Matlab程序设计入门.ppt

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1、MATLAB程式設計入門篇M檔案張智星jangcs.nthu.edu.twhttp:/www.cs.nthu.edu.tw/jang清大資工系多媒體檢索實驗室MATLAB 程式設計入門篇：M檔案15-1底稿n底稿(Script)n副檔名為m的檔案，包含MATLAB各種指令n在MATLAB指令視窗直接輸入檔名，即逐一執行檔案內的指令MATLAB 程式設計入門篇：M檔案M檔案的顯示n在目前目錄下有一個M檔案“script01.m”，可用type指令顯示其內容：cdd:matlabBookMATLAB程式設計：入門篇程式設計：入門篇15-M檔案檔案typescript01.mclearall%清除所

2、有變數x=14-23-1-5;fori=1:length(x),ifx(i)0,fprintf(x(%g)=%gispositiven,i,x(i);elsefprintf(x(%g)=%gisnegativeorzeron,i,x(i);endendMATLAB 程式設計入門篇：M檔案M檔案的執行n欲執行script01.m，n在指令視窗下輸入script01即可script01x(1)=1ispositivex(2)=4ispositivex(3)=-2isnegativeorzerox(4)=3ispositivex(5)=-1isnegativeorzerox(6)=-5isnegat

3、iveorzeroMATLAB 程式設計入門篇：M檔案M檔案的執行效應n執行程式底稿的效應，相當直接在指令視窗下下達script01.m裡的每一列指令n所產生的變數也都存放在MATLAB的基本工作空間（BaseWorkspace），可驗證如下：whosNameSizeBytesClassi1x18doublearrayx1x648doublearrayGrandtotalis7elementsusing56bytesMATLAB 程式設計入門篇：M檔案提示n可在函數中呼叫一程式底稿n產生的變數會放在該函數的工作空間中MATLAB 程式設計入門篇：M檔案底稿的優缺點n優點n適用於簡單但重複性高的

4、程式碼n產生的變數保留在基本工作空間中n變數檢視及除錯容易n缺點n不支援輸入及輸出引數（Input/OutputArguments）n產生的變數保留在基本工作空間中n變數互相覆蓋而造成程式錯誤MATLAB 程式設計入門篇：M檔案M檔案編輯器(I)nM檔案是文字檔n可以用各種文字編輯器修改n儲存時，需以文字模式儲存nMATLAB在Windows及Mac平台上，提供了內建的M檔案編輯器（M-FileEditor）n點選指令視窗的file/open下拉式選單，開啟M檔案編輯器n或在指令視窗直接鍵入editfilename.m或openfilename.mMATLAB 程式設計入門篇：M檔案M檔案編輯

5、器(II)n開啟Script01.m，可輸入editscript01.mn即可開啟M檔案編輯器：MATLAB 程式設計入門篇：M檔案提示nM檔案編輯器以不同的顏色顯示註解、關鍵字、字串、及一般程式碼nM檔案編輯器也是一個除錯器（Debugger）n欲使用其除錯功能，詳見第十七章程式除錯MATLAB 程式設計入門篇：M檔案15-2函數n函數n也是M檔案的一種n可接受輸入變數，並將結果送至輸出變數n運算過程產生的變數都存放在函數本身的工作空間n不會和MATLAB基本工作空間的變數相互覆蓋n函數適用於大型程式碼n使程式碼模組化（Modularized）並易於維護與改進MATLAB 程式設計入門篇：M

6、檔案函數顯示及內容nfunc1.m可算出一向量的平均值n用type指令顯示其內容：typefunc1.mfunctionaverage=func1(vector)average=sum(vector)/length(vector);%計算平均值n第一列為函數定義列（FunctionDefinitionLine）n定義函數名稱（func1，最好和檔案的檔名相同）n輸入引數（vector）n輸出引數（average）nfunction為關鍵字n第二列為函數主體（FunctionBody）n規範函數運算過程，並指定輸出引數的值MATLAB 程式設計入門篇：M檔案呼叫函數n呼叫此函數，可輸入：vec=

