1、第五讲 M文件与函数,第五讲 M文件与函数,5.1 MATLAB的控制流 5.2 脚本文件和函数文件 5.3 串演算函数,5.1 MATLAB的控制流,5.1.1 for循环结构 5.1.2 while循环结构 5.1.3 if-else-end分支结构 5.1.4 switch-case结构 5.1.5 try-catch结构 5.1.6 其它常用指令 与其它高级语言类似，但有自身的特点,5.1.1 for循环结构,for x=array(commands) end x为循环变量，(commands)为循环体 循环体的执行次数array的列数 每次循环，x依次取数组的一列,5.1.1 for
2、循环结构,for ii=1:10; %ii依次取1,2,10 x(ii)=ii; %对每个ii值，重复执行由该指令构成的循环体 end; x %要求显示运行后数组x的值 x =1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 在for后面的表达式中的数组可以是任何合法的MATLAB数组 应该尽量提高代码向量化程度,避免循环 避免使用i，j作为循环变量,5.1.2 while循环结构,while expression(commands) end expression的值为逻辑真（非0），则执行循环体，直到表达式值为假,5.1.2 while循环结构,Fibonacci数组的元素满足Fibonacci 规
3、则：求该数组中第一个大于10000的元素,5.1.2 while循环结构,a(1)=1;a(2)=1;ii=2; while a(ii)=10000a(ii+1)=a(ii-1)+a(ii); %当现有的元素仍小于10000时，求解下一个元素ii=ii+1; end; ii,a(ii),5.1.2 while循环结构,一般情况下，表达式都是标量 MATLAB允许它为数组，此时只有数组元素都为真时，循环体才被执行 如果表达式为空数组，被认为是假 While循环与for循环的区别在于，while循环体被执行的次数是不确定的（由expression的值决定），而for结构中循环体的执行次数是确定的（
4、由for后的数组的列数决定） 。,5.1.3 if-else-end分支结构,if expression1(commands1) elseif expression2(commands2) else(commandsk) end,5.1.3 if-else-end分支结构,表达式又是由多个表达式组成，MATLAB尽可能少的检测这些子表达式的值。例如，表达式为（子表达式1|子表达式2）当MATLAB检测到子表达式为真时，它就认为表达式为真，而不对子表达式2进行检测。if指令判决和break指令的配合使用，可以强制终止for 循环和while循环。,5.1.3 if-else-end分支结构,用f
5、or循环指令来寻求Fibonacci数组中第一个大于10000的元素 n=100;a=ones(1,n); %产生一个1行100列的全1数组 for ii=3:na(ii)=a(ii-1)+a(ii-2);if a(ii)=10000a(ii),break; %跳出所在的一级循环end; end,ii,5.1.4 switch-case结构,switch ex ex为标量或字符串case test1(commands1) ex等于test1时，执行组命令1，然后跳过该结构case testk(commandsk) ex等于testk时，执行组命令k，然后跳过该结构otherwise 可无(co
6、mmands) 表达式不等于前面所有检测值时，则执行改组命令 end,5.1.4 switch-case结构,当遇到switch结构时，MATLAB将表达式的值依次与各个case指令后面的检测值进行比较：（结构保证至少有一组命令会执行）如比较结果为假，则取下一个检测值再比较；如比较结果为真，则执行相应的一组指令，然后跳出该结构；如所有比较结果都为假，则MATLAB将执行otherwise后面的一组指令。 Switch指令后面的表达式为一个标量或字符串时：对于标量形式的表达式有：表达式= =检测值i对于字符串有调用strcmp来比较： strcmp（表达式，检测值i） case后的检测值还可以是
7、元胞数组。此时，将表达式的值与元胞数组的所有元素进行比较，如有某个元素与表达式的值相等，则结果为真。,5.1.4 switch-case结构,学生的成绩管理，用来演示switch结构 clear; %划分区域：满分(100)，优秀(90-99)，良好(80-89)，及格(60-79)，不及格(60)。 for i=1:10;ai=89+i;bi=79+i;ci=69+i;di=59+i;end;c=d,c; Name= Jack,Marry,Peter, Rose, Tom; %元胞数组 Mark=72,83,56,94,100;Rank=cell(1,5); %创建一个含5个元素的构架数组S
8、，它有三个域。 S=struct(Name,Name,Marks,Mark,Rank,Rank);,5.1.4 switch-case结构,for i=1:5switch S(i).Markscase 100 %得分为100时S(i).Rank=满分; %列为满分等级case a %得分在90和99之间S(i).Rank= 优秀; %列为优秀等级 case b %得分在80和89之间S(i).Rank= 良好; %列为良好等级case c %得分在60和79之间S(i).Rank= 及格; %列为及格等级otherwise %得分低于60。S(i).Rank=不及格; % 列为不及格等级 en
9、d end,5.1.4 switch-case结构,%将学生姓名，得分，等级等信息打印出来。 disp(学生姓名 , 得分 , 等级);disp( ) for i=1:5; disp(S(i).Name,blanks(6),num2str(S(i).Marks),blanks(6),S(i).Rank)； end; 学生姓名 得分 等级Jack 72 及格 Marry 83 良好 Peter 56 不及格Rose 94 优秀Tom 100 满分,5.1.5 try-catch结构,try(commands1) 总被执行,正确则跳出 catch(commands2) 命令1出错，执行命令2 en
