1、2019/6/29,1,第三章 MATLAB程序设计,2019/6/29,2,M文件程序控制结构函数文件程序举例程序调试,2019/6/29,3,3.1 M文件 3.1.1 M文件概述用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。M文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件(Script File)和函数文件(Function File)。,2019/6/29,4,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。 程序1： 首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 temperatur
2、e：); c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口中输入f2c，将 会执行该命令文件，执行情况为： Input Fahrenheit temperature：73 c =22.7778,2019/6/29,5,程序2：首先建立函数文件f2c.m。 function c=f2c(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 Fahrenheit temperature：); x=f2c(y); 输出情况为： Input Fahrenheit temperature：70 x =21.1111,2019/6/29,
3、6,3.1.2 M文件的建立与打开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。 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。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。(2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。(3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件
4、的内容并存盘。,2019/6/29,7,2. 打开已有的M文件打开已有的M文件，也有3种方法：(1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中选中所需打开的M文件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。(2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：edit 文件名，则打开指定的M文件。(3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。,2019/6/29,8,3.2 程序控制结构 3.2.1 顺序结构 1. 数据的输入（举
5、例3-2examp3_2.m）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);,2019/6/29,9,2. 数据的输出（举例3-3examp3_3.m）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。,2019/6/29,10,例3-4 输入x,
6、y的值，并将它们的值互换后输出。程序如下：x=input(Input x please.);y=input(Input y please.);z=x;x=y;y=z;disp (x);disp (y);,2019/6/29,11,3. 程序的暂停暂停程序的执行可以使用pause函数， 其调用格式为：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。,2019/6/29,12,3.2.2 选择结构1. if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e
7、nd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。,2019/6/29,13,(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。,2019/6/29,14,例3-5 计算分段函数的值。程序如下：x=input(请输入x的值:);if x=0y= (x+sqrt(pi)/exp(2);elsey=log(x+sqrt(1+x*x)/2;endy,2019/6/29,15,if 条件1语句组1elseif 条件2语句组2
8、elseif 条件m语句组melse语句组nend 语句用于实现多分支选择结构。,(3) 多分支if语句：,2019/6/29,16,2. 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1case 表达式2语句组2,case 表达式m语句组motherwise语句组nend,2019/6/29,17,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。当任意一个分
9、支的语句执行完后，直接执行switch语句的下一句。,2019/6/29,18,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。,2019/6/29,19,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
10、 %价格大于等于200但小于500rate=3/100;case num2cell(5:9) %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,2019/6/29,20,3. try语句语句格式为：try语句组1catch语句组2endtry语句先试
11、探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。,2019/6/29,21,例3-7 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。程序如下：A=1,2,3;4,5,6; B=7,8,9;10,11,12;tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr %显示出错原因,2019/6/29,22,3.2.3 循环结构 1. for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
12、步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。,2019/6/29,23,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,2019/6/29,24,例3-9 已知y=0，当n=100时，求y的值。程序如下：y=0;n=100;for i=1:ny=y+1/(2*i
13、-1);endy,2019/6/29,25,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,2019/6/29,26,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。,2019/6/29,27,例3-10 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;for k=as=s+k;enddisp(s);,2019/6/29
14、,28,2. while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。,2019/6/29,29,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=cnt+1;val=input(Enter a number (end in 0):);endif (cnt 0)summean=sum/c
15、ntend,2019/6/29,30,3. break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。,2019/6/29,31,例3-12 求100，200之间第一个能被21整除的整数。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0continueendbreakendn,20
16、19/6/29,32,4. 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);endend,2019/6/29,33,3.3 函数文件 3.3.1 函数文件的基本结构函数文件由function语句引导，其基本结构为：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其中以functi
17、on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。,2019/6/29,34,例3-14 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。函数文件如下： 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;,2019/6/29,35,3.3.2 函数调用函数调用的一般格式是：输出实参表=
18、函数名(输入实参表)要注意的是，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。,2019/6/29,36,例3-15 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与 极坐标(,)之间的转换。函数文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);调用tran.m的命令文件examp3_15.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rh
19、o,the=tran(x,y);rhothe,2019/6/29,37,在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。,2019/6/29,38,例3-16 利用函数的递归调用，求n！。n!本身就是以递归的形式定义的：显然，求n!需要求(n-1)!，这时可采用递归调用。递归调用函数文件factor.m如下：function f=factor(n)if n=1f=1;elsef=factor(n-1)*n; %递归调用求(n-1)!end,2019/6/29,39,3.3.3 函数参数的可调性在调用函数时，MATLAB用两个
20、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，从而决定函数如何进行处理。,2019/6/29,40,例3-17 nargin用法示例。函数文件examp.m：function fout=examp(a,b,c)if nargin=1fout=a;elseif nargin=2fout=a+b;elseif nargin=3fout=(a*b*c)/2;end命令文件mydemo.m：x=1:3;y=1;2;3;examp(x)examp(x,y)examp(x,y,3),
21、2019/6/29,41,3.3.4 全局变量与局部变量全局变量用global命令定义，格式为：global 变量名 例3-18 全局变量应用示例。先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入：global ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2),2019/6/29,42,3.4 程序举例 例3-19 Fibonacci数列定义如下：f1=1f2=1fn=fn-1+fn-2 (n2)求Fibonacci数列的第20项,2019
22、/6/29,43,3.5 程序调试 3.5.1 程序调试概述一般来说，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时的错误。语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写错、表达式书写错等。程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误，这类错误也称为程序逻辑错误。,2019/6/29,44,3.5.2 调试器1. Debug菜单项该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。2. Breakpoints菜单项该菜单项共有6个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和清除断点的，后4个是设置停止条件的，用于临时停止M文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在M文件指定的行号前加入了一个keyboard命令。,2019/6/29,45,3.5.3 调试命令除了采用调试器调试程序外，MATLAB还提供了一些命令用于程序调试。命令的功能和调试器菜单命令类似，具体使用方法请读者查询MATLAB帮助文档。,2019/6/29,46,作业1：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。,
