Matlab编程介绍.ppt

1、MATLAB编程介绍,MATLAB中各种命令可以完成许多单一的任务，对于某些较为复杂的问题，仅靠现有的命令或函数来解决，往往是难以直接达到目的。为此，要运用MATLAB编程语言编制程序，形成M-文件。MATLAB中每一个命令都是一个M-文件。 MATLAB程序（M-文件）有两种形式，一种是可直接运行的命令文件，另一种是可供调用的函数文件，这两种文件的扩展名相同，均为“.m”，故称为M-文件。,MATLAB编程介绍,MATLAB程序编辑是在编辑窗口（MATLAB Editor/Debugger）中进行，程序运行结果或错误 信息显示在命令窗口（Command Windows）中。,1 、编写M-文

2、件的步骤,（1）打开程序编辑窗口: 点击MATLAB命令窗口工具条 上的New File图标，或点击命令窗口中的File菜单，点 击选项中的New，选择M-file, 就可打开MATLAB程序编 辑窗口（MATLAB Editor/Debugger），用户可在窗口中 编写、修改程序。,（2）保存编写的程序：在程序编写过程中，或程序编写完成后，点击工具条上的Save图标,或按F2键，再选择当前工作的路径，输入自己定义的文件名，点击保存保存文件，保存后文件名后自动加上“.m”后缀，即为M-文件。, 文件名要以字母开头，中间不含空格和标点符号，且不超过8个 字符；不能用数字和专用变量名作为文件名，如

3、1，pi，ans，eps等。, 程序通常保存在文件夹:MatlabWork中，此路径为MATLAB 软件默认路径。, 程序若要存放到其它文件夹中，则要添加该路径到MATLAB的路径设置中，否则程序不能连接执行。,点击编辑窗工具条上File菜单，选择Set Path.，此时打开路径设置窗口，再点击Add Foider.，选择你所使用的文件夹（若没有则要先新建），选定后该路径自动显示在列表的第一行或最后一行，再点击 Save 保存即可。,具体操作：,2、 运行M-文件,运行一个已经编写好且存盘的M-文件有两种方法。,在MATLAB编辑窗口中对正在编辑的M-文件，保存后可直接点击工具条上的Debug

4、中的Run命令运行或按F5键，即可运行当前程序，其运行结果或信息显示在命令窗口，此时，用户可以切换到命令窗口进行查看，之后可回到编辑窗对程序进行修改、重新保存再次运行。,方法一：,在MATLAB命令窗口中直接输入文件名回车，即可运行相应的M-文件。其运行结果或程序运行中的错误信息等显示在命令窗口，此时，用户若要修改程序则可以切换到编辑窗口进行修改，修改后重新保存。,方法二：,当对程序进行修改保存时，当前程序将覆盖原来程序，此时若要想保存为另外的文件，则要点击工具条上File菜单，选择Save as.，另取文件名保存即可。,注意：,例. 分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换 为摄氏温度c

5、。,首先建立命令文件并以文件名function1.m存盘。 clear; %清除工作空间中的变量 f=input(Input Fahrenheit temperature：); c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口中输入function1，将会执行该命令文件，执行情况为： Input Fahrenheit temperature：73 c = 22.7778,程序1：,首先建立函数文件function2.m: function c=function2(f) c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件: clear; y=input(Input Fah

6、renheit temperature：); x=function2(y) 输出情况为： Input Fahrenheit temperature：70 c = 21.1111 x = 21.1111,程序2：,例： 建立同时计算,，,的函数。, function y1 , y2=fun1(a , b , n), y1=(a+b).n ;, y2=(a-b).n;,编写完成后用函数名(fun1)作为文件名存盘, 形成 一个M-文件fun1.m可以进行调用。,MATLAB程序的基本结构,MATLAB提供了三种基本的程序结构：顺序结构、 循环结构和选择结构。一个MATLAB程序就是使计算机 实现某

7、一类功能任务的命令集。用户编制程序时，需要 按照解决问题的逻辑步骤和求解算法，用MATLAB的语 句和函数，按照三种基本结构逐条编写，一般一行一条 语句，便于调试和查找错误。,其中功能处理部分是核心，主要是根据处理问题的 逻辑步骤，采用循环迭加、判断推理、分步计算等 来解决问题。,程序一般包含三个部分：,数据输入、功能处理、结果输出,程序编写完成后，需要存盘，形成永久性文件， 之后可以随时对它进行调用或修改。,M-文件中的输入、输出方式,1、 输入方式,s=Any string!; %输入字符串,（1）程序中直接赋值,x=2; %输入单个值,a=1,2,3;4,5,6;7,8,0; %输入矩阵