10、d 可用lasterr查询出错原因，成功执行为空串。 命令组2也出错，则终止该结构,5.1.5 try-catch结构,clear,N=4;A=magic(3); %设置3行3列魔方矩阵A。 tryA_N=A(N,:), %取A的第N行元素 catchA_end=A(end,:), %如果取A(N,:)出错，则改取A的最后一行 end lasterr %显示出错原因A_end =4 9 2 ans =Index exceeds matrix dimensions. 超出矩阵维数,5.1.6 其它常用指令,v=input(message) 键盘输入变量v的数据（数值、字符串、数组元素等），mes
11、sage为提示用字符串 keyboard 控制权交给键盘，可以输入各种MATLAB指令。输入return指令，返回程序,5.1.6 其它常用指令,break 跳出循环，导致循环终止 continue 跳过其他指令，执行下一次循环 pause pause(n) 程序暂停，按任意键继续；暂停n秒,5.1.6 其它常用指令,return 结束所在函数的执行，返回调用函数或指令窗（程序出口） error(message) 显示出错信息message，并终止程序,5.1.6 其它常用指令,lasterr 显示最新的出错信息，并终止程序 lastwarn 显示最新的警告信息，程序继续执行 warning(
12、message) 显示警告信息message，程序继续,5.2 脚本文件和函数文件,5.2.1 M脚本文件 5.2.2 M函数文件 5.2.3 局部变量和全局变量 5.2.4 M文件的一般结构,5.2.1 M脚本文件,简单问题，直接在指令窗输入指令计算 若问题复杂，控制流复杂或重复计算，则需编制M脚本文件 MATLAB只是按脚本文件的指令执行 脚本文件的构成简单,5.2.1 M脚本文件,脚本文件的特点： 只是一串按用户意图排列的指令集合，包括控制流指令 脚本文件运行后，产生的变量驻留在基本工作空间中,5.2.2 M函数文件,与脚本文件不同，外界只能看到传给它的输入量和送出的计算结果，而内部运作
13、是看不见的。函数文件的特点： 第一行为函数声明行，以“function”开头。函数声明给出函数的调用格式、标称的输入输出量（个数不限） 调用函数时，输入输出量可以少于标称个数,5.2.2 M函数文件,函数文件运行时，MATLAB专门为它开辟函数工作空间（Function workspace），所有中间变量都保存在其中。 函数工作空间是独立于基本工作空间的，它随函数调用产生，随调用结束删除，所以中间变量也将被清除 若函数中调用脚本文件，脚本产生的变量保存在函数工作空间中,5.2.3 局部变量和全局变量,1. 局部变量（Local） 存在于函数空间内部的中间变量，产生于函数运行过程中，存在于函数空
14、间的中间变量，影响范围限于函数本身。 2. 全局变量(Global) 通过global指令，MATLAB允许几个不同的函数空间及基本工作空间共享的变量。 它必须用global指令声明，除非与全局变量联系的所有工作空间都被删除，否则全局变量依然存在。 如果某个函数使全局变量的内容发生了变化，则其他函数空间及基本工作空间中的同名变量也随之变化。,5.2.3 局部变量和全局变量,所有工作空间都需用global声明，才能共享全局变量 全局变量必须在使用前声明，建议放在函数体首行 建议用大写字符命名全局变量 减少使用全局变量（损害函数的封装性）,5.2.4 M文件的一般结构,从结构上看，脚本文件只比函数
15、文件少一个函数声明行 典型M函数文件的结构： (1) 函数声明行（Function declaration line）位于函数文件的首行，以关键字function开始，函数名及输入输出量都由次行定义。,5.2.4 M文件的一般结构,(2) H1行（The first help text line）紧随函数声明行后的第一注释行。按MATLAB的规则，H1行包括：大写体的函数文件名；运用关键词简要描述函数功能。H1行供lookfor查询和help使用。,5.2.4 M文件的一般结构,(3) 在线帮助文本区（Help text）H1行及其后的连续注释行。通常包括：函数输入输出量的含义，调用格式说明
16、(4) 编写和修改记录与在线帮助文本区相隔一个空行的注释行。标志编写、修改该文件的作者、日期、版本记录。用于软件档案管理,5.2.4 M文件的一般结构,(5) 函数体（Function body）用MATLAB指令实现函数功能。为便于阅读和理解，应该使用适当的空行和注释。 从运算的角度看，只有函数声明和函数体是函数文件必不可少的部分,5.2.4 M文件的一般结构,【例7.3-1】M函数文件示例。 函数声明行function sa = circle(r,s ) (2) H1行,即第一注释行 %CIRCLE plot a circle of radii r in the line specifie
17、d by s. (3) 在线帮助文本区（Help text） % r 指定半径的数值 % s 指定线色的字符串 % sa 圆面积 % % circle(r) 利用蓝实线画半径为 r 的圆周线 % circle(r,s) 利用串 s 指定的线色画半径为 r 的圆周线 % sa=circle(r) 计算圆面积，并画半径为 r 的蓝色圆面 % sa=circle(r,s) 计算圆面积，并画半径为 r 的 s 色圆面,5.2.4 M文件的一般结构,(4) 编写和修改记录% 编写于1999年4月7日，修改于1999年8月27日。 (5) 函数体（Function body） if nargin2error(输入宗量太多。); end; if nargin=1s=b; end; clf; t=0:pi/100:2*pi; x=r*exp(i*t); if nargout=0plot(x,s); elsesa=pi*r*r;fill(real(x),imag(x),s) end axis(square),小结,掌握控制流指令的使用方法 理解脚本文件与函数文件的区别 重点掌握函数文件的编写结构和规则,
