1、第6章 Matlab程序设计*,M文件。程序控制结构。数据的输入输出。文件操作。程序优化(自学),掌握Matlab变量命名规则； 掌握Matlab程序的编写原则，程序结构的设计，程序名的规范，脚本程序的使用和主要结构控制语句。,本章学习要求,学习重点和难点,重点：M文件类型。 难点：M文件的程序结构。,局部变量：只能在某一函数体内使用，而不能从其他函数和 Matlab工作空间访问的变量。 全局变量：在几个函数及Matlab函数中都能使用的变量。（全局变量名应尽可能大写，并由globe声明）,局部变量和全局变量,6.1 M文件,M文件有两种形式：脚本文件(Script File)和函数文件(Fu
2、nction File),如果在命令窗口执行命令与函数，效率很低，程序调试不方便，输入内容不易保存。,Matlab的M文本编辑器集成了编辑和调试的功能。,MATLAB的函数文件中除了自变量、因变量以外，在计算过程中如果用到了中间变量或其它的变量，这些都将是局部变量。局部变量只在这一函数中有效，在其它函数或程序中无效。例如，将三角形面积S视为三条边长a,b,c的函数，则可以编缉一个函数文件(文件名为：heron.m)来实现海伦公式的计算： function s=heron(a, b, c) p=(a+b+c)/2; s=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c); 将这一函数文件保存在工作
3、目录下，在MATLAB环境中，键入如下指令 heron(3, 4, 5) 计算机执行后，将显示出计算结果：ans= 6。在这一函数文件中，三角形的半周长p就是一个局部变量。调用这一函数时，计算机用实际的数据 3、4、5代替形式变量a、b、c计算出变量p的值，然后再计算出s的值，最后将数据结果输出到屏幕上。但是只要计算出函数值，则自变量的实际数据和中间变量都将被自动删除，计算机内存中只保留了函数值变量（缺省变量名为ans）。 如果想保留中间变量p的值，就必须将它定义为全局变量。定义p为全局变量用命令 global p 注意：这一命令必须出现在两个地方，一是函数文件中第一次使用变量p之前；二是在命
4、令窗口第一次调用这一函数文件之前。,M文件的编辑与运行,例6-1 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。,脚本文件：,1.首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盘。,2.在MATLAB的命令窗口中输入f2c，将会执行该命令文件,3.执行情况为：,例6-1 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。,函数文件：,1.首先建立函数文件f2c.m。,2.在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。,3.执行情况为：,M文件颜色属性,默认的编辑器颜色,改变编辑器颜色File - Preferences - color,建立新的M文件,建立新的M文件，启动文本编辑器有3种
5、方法：,菜单操作主窗口菜单 - File - New - M-file,工具栏操作主窗口工具栏 - New - M-File,命令操作命令窗口 - edit,打开已有的M文件,打开已有的M文件，也有3种方法：,菜单操作 主窗口菜单 - File - Open - 打开对话框,工具栏操作 主窗口工具栏 - Open File - 打开对话框,命令操作 命令窗口 - edit 文件名,函数文件,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,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,输入形参为函数的输入参数,输出形参为
6、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,文件名应与函数名一致,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),注意事项：,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。,适当使用函数的递归调用可以提高程序的运行效率,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
7、函数如何进行处理。,6.2 程序控制结构,循环结构,1. for语句,for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3循环体语句组 end,表达式1的值为循环变量的初值，,表达式2的值为步长，步长为1时，表达式2可省略。,表达式3的值为循环变量的终值。,C语言中的for循环语句：,for(循环变量初值；循环条件；循环变量增值),程序如下：y=0;n=100;for i=1:ny=y+1/(2*i-1);enddisp(y);,例已知 ，当n=100时，求y的值。,在实际Matlab编程中，采用循环语句会降低其执行速度。,for语句更一般的格式为：for 循环变量=矩阵表达式循环体语句end,执行
8、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。,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;for k=as=s+k;enddisp(s);,执行结果: 列向量 39 48 57 66,2、while语句,while 条件循环体语句 end,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。,例3-11 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之和。,sum=0; cnt=0; %个数 val=input(Enter a number (end
9、 in 0):); while (val=0)sum=sum+val;cnt=cnt+1;val=input(Enter a number (end in 0):); end if (cnt 0)summean=sum/cnt end,3break语句和continue语句与循环结构相关，它们一般与if语句配合使用。,break：终止循环的执行。 当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环结构，而继续执行循环语句end后面的语句。,continue：跳出本次循环。 当在循环体内执行到该语句时，程序将跳过本次循环体中所有剩下的语句，继续下一次循环。,4循环的嵌套如果一个循环结构的循环体又包括一个
