第3章MATLAB程序设计课件.ppt
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1、第第3章章 MATLAB程序设计程序设计 3.1 M文件文件 3.2 程序控制结构程序控制结构 3.3 函数文件函数文件 3.4 程序举例程序举例 3.5 程序调试程序调试MATLAB是一种科学计算语言,但具有与是一种科学计算语言,但具有与BASIC、FORTRAN、C等传统高级语言类似的等传统高级语言类似的语言特征,可以方便地实现程序设计。语言特征,可以方便地实现程序设计。利用利用MATLAB的程序控制功能,将有关的的程序控制功能,将有关的MATLAB命令编成程序存储在一个文件中命令编成程序存储在一个文件中(称为称为M文件文件),然后运行该程序,然后运行该程序,MATLAB就会自动就会自动按
2、照程序的要求,执行程序中的命令。以后需按照程序的要求,执行程序中的命令。以后需要这些命令时,只需再次运行该程序。这就是要这些命令时,只需再次运行该程序。这就是MATLAB程序设计。程序设计。充分利用充分利用MATLAB数据结构的特点,可使数据结构的特点,可使程序结构简单,提高编程效率。程序结构简单,提高编程效率。3.1 M文件文件3.1.1 M文件概述文件概述 M文件文件:用用MATLAB语言编写的程序。语言编写的程序。M文件根据调用方式的不同分为两类:文件根据调用方式的不同分为两类:1.命令命令(脚本脚本)文件文件(Script File)2.函数文件函数文件(Function File)命
3、令文件与函数文件的主要区别:命令文件与函数文件的主要区别:1)命令文件没有输入参数,也不返回输出参数;命令文件没有输入参数,也不返回输出参数;而函数文件可以带输入参数,也可以返回输出而函数文件可以带输入参数,也可以返回输出参数。参数。2)命令文件以工作空间中的变量进行操作,文件命令文件以工作空间中的变量进行操作,文件中所有命令的执行结果也完全返回到工作空间中所有命令的执行结果也完全返回到工作空间中;而函数文件中定义的变量为局部变量,当中;而函数文件中定义的变量为局部变量,当函数文件执行完毕时,这些变量被清除。函数文件执行完毕时,这些变量被清除。3)命令文件可以直接运行;而函数文件不能直接命令文
4、件可以直接运行;而函数文件不能直接运行,要以函数调用的方式运行。运行,要以函数调用的方式运行。例例3-1 分别建立命令文件和函数文件,将华氏温分别建立命令文件和函数文件,将华氏温度度f转换为摄氏温度转换为摄氏温度c。程序程序1:首先建立命令文件并以文件名首先建立命令文件并以文件名f2c1.m存盘。存盘。clear;f=input(Input Fahrenheit temperature:);c=5*(f-32)/9 然后在然后在MATLAB的命令窗口中输入的命令窗口中输入f2c1,将会执行该命令文件,执行情况为:将会执行该命令文件,执行情况为:Input Fahrenheit temperat
5、ure:73c=22.7778程序程序2:首先建立函数文件首先建立函数文件f2c.m。function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9 然后在然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。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:输出情况为:Input Fahrenheit temperature:70c=21.1111x=21.1111 3.1.2 M文件的建立与打开文件的建立与打开 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
6、常用且最为方便的是使用序来建立和编辑,而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的提供的文本编辑器文本编辑器。1建立新的建立新的M文件文件 为建立新的为建立新的M文件,启动文件,启动MATLAB文本编辑器有文本编辑器有3种方法:种方法:(1)菜单操作菜单操作。从。从MATLAB主窗口的主窗口的File菜单中选择菜单中选择New菜单项,再选择菜单项,再选择M-file命令,屏幕上将出现命令,屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。文本编辑器窗口。(2)命令操作命令操作。在。在MATLAB命令窗口输入命令命令窗口输入命令edit,启动启动MATLAB文本编辑器后,输入文本编辑器后,输入M文件的
