第三章Matlab编程基础.ppt

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1、MATLABMATLAB语言语言第第第第3 3章章章章 MATLABMATLAB程序设计程序设计程序设计程序设计1MATLAB语言本章目标掌握掌握MATLAB的几种基本控制转移语句的几种基本控制转移语句学会使用学会使用M文件进行编程文件进行编程具备对复杂问题的编程求解能力具备对复杂问题的编程求解能力2主要内容3.1程序设计概述3.2 M文件3.3 MATLAB程序结构3.4程序调试3MATLAB语言3.1 程序设计概述MATLAB是第四代编程语言程序简洁可读性很强调试容易编程效率高易移植和维护 通过编程可求解复杂性更高或特殊的问题4MATLAB语言3.2.1 m3.2.1 m文件概述文件概述

2、用用matlab语言编写的程序，称为语言编写的程序，称为m文件。文件。根据调用方式的不同分为两类：根据调用方式的不同分为两类：1.命令文件命令文件(Script File)2.函数文件函数文件(Function File)3.2 m3.2 m文件文件5MATLAB语言命令文件命令文件又称为脚本文件，是一串指令的集合。用户只需键入该命令文件的文件名，系统就会自动逐行执行该文件中的各条语句。适用于小规模运算。6MATLAB语言2.2.函数文件函数文件函数文件由函数文件由function引导引导.基本结构：基本结构：function 输出形参表输出形参表=函数名函数名(输入形参表输入形参表)注释说明

3、部分注释说明部分 函数体语句函数体语句注意：注意：u以以function开头的一行为开头的一行为引导行引导行，表示该，表示该m文件是一个函数文文件是一个函数文件。件。u函数名的函数名的命名规则命名规则与变量名相同。与变量名相同。u输入输入形参形参为函数的输入参数，输出为函数的输入参数，输出形参形参为函数的输出参数。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。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。7MATLAB语言例例.编写编写函数文件函数文件求半径为求半径为r r的圆的面积和周长。的圆的面积和周长。function s,p=fcircle(r)%FCIRCLE calc

4、ulate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圆半径圆半径%s 圆面积圆面积%p 圆周长圆周长%2008年年5月月8日日s=pi*r*r;p=2*pi*r;8MATLAB语言例例.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 f转换为摄氏温度转换为摄氏温度c c。程序程序1 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f_c.mf_c.m存盘。存盘。clear;clear;f=f=input(Inputinput(Input Fahrenheit temperature Fahrenhe

5、it temperature：););c=5*(f-32)/9c=5*(f-32)/9然后，在然后，在matlabmatlab命令窗口中输入命令窗口中输入f_cf_c，将会执行该命令，将会执行该命令文件，执行情况为：文件，执行情况为：Input Fahrenheit temperatureInput Fahrenheit temperature：7373c=c=22.7778 22.77789MATLAB语言程序程序2 2：首先，建立首先，建立函数文件函数文件f2c.mf2c.m。function c=f2c(f)function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9c=5*(f-32)/

6、9然后，在然后，在matlabmatlab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)Input Fahrenheit temperature：70c=21.1111x=21.111110MATLAB语言函数文件和命令文件的区别函数文件可以传递参数，而命令文件不具备这种功能；命令文件中的变量都是全局变量，文件执行完后，还是有效变量，仍然保存在工作区间中；而函数文件中的变量都是局部变量，只在本函数文件中才有效，当函数文件执行完成后，这些变量将被清除。11MATLAB语言函数调用函数调

7、用 函数调用的一般格式是：输出实参表=函数名(输入实参表)注意注意:u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。u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。12MATLAB语言例例.利用函数文件，实现直角坐标利用函数文件，实现直角坐标(x,yx,y)与极坐标与极坐标(,)之间的转换。之间的转换。函数文件函数文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);调用调用tran.m的命令文件的命令文件main1.m：x=input(P

