《数学实验 第4版》课件 1.3 M文件与程序设计

1第一章准备实验实验1.1MATLAB的基本用法实验1.2矩阵的运算实验1.4MATLAB绘图实验1.3M文件与程序设计实验1.5MATLAB符号运算实验1.3M文件与程序设计一、M文件二、程序控制结构三、函数M-文件四、应用举例一、M文件1.M文件概述

MATLAB作为一种应用广泛的科学计算软件，不仅可以通过直接交互的指令和操作方式进行强大的数值计算、绘图等，还可以像

C、C++等高级程序语言一样，根据自己的语法规则来进行程序设计.

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.实验1.3

M文件与程序设计编写的程序文件以

.m作为扩展名，称之为M文件.2.M文件的建立与打开（1）建立新的M文件菜单操作：主页——新建——脚本操作后会启动MATLAB文本编辑器，输入M文件的内容并存盘就建立了一个新的M文件。实验1.3

M文件与程序设计命令操作：命令行窗口中输入edit注：储存时文件名遵循MATLAB变量命名的原则，但必须以.m为扩展名．实验1.3

M文件与程序设计（2）打开已有的M文件菜单操作：主页——打开——选择文件M文件根据调用方式的不同分为两类：脚本文件(ScriptFile)和函数文件(FunctionFile).实验1.3

M文件与程序设计命令操作：命令行窗口中输入：edit文件名然后在命令行窗口中输入：f1c↙c=22.7778InputFahrenheittemperature:73↙实验1.3

M文件与程序设计clear;%清除工作空间中的变量f=input(‘InputFahrenheittemperature:');c=5*(f-32)/9例1

分别建立脚本文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c.解1首先建立脚本文件并以文件名f1c.m存盘.解2首先建立函数文件f2c.m.functionc=f2c(f)c=5*(f-32)/9;然后在MATLAB的命令行窗口调用该函数文件.InputFahrenheittemperature：70↙x=21.1111clear;y=input('InputFahrenheittemperature：');x=f2c(y)↙实验1.3

M文件与程序设计二、关系运算与逻辑运算1.关系运算符

关系运算符主要用以比较数、字符串、矩阵之间的大小或不等关系，其返回值为0或1，当返回值为1时，表示比较的两个对象关系为真；当返回值为0时，表示比较的两个对象关系为假.关系操作符功能<

判断小于关系<=判断小于等于关系>

判断大于关系>=判断大于等于关系==判断等于关系~=判断不等于关系注：关系运算符“==”和赋值运算符“=”是不同的，“==”用来判断两个数字或者变量是否有相等关系，“=”用来给变量赋值.实验1.3

M文件与程序设计A=1:2:10;

B=10-A;big=A>4

↙

%判断A中元素是否大于4，结果是1表明为真，结果是0表明为假big=1×5logical数组00111ab=(A==B)↙ab=1×5logical数组00100%判断A、B中对应元素是否相等实验1.3

M文件与程序设计2.逻辑运算符逻辑运算符说明&与（Element-wiseLogicalAND）|或（Element-wiseLogicalOR）~非（优先级最高）注：三种运算符的优先顺序按从高到低排列为：算术运算符、关系运算符、逻辑运算符，从高到低，如果要改变运算的优先级，可以在表达式中加入括号.实验1.3

M文件与程序设计实验1.3

M文件与程序设计A=1:2:10;a1=(A>2)&(A<6)↙a1=1×5logical数组01100a2=(A>7)|(A<6)↙a2=1×5logical数组11101%当A中的元素大于2并且小于6时，返回1%当A中的元素大于7或者小于6时，返回1三、程序控制结构1.顺序结构——依次顺序执行程序的各条语句MATLAB语言的程序控制结构与其它高级语言是一致的，分为顺序结构，选择结构，循环结构。(1)数据的输入——input调用格式：A=input（提示信息，选项）

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。实验1.3

M文件与程序设计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。（2）数据的输出——disp调用格式：disp（输出项）其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。（3）程序的暂停——pause调用格式：

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.实验1.3

M文件与程序设计若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令.例2

输入x，y的值，并将它们的值互换后输出。x=input(‘Inputxplease：');y=input(‘Inputyplease：');z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);存盘为f1.m,在命令行窗口中输入f1↙Inputxplease：5↙Inputyplease：6↙6

5解实验1.3

M文件与程序设计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3

求一元二次方程的根.解程序如下：实验1.3

M文件与程序设计注：num2str函数的作用是把数值转换成字符串，以便用disp进行输出.2.选择结构——根据一定条件来执行各条语句（1）if语句条件语句if最简单的用法是：if条件<语句组1>end

如果条件成立，则语句组1执行；

否则，执行end的后继命令实验1.3

M文件与程序设计如果条件成立，则语句组1执行；否则，语句组2执行，然后执行end的后续命令if语句的另一种用法是：if条件<语句组1>else<语句组2>endif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n>end当我们有多个选择时，还可以用下列结构：实验1.3