7、内容文件的内容并存盘。并存盘。(3)命令按钮操作命令按钮操作。单击。单击MATLAB主窗口工具栏上主窗口工具栏上的的New M-File命令按钮,启动命令按钮,启动MATLAB文本编辑文本编辑器后,输入器后,输入M文件的内容并存盘。文件的内容并存盘。2打开已有的打开已有的M文件文件 打开已有的打开已有的M文件,也有文件,也有3种方法:种方法:(1)菜单操作菜单操作。从。从MATLAB主窗口的主窗口的File菜菜单中选择单中选择Open命令,则屏幕出现命令,则屏幕出现Open对话对话框,在框,在Open对话框中选中所需打开的对话框中选中所需打开的M文文件。在文档窗口可以对打开的件。在文档窗口可以
8、对打开的M文件进行文件进行编辑修改,编辑完成后,将编辑修改,编辑完成后,将M文件存盘。文件存盘。(2)命令操作命令操作。在。在MATLAB命令窗口输入命命令窗口输入命令:令:edit 文件名文件名,则打开指定的,则打开指定的M文件。文件。(3)命令按钮操作命令按钮操作。单击。单击MATLAB主窗口工主窗口工具栏上的具栏上的Open File命令按钮,再从弹出的命令按钮,再从弹出的对话框中选择所需打开的对话框中选择所需打开的M文件。文件。3.2 程序控制结构程序控制结构程序的控制结构有程序的控制结构有3 3种:顺序结构、选种:顺序结构、选择结构和循环结构。择结构和循环结构。任何复杂的程序都可以由
9、这任何复杂的程序都可以由这3 3种基本结种基本结构构成。构构成。MATLABMATLAB提供了实现控制结构的语提供了实现控制结构的语句,利用这些语句可以编写解决实际问题句,利用这些语句可以编写解决实际问题的程序。的程序。3.2.1 3.2.1 顺序结构顺序结构 按照程序中语句的排列顺序从上到下依次执行,直按照程序中语句的排列顺序从上到下依次执行,直到程序的最后一个语句。到程序的最后一个语句。1数据的输入数据的输入 从键盘输入数据,则可以使用从键盘输入数据,则可以使用input函数函数来进行,该函数的调用格式为:来进行,该函数的调用格式为:A=input(提示信息,选项提示信息,选项);其中提示
10、信息为一个字符串,用于提示用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。户输入什么样的数据。如果在如果在input函数调用时采用函数调用时采用s选项,则允选项,则允许用户输入一个字符串。例如,想输入一个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:人的姓名,可采用命令:xm=input(Whats your name?,s);2数据的输出数据的输出 MATLAB提供的命令窗口输出函数主要提供的命令窗口输出函数主要有有disp函数,其调用格式为函数,其调用格式为:disp(输出项输出项)其中输出项既可以为其中输出项既可以为字符串字符串,也可以为,也可以为矩阵矩阵。例如:
11、。例如:A=Hello,Tom;disp(A)又如:又如:A=1 2 3;4 5 6;7 8 9;disp(A)例例3-2 输入输入x,y的值,并将它们的值互换后的值,并将它们的值互换后输出。输出。程序如下程序如下(example3_2):nclc,clearnx=input(Input x please.);ny=input(Input y please.);nz=x;nx=y;ny=z;ndisp(x);ndisp(y);例例3-3 求一元二次方程求一元二次方程ax2+bx+c=0的根的根。程序如下程序如下(example3_3):nclc,clearna=input(a=?);nb=in
12、put(b=?);nc=input(c=?);nd=b*b-4*a*c;nx=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);ndisp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);3程序的暂停程序的暂停 暂停程序的执行可以使用暂停程序的执行可以使用pause函数,其函数,其调用格式为:调用格式为:pause(延迟秒数延迟秒数)如果省略延迟时间,直接使用如果省略延迟时间,直接使用pause,则,则将暂停程序,直到用户按任一键后程序继续将暂停程序,直到用户按任一键后程序继续执行。执行。若要强行中止程序的运行可使用若要强行中止程序的运行可使用:Ctr
13、l+C3.2.2 选择结构选择结构 根据给定的条件成立或不成立,分别执行不根据给定的条件成立或不成立,分别执行不同的语句。有同的语句。有if、switch和和try三种语句。三种语句。1if语句语句 在在MATLAB中,中,if语句有语句有3种格式。种格式。(1)单分支单分支if语句:语句:if 条件条件 语句组语句组end 当条件成立时,则执行语句组,执行完之后继续当条件成立时,则执行语句组,执行完之后继续执行执行if语句的后继语句,若条件不成立,则直接语句的后继语句,若条件不成立,则直接执行执行if语句的后继语句。语句的后继语句。(2)双分支双分支if语句:语句:if 条件条件 语句组语句