7、153;ave=func1(vec)ave=3MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數線上輔助說明(I)n加上函數線上輔助說明（On-lineHelp）n在函數定義列下直接加入註解typefunc2.mfunctionaverage=func(vector)%FUNC2Asimplefunctionwithasinglehelpline.%Usageofthisfunction:%output=func2(input)%outputistheaverageoftheinputvectorinput.%RogerJang,19991123.average=sum(vector)/length(v

8、ector);%計算平均值MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數線上輔助說明(II)n函數定義列之後的連續註解（以%開頭），即為函數的線上輔助說明n輸入help函數主檔名，即可看到這些輔助說明helpfunc2FUNC2Asimplefunctionwithasinglehelpline.Usageofthisfunction:output=func2(input)outputistheaverageoftheinputvectorinput.MATLAB 程式設計入門篇：M檔案H1輔助說明n函數線上輔助說明，最重要的就是第一列n又稱為H1輔助說明（H1Help）n使用lookforkeyw

9、ord查詢MATLAB指令n對所給的關鍵字和搜尋路徑上所有函數的H1輔助說明一一比對lookforhelplineFUNC2Asimplefunctionwithasinglehelpline.MATLAB 程式設計入門篇：M檔案提示n安裝很多工具箱，或搜尋路徑很長時，lookfor指令的執行時間可能會較長MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數的目錄(I)n使MATLAB在任何目錄內，均可執行某目錄內的函數n將和某應用相關的函數，存放於一子目錄內n將此目錄加入搜尋路徑n加入路徑=使用addpath指令n移除路徑=使用rmpath指令MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數的目錄(II)n建立

10、目錄的線上輔助說明n在此目錄下加入特定檔案Contents.mn此檔案只能包含輔助說明文字n每列均需以%開頭n輸入help目錄名稱時，顯示在目錄名稱下Contents.m的輔助說明 MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數命名的限制n函數名稱和變數名稱有相同的限制n只接受前31個字母（MATLAB5.x）或前63個字母（MATLAB6.x和7.x）n以英文字母作為開頭n函數名稱和檔案名稱不同n仍可依檔案名稱呼叫檔案n函數名稱將被忽略MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數的輸入和輸出n一個函數可以有多輸入及輸出nfunc3.m可接受兩個輸入並產生兩個輸出typefunc3.mfunctiona

11、ve1,ave2=func3(vector1,vector2);ave1=sum(vector1)/length(vector1);ave2=sum(vector2)/length(vector2);nfunc3.m的呼叫方式a,b=func3(123,45678)a=2b=6MATLAB 程式設計入門篇：M檔案輸出入變數的個數(I)n決定函數實際輸入輸出變數的個數n使用內建變數nargin及nargoutn主要功能n設定未被指定之輸入引數的預設值n避免計算未被用到的輸出引數，以節省計算時間MATLAB 程式設計入門篇：M檔案輸出入變數的個數(II)n上述函數func3.m可改寫成func4.

12、mtypefunc4.mfunctionave1,ave2=func4(vector1,vector2)ifnargin=1,%只有一個輸入變數ave1=sum(vector1)/length(vector1);endifnargout=2,%有兩個輸出變數ave1=sum(vector1)/length(vector1);ave2=sum(vector2)/length(vector2);endMATLAB 程式設計入門篇：M檔案輸出入變數的個數(III)nfunc4.m可以接受一個或兩個輸入變數：a,b=func4(123,45678)a=2b=6c=func4(13579)c=5nMAT

13、LAB函數亦可傳送不定數目的輸入引數和輸出引數MATLAB 程式設計入門篇：M檔案提示n從外表來看，MATLAB函數的變數傳遞方法是“CallbyValue”n函數的工作空間中，所有的輸入變數均是父工作空間（ParentWorkspace）的一份拷貝n在函數中更改這些輸入變數，並不會影響原先父工作空間的變數n實際運作上n若輸入變數未被修改，MATLAB採用“CallbyReference”n否則，則採用“CallbyValue”MATLAB 程式設計入門篇：M檔案15-3次函數與私有化目錄n一個M檔案可以包含一個以上的函數n一個主函數（PrimaryFunction）n其他則為次函數（Subf