8、（a为3阶方阵）,（2）程序运行时赋值,变量 = input( 提示符号串 )；,格式：,功能：,从键盘接收数据并赋予等号左边变量。其中 提示符号串 是在命令窗口中的提示。,y=input(Please input y=); %提示语句输入,如：,x=input( x=);,当执行到此语句时，暂停程序运行，在命令窗口中光标将停留在提示符号串后闪烁，等待从键盘接收数据。用户从键盘输入数据并按回车键确认，继续程序运行。其优点是每次运行可以输入不同数据，实现人机对话。,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(What

9、s your name?,s);,2、 输出方式,（1）直接输出,x %变量后无分号“；”，变量直接输出,（2）格式控制输出（fprintf命令）,fprintf(x=%.3f y=%.0fn , a,b); %按指定格式输出,格式：,其中，单引号内为格式说明符：%前为提示符，%.3f为数据格式符， 通常与单引号后面的数据相对应， f指显示一实数，.3表示显示的数小数 点后3位，小数点前整数部分不限。 %.0f指显示一实数其小数部分显示 0位，结果只显示整数部分。n为换行命令符，即一行显示结束后，光标 自动换到下一行。a,b为要显示的变量，它们与前面的格式符相对应。,disp(a); % a可

10、以是矩阵、数组和单个值,例：,fprintf(x=%.5f y=%.0fn, pi, sqrt(2);,结果为： x=3.14159 y=1,x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);,例：输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。,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=,num2

11、str(x(2);,例：求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。,a=1 b=2 c=3 x1=-1+1.4142i,x2=-1-1.4142i,结果为：,num2str:实数转换为字符串型,MATLAB循环结构与应用,循环结构是MATLAB程序中最常用的结构之一，它 是让计算机按照一定的条件多次重复执行某一命令集， 从而实现诸如累加、迭代、分层计算等功能。MATLAB 软件提供了两种循环结构：,有限次循环for-end结构和条件循环while-end结构。,1、有限次循环（for-end）结构,for n=n1 : step : n2 commands-1 end commands-2,格

12、式：,其中n为循环变量（自己定义），n1为起始值，step为步长，n2为结束值；commands-1为循环体（循环模块），commands-2为后序命令 。,循环变量n从n1开始，执行commands-1，遇到end时n自动增加 step步长，同时与n2比较，当n不超过n2时重复执行commands-1；当 n超过n2时转向执行commands-2。当步长为1时，格式中step可以省略， 即为for n=n1 : n2格式。在设计for-end循环结构时，应在循环模块内充 分利用循环变量的变化规律，开展相关的运算。另外，结构中for与end 要成对出现。,作用：,例：求正整数n的阶乘：p=12

13、 3 n = n!，,并求出n=20时的结果。,分析：,这是一个逐次乘积的过程，从1开始存放在积p中， 再乘以下一个正整数之后再取代积p，依次类推，直到 乘至第n个数。因此，使用循环结构来实现。,clear;clc; n=20; %赋值给定正整数 p=1; %设定存放阶乘的变量p并赋初值1 for i=1:n %定义循环变量i从1到n，以1为步长，即连续正整数 p=p*i; %先计算右端乘积后再赋给左端的变量p fprintf(i=%.0f, p=%.0fn,i,p) %逐行显示 end %循环结构结束,问题：,是否可以考虑利用input命令对n进行赋值，随时改变其大小。 如果可以，请修改上述

14、程序并运行。,2、 条件循环（while-end）结构,格式：,while (conditions) commands-1; end commands-2;,当条件 conditions为真时，执行commands-1，当遇 到end时，自动检测条件；当条件 conditions不满足时,转 向执行commands-2。在设计while-end循环结构时,应在 确保在执行了一定次数之后可以结束循环；否则，就成了 “死循环”,即无限次重复执行循环。另外，结构中while与 end要成对出现。,作用：,关系运算,MATLAB提供了6种关系运算符：,(小于),=(小于或等于),(大于),=(大于或等

15、于),=(等于),=(不等于),关系、逻辑运算,关系运算符的运算法则为：, 当两个比较量是标量时，直接比较两数的大小。若关系成立，关系表达式结果为1，否则为0。, 当参与比较的量是两个维数相同的矩阵时，比较是对两矩阵相同位置的元素按标量关系运算规则逐个进行，并给出元素比较结果。最终的关系运算的结果是一个维数与原矩阵相同的矩阵，它的元素由0或1组成。, 当参与比较的一个是标量，而另一个是矩阵时，则把标量 与矩阵的每一个元素按标量关系运算规则逐个比较，并给出元 素比较结果。最终的关系运算的结果是一个维数与原矩阵相同 的矩阵，它的元素由0或1组成。, 设参与逻辑运算的是两个标量a和b，那么,逻辑运算