14、组1else 语句组语句组2end 当条件成立时,执行语句组当条件成立时,执行语句组1,否则执行语,否则执行语句组句组2,语句组,语句组1或语句组或语句组2执行后,再执行执行后,再执行if语句的后继语句。语句的后继语句。例例3-4 计算分段函数的值。计算分段函数的值。程序如下程序如下(example3_4):nclc,clearnx=input(请输入请输入x的值的值:);nif x=0n y=(x+sqrt(pi)/exp(2);nelsen y=log(x+sqrt(1+x*x)/2;nendny也可以用单分支也可以用单分支if语句实现语句实现:nclc,clearnx=input(请输入
15、请输入x的值的值:);nif x0n y=log(x+sqrt(1+x*x)/2;nendny或者:或者:nclc,clearnx=input(请输入请输入x的值的值:);ny=(x+sqrt(pi)/exp(2);nif x0n y=log(x+sqrt(1+x*x)/2;nendny(3)多分支多分支if语句:语句:if 条件条件1 语句组语句组1 elseif 条件条件2 语句组语句组2 elseif 条件条件m 语句组语句组m else 语句组语句组n end语句用于实现多分支选择结构。语句用于实现多分支选择结构。例例3-5 输入一个字符,若为大写字母,则输出其对应输入一个字符,若为大
16、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。他字符则原样输出。nclc,clearnc=input(请输入一个字符请输入一个字符,s);nif c=A&c=a&c=0&c=9n disp(abs(c)-abs(0);nelsen disp(c);nend2switch语句语句 switch语句根据表达式的取值不同,分别执行不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:同的语句,其语句格式为:switch 表达式
17、表达式 case 表达式表达式1 语句组语句组1 case 表达式表达式2 语句组语句组2 case 表达式表达式m 语句组语句组m otherwise 语句组语句组n end 当表达式的值等于表达式当表达式的值等于表达式1的值时,执行语的值时,执行语句组句组1;当表达式的值等于表达式当表达式的值等于表达式2的值时,执行语的值时,执行语句组句组2,;当表达式的值等于表达式当表达式的值等于表达式m的值时,执行的值时,执行语句组语句组m;当表达式的值不等于当表达式的值不等于case所列的表达式的所列的表达式的值时,执行语句组值时,执行语句组n;当任意一个分支的语句执行完后,直接执当任意一个分支的语
18、句执行完后,直接执行行switch语句的下一句。语句的下一句。例例3-6 某商场对顾客所购买的商品实行打某商场对顾客所购买的商品实行打折销售,标准如下折销售,标准如下(商品价格用商品价格用price来表示来表示):price200 没有折扣没有折扣 200price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1000price2500 8%折扣折扣 2500price 0)n sumn mean=sum/cntnend3break语句和语句和continue语句语句 与循环结构相关的语句还有与循环结构相关的语句还有break语句和语句和continue语句。它们一般与语句。它
19、们一般与if语句配合使用。语句配合使用。break语句用于终止循环的执行语句用于终止循环的执行。当在循环体内执。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。句的下一语句。continue语句控制跳过循环体中的某些语句语句控制跳过循环体中的某些语句。当在。当在循环体内执行到该语句时,程序将跳过循环体中所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。有剩下的语句,继续下一次循环。例例3-12 求求100,200之间第一个能被之间第一个能被21整除的整数。整除的整数。程序如下:程序如下:nclc,cl
20、earnfor n=100:200n if rem(n,21)=0n continuen endnbreaknendnn4循环的嵌套循环的嵌套 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。为循环的嵌套,或称为多重循环结构。例例3-13 若一个数等于它的各个真因子之和,则称该数为完若一个数等于它的各个真因子之和,则称该数为完数,如数,如6=1+2+3,所以,所以6是完数。求是完数。求1,500之间的全部完之间的全部完数。数。nclc,clearnfor m=1:500ns=0;nfor k=1:m/2n if
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