1、第3章 MATLAB程序设计 3.1 M文件 3.2函数文件 3.3程序控制结构 3.4 程序举例 3.5 程序调试,matlab的程序设计, matlab语言称为第四代编程语言，程序简洁、可读性很强而且调试十分容易。是matlab重要组成部分。,3.1 M文件1、m文件简介 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 由MATLAB命令语句构成的程序文件称作M文件，它将m作为文件的扩展名。 编辑m文件可使用各种文本编辑器。,M文件可分为两种：主程序和子程序。 主程序 (也称主程序文件)： 一般是由用户为解决特定的问题而编制的程序。子程序
2、(称为函数文件)：它必须由其它M文件来调用。函数文件往往具有一定的通用性，并且可以进行递归调用。,M文件的结构 主程序文件的格式特征如下：,(1)有关程序的功能、使用方法等内容的注释。主程序前面的若干行通常是程序的注释，每行以“”开始。 (2)程序的主体。 (3)整个程序应按MATLAB标识符的要求起文件名，并加上后缀m。,2 M文件的建立与打开 1）建立新的M文件为建立新的M文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法：(1) 菜单操作。 (2) 命令操作。 命令窗中输入edit (3) 命令按钮操作。,2）打开已有的M文件也有3种方法：(1) 菜单操作。(2) 命令操作。命令窗口输入命令：e
3、dit 文件名，则打开指定的M文件。(3) 命令按钮操作。,对主程序文件的运行方式通常有两种： 在MATLAB的命令窗口中运行：在MATLAB的命令窗中键入此程序的文件名后，系统就开始执行文件中的程序； 在编辑窗口中运行：通过编辑窗口打开所要运行的文件，然后再运行。主程序文件中的语句可以对MATLAB工作空间中的所有数据进行运算操作。,3、matlab文件的类型,数据文件 .matmat文件是matlab以标准二进制格式保存的数据文件，可将工作空间中有用的数据变量保存下来。mat文件的生成和调用是由函数save和load完成的。,2. m文件用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。m文件的语
4、法类似于c语言，但又有其自身特点。它只是一个简单的ASCII码文本文件，执行程序时逐行解释运行程序，matlab是解释性的编程语言。M文件可以根据调用方式的不同分为两类：独立的m文件 称命令文件(Script File)可调用m文件 称函数文件(Function File) 两者主要区别：【重要】 (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。 (2) 变量 (3) 运行方式,命令文件包括两部分：注释文件和程序文件 %RANK Number of linearly independent rows or
5、columns. % K = RANK(X) is the number of singular values of X % that are larger than MAX(SIZE(X) * NORM(X) * EPS. % K = RANK(X,tol) is the number of singular values of X that % are larger than tol.% Copyright (c) 1984-94 by The MathWorks, Inc.s = svd(x); if (nargin = 1)tol = max(size(x) * max(s) * ep
6、s; end r = sum(s tol);,(2).matlab内置函数文件matlab自定义的函数文件称内置函数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type sin查不到。得到：sin is a built-in function.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),又如 sqrt(x) 求x的平方根abs(x) 求x的绝对值det(a) 求行列式的值等等。matlab拥有大量的内置数学函数，供我们在数值运算和符号运算中调用。 (3). 函数m文件 需要输入
7、变量，返回输出变量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。 这种用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。,函数文件是用来定义子程序的。它与主程序文件的主要区别有三点： (1)由function起头，后跟的函数名必须与文件名相同； (2)有输入输出变元(变量)，可进行变量传递； (3)除非用global声明，程序中的变量均为局部变量，不保存在工作空间中。 通常，函数文件由以下部分构成：函数定义行；H1行
8、；%函数帮助文本；函数体；注释。,函数m文件的格式：function 返回变量=函数名（输入变量）注释说明语句段程序语句段 特定规则： 函数m文件第一行必须以单词function作为引导词，必须遵循如下形式：function =()m文件的文件名必须是 .m。 程序中的变量均为局部变量，不保存在工作空间中。其变量只在函数运行期间有效。 Return语句可以省略，函数可嵌套调用,注意：当函数具有多个输出变量时，则以方括号括起；当函数具有多个输入变量时，则直接用圆括号括起。例如：functionx，y，zsphere(theta，phi，rho)。当函数不含输出变量时，则直接略去输出部分或采用空方
9、括号表示。,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】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。,例3-1 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。 1、首先建立函数文件fcircle.m如下： function s,p=fcircle(r) %CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r %r 圆半径 %s 圆面积 %p 圆周长 s=pi*r*r; p=2*pi*r;
10、,2、在MATLAB的命令窗口输入以下命令并调用该函数文件。 clear; y=input(Input radii：); s,p=fcircle(y) 3、输出情况：Input radiis：3s =28.2743p =18.8496,例3-1 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, c=5/9(f-32)。 程序1： S1:先建立命令文件并以文件名f2c.m存盘。clear; %清除工作空间中的变量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9 S2: 在MATLAB的命令窗口中输入f2c，将会执行该命令文件，执行情
11、况为：Input Fahrenheit temperature：73c =22.7778,程序2： 1: 首先建立函数文件f3c.m。 function c=f3c(f) c=5*(f-32)/9 2: 然后在MATLAB的命令窗口输入以下命令并调用该函数文件。 clear; y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f3c(y) 3: 输出情况为： Input Fahrenheit temperature：70 c =21.1111 x =21.1111,(4). 系统文件s函数用于描述系统运动的专用函数，是特殊的 m 文件。s 函数有3类： 由sim
12、ulink结构图自动创建 可用c语言程序设计mex文件 直接定义 用函数m文件编写s函数一旦创建，即可在框图中使用，也可在文件中调用。,S函数的调用格式sys, x0=sfunction( t, x, u, flag)S函数与函数m文件类似，只是输入、输出变量是限定的。,系统状态,状态初值,用户定义的系统,当前时刻,当前状态值,当前输入值,标志量,3.2 程序控制结构 3.2.1 顺序结构 1数据的输入 从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为：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
