运行程序所得到的变量！当调试好了以后，在K>>后面输入return，程序就会接着运行keyboard以后的程序。

45.echo指令用来控制m文件中程序代码在执行过程中是否显示echoon—打开所有命令文件的显示方式

echooff—关闭所有命令文件的显示方式

echo—在以上两者间切换

echo对于命令文件和函数文件有所不同，命令文件用法简单，函数文件用法较复杂，具体请help查询。

echofileon—打开file函数文件的显示方式

echofileoff—关闭file函数文件的显示方式

echofile—切换file函数文件的显示方式

echoonall—打开所有函数文件的显示方式

echooffall—关闭所有函数文件的显示方式46.5.5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。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，处于外部的循环叫作外循环。在设计多重循环时，要特别注意内、外循环之间的关系，以及各语句放置的位置，不要搞错。47.MATLAB程序设计原则和技巧1、％后面的内容是程序的注解，要善于运用注解使程序更具可读性。2、养成在主程序开头用clear指令清除变量的习惯，以消除工作空间中其他变量对程序运行的影响。但注意在子程序中不要用clear。3、参数值要集中放在程序的开始部分，以便维护。要充分利用MATLAB工具箱提供的指令来执行所要进行的运算，在语句行之后输入分号使其及中间结果不在屏幕上显示，以提高执行速度。48.4、程序尽量模块化，也就是采用主程序调用子程序的方法，将所有子程序合并在一起来执行全部的操作。5、尽量使用MATLAB内部定义的函数6、充分利用Debugger来进行程序的调试（设置断点、单步执行、连续执行）7、设置好MATLAB的工作路径，以便程序运行。49.本节内容是需上机应用的重点内容。程序出错主要为两类：1、语法错误如缺‘（’或‘）’等，在运行时可检测出大多数该类错误，并指出错在哪一行。2、算法错误

逻辑上的错误，不易查找，遇到此类错误时需耐心。一般可考虑如下方法：直接调试法和工具调试法5.6程序的调试50.直接调试法指在利用matlab的相关指令对程序进行调试。主要方法有：

■删除句尾分号和利用disp语句，显示中间结果；

■在适当位置加上keyboard语句，使程序暂停；■在函数定义行之前加上%注释，使之变成脚本语言；■利用echo指令，使运行时在屏幕上逐行显示文件内容。■Ctrl+C强行停止程序直接调试法51.直接调试法一些辅助函数：常用指令：return,echo,input,pause,keyboard,break;

■echo命令可以使文件命令在执行时可见，这对程序的调试和演示很有用。

■keyboard请求键盘输入命令

■pause等待用户反映命令警告命令：error,warning.lasterr,lastwarn,