10、循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。,循环嵌套的基本形式:,for for循环语句end end,比较,选择（条件）结构：if，switch,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end语句的后继语句； 若条件不成立，则直接执行end语句的后继语句。,if 条件语句组end,双分支if语句：,if 条件语句组1else语句组2end,当条件成立时，执行语句组1，执行完后跳出结构 否则执行语句组2，执行完后跳出结构 语句组1或语句组2执行后，再执行end语句的后继语句。,例: 计算分段函数的值。,程序如下： x=input(请输入x的值:); if x=0y
11、= (x+sqrt(pi)/exp(2); elsey=log(x+sqrt(1+x*x)/2; end disp(y),多分支if语句：语句用于实现多分支选择结构。,if 条件1语句组1elseif 条件2语句组2elseif 条件m语句组melse语句组nend,计算函数y=|x|+|x-2|的值。,程序如下： x=input(请输入x的值:); if x=2y= 2*x-2; elseif x=0y=2; elsey=-2*x+2; end disp(y),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
12、句组1case 表达式2语句组2case 表达式m语句组motherwise语句组nend,switch后面的表达式：一个标量或者一个字符串,case后面的表达式可以是一个标量或者一个字符串，也可以是一个细胞数组(cell array),细胞数组： a=-1, hello, magic(3),switch语句,注意：Matlab和C语言中的switch语句在用法上的区别,C语言中，case只是一个入口标号，并不在该处进行条件判断，会执行入口后面所有的语句；Matlab语言中，一旦执行完任意一个case后的语句，程序会跳出switch，继续执行end后面的语句。,C语言中，跳出switch需要加
13、入break语句；Matlab语言中，跳出switch不需要加入break语句。,try语句：试探性执行语句,try语句组1catch语句组2end,try语句先试探性执行语句组1，如果没有错误，执行完成后跳出try结构； 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。,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： A=1,2,3;4,5,6; B=7,8,9;10,11,12; tryC=A*B; catchC=A.*B; end disp(C); disp(lasterr);
14、 %显示出错原因,6.3 数据的输入输出,1、数据的输入函数：input,A=input(提示信息，选项)；,提示信息：一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。 选项：设置输入的数据类型,s选项: 采用时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(Whats your name?,s);,2、数据的输出函数：disp,disp(输出项),其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。,采用disp函数输出，其结果不显示矩阵的名字,数据的输出函数：display,display(输出项),采用display函数输出，其结果显示矩阵的名字,举 例,求一元二次方
15、程ax2 +bx+c=0的根。 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(x); disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);,3、程序的暂停函数：pause,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。,若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。,4、M数据文件的存储/加载(save/load)save: savesave f
16、ilenamesave filename X Y Zload: loadload filenameload filename X Y Z,5. 文件操作,文件的打开函数： fopen,fid= fopen(文件名，打开方式),文件名：用字符串形式，表示待打开的数据文件,常见的打开方式有：r表示对打开的文件读数据;w表示对打开的文件写数据;a表示在打开的文件末尾添加数据;,fid用于存储文件句柄值，句柄值用来标识该数据文件，其他函数可以利用它对该数据文件进行操作。 fid非负整数，文件打开成功；fid=-1，文件打开失败。,文件数据格式有两种形式，一是文本文件，二是二进制文件。,要打开文本格式的
17、文件，在打开方式(permission)的字符之后添加t；在文本格式下，行的分隔符在文件读出时自动删除，在写文件时自动添加。 要打开二进制代码格式的文件，在打开方式(permission)的字符之后添加b；行的分隔符不删除或添加。,fopen的其他调用格式,fid,message=fopen(filename,permission,format) 使用指定的模式打开指定文件 返回文件的句柄和信息,fids=fopen(all) 返回一个包含所有打开文件的标识符的行向量,filename,permission,format=fopen(fid) 返回指定文件的全文件名、模式和格式,文件的关闭函数：fclose,文件在进行完读、写等操作后，应及时关闭，,state=fclose(fid);,该函数关闭fid所表示的文件。 state表示关闭文件操作的返回代码，若关闭成功，返回0，否则返回1。,6.4 文件操作,fopen： 打开文件 fclose： 关闭文件 fread： 读二进制文件 fwrite： 写二进制文件 fscanf： 读有格式文件 fprintf： 写有格式文件 fseek： 设置文件指针位置 ftell： 获取文件指针当前位置 frewind：把文件指针移到文件的开头 feof： 检查fid指向的文件是否设置文件尾指示符,