13、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(Whats your name?,s);,2数据的输出MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为disp(输出项) 其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。,例3-2 输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。程序如下：x=input(please input x:);y=input(please input y:);z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);,3.2.2 选择结构 1if语句在MATLAB中，if语句有3种格式。(1) 单分支if语句：if 条件语句组
14、end 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。注意：语句中的end是决不可少的，没有它，在逻辑表达式为0时，就找不到继续执行程序的入口。,(2) 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，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。,2switch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1case 表达式2语句组2case 表达式m语句组motherwise语句组nend,P6
15、9,【例3-6】 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)： price200 没有折扣200price500 3%折扣500price1000 5%折扣1000price2500 8%折扣2500price5000 10%折扣5000price 14%折扣 输入所售商品的价格，求其实际销售价格。,程序如下： price=input(请输入商品价格); switch fix(price/100) case 0,1 %价格小于200rate=0;case 2,3,4 %价格大于等于200但小于500rate=3/100;case num2cell(5:9) %
16、价格大于等于500但小于1000rate=5/100;case num2cell(10:24) %价格大于等于1000但小于2500rate=8/100;case num2cell(25:49) %价格大于等于2500但小于5000rate=10/100;otherwise %价格大于等于5000rate=14/100; end price=price*(1-rate) %输出商品实际销售价格,3.2.3 循环结构 1for语句 for语句的格式为：for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3循环体语句end 其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值
17、。步长为1时，表达式2可以省略。,与while语句不同的是，它循环执行一组语句的执行次数是确定。其关键字包括for、end、break等,功能：把语句组A（亦称为循环体）反复执行N次。循环次数N为：N1+(终值-初值)/增量,例- 利用for 语句求1!+2!+3!+4!+5!(思考),注意： (1)For循环不能用For循环内重新赋值循环变量n来终止。 (2)在For循环内接受任何有效的MATLAB数组。 (3) for循环可按需要嵌套。与其它的编程语言类似，for语句可以嵌套使用。 (4) 当有一个等效的数组方法来解给定的问题时，应避免用For循环。 (5) 为了提高处理的速度，在For循
18、环(While循环)被执行之前，应预先分配数组。,例- 利用for 语句求1!+2!+3!+4!+5! sum=0;for i=1:5pdr=1;for k=1:ipdr=pdr*k;endsum=sum+pdr;end,【例3-8 】 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。输出全部水仙花数。程序如下：for m=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if m=m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3disp(m)endend,【例3-
19、9】 已知 ，当n=100时，求y的值。 P72 Y=1+1/3+1/5+1/(2*n-1)程序如下： y=0; n=100; for i=1:ny=y+1/(2*i-1); end y,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; k=1:2:2*n-1; y=sum(1./k); y,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。,【例3-10】 写出下列程序的执行结果。s=0;a=12,13,14;15,16,17;1
20、8,19,20;21,22,23;for k=as=s+k;enddisp(s);,2while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。,执行次数不确定，而是决定于一些逻辑条件。其关键字包括while、end、break等,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。 程序如下： sum=0; cnt=0; val=input(Enter a number (end in 0):); while (val=0)sum=sum+val;cnt
21、=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。 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。,例3-12 求100，200之间第一个能被21整除的整数。 程序如下： f
22、or n=100:200if rem(n,21)=0continueendbreak end n,4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。【例3-13】 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。 for m=1:500s=0;for k=1:m/2if rem(m,k)=0s=s+k;endendif m=sdisp(m);end end,小 结,本节主要介绍了matlab语言程序设计基础。matlab 编程简单，容易掌握。通过学习，应能编写简单程序,实验3 M文件及程序调
23、试 (2学时) 1、目的要求 掌握M文件、函数及程序调试方法与应用。 2、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab7.0教学版。 3、掌握要点 掌握M文件、函数的编写格式及程序调试，重点是编写M函数实现具体应用。a. 掌握命令文件的建立和运行b. 掌握函数文件的建立和调用c. 掌握命令文件和函数文件的区别 4、实验内容 (1) 分别用M文件、M函数实现 ； (2) 在matlab下调试自己所写的程序； (3) 对方法进行总结； 5、完成实验报告,编程实现： 1、编写一个函数文件，计算一个球的体积。2、分别用命令文件和函数文件实现下题(1)Y3时的最大的n值(2)与（1）的n值对应的y的值,
24、实验4 MATLAB的程序流程设计 (2学时) 1、目的要求 掌握MATLAB的程序流程设计方法与应用。 2、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab7.0教学版。 3、掌握要点 掌握Matlab语言设计流程。a. 掌握M文件的建立与打开操作b. 掌握程序控制结构（输入，输出，选择，循环） 4、实验内容 (1)、运用matlab的if-else-end、for-end、while-end、swicth-case等流程模式进行简单的程序设计； (2)、完成实验报告；,实验内容： 1、输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级，A,B,C,D,E.其中90-100分为A，80-89为B，70-79为C，60-69分为D，60分以下为E。要求： （1）分别用if和switch语句实现 （2）输入百分制成绩后要判定成绩的合理性，对不合理的成绩要做出出错信息。,