14、unctions）n次函數只能被同檔案中的函數（主函數或次函數）呼叫，但不可被不同檔案的其他函數呼叫n主函數與次函數的位置n主函數必需出現在最上方n其後接上任意數目的次函數n次函數的次序並無任何限制MATLAB 程式設計入門篇：M檔案主函數與次函數範例nfunc5.m包含一個主函數及一個次函數n次函數的功能是計算倒數向量typefunc5.mfunctionout=func5(x)recip=reciproc(x);out=sum(recip);%Definitionforsubfunctionsfunctionoutput=reciproc(input)output=1./input;n呼叫

15、此函數func5(123)ans=1.8333MATLAB 程式設計入門篇：M檔案私有化目錄n私有化目錄（PrivateDirectory）n在目錄中建立名稱為private的私有化目錄n存放與這目錄相關的函數n目錄private之下的函數，只能被其父目錄函數所呼叫，不能被其他目錄的函數來呼叫MATLAB 程式設計入門篇：M檔案函數搜尋次序n從M檔案呼叫一個函數時，MATLAB搜尋函數的次序：n檢查此函數是否為次函數n檢查此函數是否為私有化目錄的函數n從系統所設定的搜尋路徑找尋此函數nMATLAB找到第一個檔名相符的函數，即會立即取用MATLAB 程式設計入門篇：M檔案15-4 區域變數與全域

16、變數n區域變數（LocalVariables）n每一個函數在運算時，均佔用個別的記憶體n此工作空間和MATLAB的基本工作空間或是其他函數的工作空間是互相獨立的n不同空間的變數是完全獨立，不會相互影響n不同工作空間的變數，稱為區域變數（LocalVariables）MATLAB 程式設計入門篇：M檔案全域變數的使用(I)n減少變數的傳遞，可用全域變數（GlobalVariables）n使用全域變數前，需先進行變數宣告typefunc6.mfunctionfunc6globalX%全域變數宣告X=X+2;fprintf(ThevalueofXinfunc6is%g.n,X);MATLAB 程式設

17、計入門篇：M檔案全域變數的使用(II)nFunc6.m沒有輸出和輸入，只宣告全域變數X，將X的值加2，並印出其值n測試globalX%在基本工作空間進行全域變數x的宣告X=2;fprintf(ThevalueofXinthebaseworkspaceis%g.n,X);ThevalueofXinthebaseworkspaceis2.func6;ThevalueofXinfunc6is4.fprintf(ThevalueofXinthebaseworkspaceis%g.n,X);ThevalueofXinthebaseworkspaceis4.MATLAB 程式設計入門篇：M檔案全域變數的使

18、用原則n盡量少用全域變數n全域變數使程式的流程不透明，造成程式除錯或維護的困難n使用全域變數，請遵循下列兩原則n使用前一定要宣告n使用全部大寫或較長的變數名稱，以資區別n檢視工作空間的變數，輸入whosglobaln清除所有工作空間的全域變數X，需使用clearglobalXMATLAB 程式設計入門篇：M檔案15-5程式碼保護：p-codenp-coden一般的M檔案都是文字檔n所有的MATLAB原始程式碼都看得到n讓別人使用您的程式碼，又不想被看到程式碼的內容，使用pcode指令將底稿或函數轉成p-code（即Pseudo-Code）pcodefilename.mMATLAB 程式設計入門

19、篇：M檔案p-code的使用n將函數func5.m轉成p-codepcodefunc5.mdir*.pfunc5.pn檢視func5，以p-code的程式碼為優先whichfunc5D:matlabBookMATLAB程式設計：入門篇15-M檔案func5.pn呼叫p-code的函數和一般函數並無不同func5(248)ans=0.8750MATLAB 程式設計入門篇：M檔案p-code提高效率n一函數被呼叫時，MATLAB會載入並剖析（Parse）此函數n剖析結果存放置在記憶體內n下次再呼叫此函數，可以省下剖析所花的時間npcode的作用是將程式碼剖析後的結果儲存n程式碼牽涉到很多M檔案時n將程式碼轉成p-code，節省剖析的時間