M文件与程序设计例4计算分段函数的值.解程序如下：x=input('请输入x的值:');ifx<=0y=(x+sqrt(pi))/exp(2);elsey=log(x+sqrt(1+x*x))/2;endy实验1.3

M文件与程序设计例5

输入一个字符，若为大写字母，则输出其对应的小写字母；若为小写字母，则输出其对应的大写字母；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.

c=input('请输入一个字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A')));elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-abs('a')+abs('A')));elseifc>='0'&c<='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end解

实验1.3

M文件与程序设计（2）switch语句switch

表达式case

表达式1〈语句组1〉case

表达式2〈语句组2〉……otherwise〈语句组n〉endswitch语句根据表达式的值来执行相应的语句，用法如下：实验1.3

M文件与程序设计例6

某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)：

price<200没有折扣

200≤price<5003%折扣

500≤price<10005%折扣

1000≤price<25008%折扣

2500≤price<500010%折扣

5000≤price14%折扣输入所售商品的价格，求其实际销售价格。实验1.3

M文件与程序设计price=input(‘请输入商品价格:’);switchfix(price/100)case{0,1}rate=0;case{2,3,4}rate=3/100;casenum2cell(5:9)rate=5/100;casenum2cell(10:24)rate=8/100;解程序如下：实验1.3

M文件与程序设计请输入商品价格:700↙price=665存盘为ff2.m,在命令窗口中输入：ff2↙casenum2cell(25:49)rate=10/100;otherwiserate=14/100;endprice=price*(1-rate)实验1.3

M文件与程序设计（3）try语句try〈语句组1〉catch〈语句组2〉end

运行时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，则将错误信息付给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。try语句用法如下：实验1.3

M文件与程序设计例7

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];try

C=A*B;catch

C=A.*B;endClasterr

%显示出错原因解程序如下：实验1.3

M文件与程序设计（1）for语句for循环变量=初值：步长：终值循环体语句end3.循环结构——被重复执行的一组语句，循环是计算机解决问题的主要手段注：步长为1时可以省略循环语句for的一般形式为：实验1.3

M文件与程序设计例8

一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数，编写程序输出全部水仙花数.form=100:999m1=fix(m/100);

%求m的百位数字m2=rem(fix(m/10),10);%求m的十位数字m3=rem(m,10);

%求m的个位数字ifm==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3disp(m)endend解程序如下：实验1.3

M文件与程序设计例9

已知

，当n=100时，求y的值.y=0;n=100;fori=1:ny=y+1/(2*i-1);endy

解程序如下：在实际MATLAB编程中，采用循环语句会降低其执行速度，所以前面的程序通常由下面的程序来代替：

n=100;i=1:2:2*n-1;y=sum(1./i);y实验1.3

M文件与程序设计for循环更一般的格式为：for循环变量=矩阵表达式

循环体语句end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。实验1.3

M文件与程序设计例10

写出下列程序的执行结果.s=0;a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];fork=as=s+k;enddisp(s')解

该程序的作用是求矩阵每一行的和,输出结果为39485766实验1.3

M文件与程序设计（2）while语句如果不知道循环次数，可以使用while循环来完成，其一般形式为：

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.实验1.3

M文件与程序设计例11从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们的和.

sum=0;

cnt=0;

val=input('Enteranumber(endin0):');

while(val~=0)

sum=sum+val;

cnt=cnt+1;

val=input('Enteranumber(endin0):');endif(cnt>0)

sum

mean=sum/cntend解实验1.3

M文件与程序设计（3）break语句和continue语句

continue语句控制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。与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句.它们一般与if语句配合使用.

break语句用于终止循环的执行.当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语句.实验1.3

M文件与程序设计例12

求[100，200]之间第一个能被21整除的整数。forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendn↙n=105解

循环语句可以嵌套，即一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，也称为多重循环。(4)循环的嵌套实验1.3

M文件与程序设计例13

若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完数，如6=1+2+3，所以6是完数.求[1,500]之间的全部完数.628496解

form=1:500s=0;fork=1:m/2ifrem(m,k)==0s=s+k;endendifm==sdisp(m);endend↙实验1.3

M文件与程序设计三、函数M-文件function输出形参=函数名（输入形参）%注释说明部分函数体语句注2：这个M-文件的文件名必须是函数名.m1.函数文件的基本结构函数M-文件必须由function语句引导，其基本结构为：注1：若输出形参不止一个，可用方括号将它们括起来，并用逗号分开。实验1.3

M文件与程序设计例14

编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长.

解函数文件如下：function[s,p]=fcircle(r)%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圆半径%s圆面积%p圆周长%2023年12月30日编s=pi*r*rp=2*pi*r实验1.3

M文件与程序设计2.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）注：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.实验1.3

M文件与程序设计例15

利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(ρ