16、,MATLAB提供了3种逻辑运算符：当a非零时，运算结果为0。, 若参与逻辑运算的是两个同维矩阵，那么运算将对矩阵相同位置上的元素按标量规则逐个进行。最终运算结果是一个与原矩阵同维的矩阵，其元素由1或0组成。, 若参与逻辑运算的一个是标量，一个是矩阵，那么运算将在标量与矩阵中的每个元素之间按标量规则逐个进行。最终运算结果是一个与矩阵同维的矩阵，其元素由1或0组成。, 逻辑非是单目运算符，也服从矩阵运算规则。, 在算术、关系、逻辑运算中，算术运算优先级最高，逻辑 运算优先级最低。,例：根据e1+1+1/2!+1/3!+1/n! 求e的近似值，要求精确到小数点后8位。,分析：,这里不能给定n的大小

17、，但注意到第n次近似值和第n-1次近似值的差：,。现要精确到小数点后8位，则只需要,因此，可以以此为条件运用条件循环来实现。,，,注意：在MATLAB中,用科学记数法1.0e-8来表示。,clear;clc; p=1; %设定存放阶乘的变量p并赋初值1 s=1; %设定存放累加和的变量s并赋初值1 r=1; %设定前后两次近似值的误差r并赋初值1 k=0; %设定构造连续正整数的变量k赋初值0又为循环次数 while r=1.0e-8 %根据近似值的精度r大小来定义条件循环 k=k+1; %转换下一个正整数，或开始统计循环次数 p=p*k; %计算k的阶乘p r=1/p; %计算前后两次近似值

18、的误差r s=s+r; %计算e的近似值s fprintf(k=%.0f, s=%.8fn,k,s) %逐行显示出e的近似值 end %循环结构结束,MATLAB选择结构,1、单项选择判断（if-end）结构,格式：,if (condition) commands-1; end commands-2;,作用：,若条件condition成立，则执行commands-1， 再顺序执行commands-2；否则，跳过commands-1， 直接执行commands-2.,2 、多项选择判断（if-else-end）结构,格式：,if (condition1) commands-1; elseif (

19、condition2) commands-2; else commands-3; end commands-4;,作用 ：,若条件condition1成立，则执行commands-1，再转向end，顺序执行 后续的命令commands-4；否则判断条件condition2是否成立，若成立，则执行commands-2，再转向end执行后续的命令；若条件ondition1和条件condition2均不成立，则执行命令集commands-3，再顺序向下执行。,x=input(请输入x的值:); if x=0 y= (x+sqrt(pi)/exp(2); else y=log(x+sqrt(1+x*x

20、)/2; end y,例： 计算分段函数的值。,例：编写一个函数将百分制成绩转换为优(A)，良(B)，中(C)，差(D)四等级.,分析：,按照通常的等级划分，一般90-100分为优，78-89分为良，60-77分为中，60分以下的为差，因此，可以用多项选择判断结构来实现。,function jb=grade(fs) %定义函数grade，输入变量为分数fs，返回值为等级A,B,C,D if fs=90 %判断分数fs是否处在优秀级别上 jb= A ; %定义为A级 elseif fs=78 %判断分数fs是否处在良好级别上 jb= B ; %定义为B级 elseif fs=60 %判断分数fs

21、是否处在合格级别上 jb= C ; %定义为C级 else %分数fs不处于以上任何级别上 jb= D ; %定义为D级 end %选择结构结束,3、switch语句,switch语句根据表达式的取值不同，分别执行不同的 语句，其语句格式为：,switch 表达式 case 表达式1 语句组1 case 表达式2 语句组2 case 表达式m 语句组m otherwise 语句组n end,当表达式的值等于表达式1的值时，执行语句组1，当表达式的值等于表达式2的值时，执行语句组2，当表达式的值等于表达式m的值时，执行语句组m，当表达式的值不等于case所列的表达式的值时，执行语句组n。当任意一

22、个分支的语句执行完后，直接执行switch语句的下一句.,clear n=input(input n=); switch mod(n,5) case 0 fprintf(%d 是5的倍数,n) otherwise fprintf(%d 不是5的倍数,n) end,input n=46 46 不是5的倍数,例： 判断任意给定的整数n是否为5的倍数，并输出判断结果。,MATLAB程序流程控制,在编写程序过程中，根据问题求解的要求，往往需要在一定条件下跳出当前循环，或终止程序运行，或暂停程序运行等，这也就是在编制程序过程中对程序流程进行控制。MATLAB软件提供了相应流程控制语句：break、return和pause等。,1、 break语句,break 语句导致包含break 指令的最内层while或for循环的终止。通常是根据循环内部另设的某种条件是否满足来决定是否跳出循环，因此，常和if判断一起使用。