8、lease input x=:);y=input(Please input y=:);rho,theta=tran(x,y);rhotheta 13MATLAB语言 m m文件是一个文本文件，可以用任何编辑程序文件是一个文本文件，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来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLABMATLAB提供的文本编辑器。提供的文本编辑器。1 1建立新的建立新的m m文件文件 为建立新的为建立新的m m文件，启动文件，启动MATLABMATLAB文本编辑器有文本编辑器有3 3种方法种方法：3.2.2 m3.2.2 m文件的建立与打开文件的建立与

9、打开14MATLAB语言 (1)(1)菜单操作。从菜单操作。从MATLABMATLAB主窗口的主窗口的FileFile菜单中菜单中选择选择NewNew菜单项，再选择菜单项，再选择M-fileM-file命令，屏幕上将出命令，屏幕上将出现现MATLAB MATLAB 文本编辑器窗口。文本编辑器窗口。(2)(2)命令操作。在命令操作。在MATLABMATLAB命令窗口输入命令命令窗口输入命令editedit，启动，启动MATLABMATLAB文本编辑器后，输入文本编辑器后，输入m m文件的内文件的内容并存盘。容并存盘。(3)(3)命令按钮操作。单击命令按钮操作。单击MATLABMATLAB主窗口工

10、具栏主窗口工具栏上的上的New M-FileNew M-File命令按钮，启动命令按钮，启动MATLABMATLAB文本编辑文本编辑器后，输入器后，输入m m文件的内容并存盘。文件的内容并存盘。15MATLAB语言2 2打开已有的打开已有的m m文件文件打开已有的打开已有的m m文件，也有文件，也有3 3种方法种方法：(1)(1)菜单操作。从菜单操作。从MATLABMATLAB主窗口的主窗口的FileFile菜单中选择菜单中选择OpenOpen命令，则屏幕出现命令，则屏幕出现OpenOpen对话框，在对话框，在OpenOpen对话框中选对话框中选中所需打开的中所需打开的m m文件。在文档窗口可

11、以对打开的文件。在文档窗口可以对打开的m m文件进文件进行编辑修改，编辑完成后，将行编辑修改，编辑完成后，将m m文件存盘。文件存盘。(2)(2)命令操作。在命令操作。在MATLABMATLAB命令窗口输入命令：命令窗口输入命令：edit edit 文件名，则打开指定的文件名，则打开指定的m m文件。文件。(3)(3)命令按钮操作。单击命令按钮操作。单击MATLABMATLAB主窗口工具栏上的主窗口工具栏上的Open FileOpen File命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的开的m m文件。文件。16MATLAB语言3.3 MATLAB3.3 M

12、ATLAB程序结构程序结构三种基本程序结构:顺序结构顺序结构：程序按程序语句或模块在执行流中的顺 序逐个执行。选择结构：选择结构：程序按设定的条件实现程序执行流的多 路分支。循环结构：循环结构：程序按给定的条件重复地执行指定的程 序段或模块。17MATLAB语言3.3.1顺序结构程序程序模块模块1 1程序模块程序模块2 2MATLAB中实现顺序结构的方法非常简单：只需将程序语句顺序排列即可 18MATLAB语言3.3.2 选择结构在MATLAB中，选择结构由两种语句结构实现：if语句switch语句try语句条件条件程序模块程序模块1成立成立不成立不成立程序模块程序模块219MATLAB语言一

13、一 ifif语句语句if表达式 程序模块1 else 程序模块2end20MATLAB语言ifif语句的两种变形语句的两种变形单分支if语句：只有一个分支的选择结构 if表达式 程序模块end多分支if语句：超过2个的选择if表达式1 程序模块1 elseif 表达式2 程序模块2 elseif 表达式n 程序模块n else 程序模块n+1end21MATLAB语言例例.计算分段函数的值计算分段函数的值;要求给定一个输入，则计算要求给定一个输入，则计算一个输出一个输出。x=input(x=input(请输入请输入x x的值的值:);:);if x=0if x=90 r=Aelseif n=8

14、0 r=Belseif n=70 r=Celseif n=60 r=Delse r=Eend运行结果：输入n=87r=B23MATLAB语言 例例.输入一个字符，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，若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。若为其他字符则原样输出。24MATLAB语言c=input(请输入一个字符请输入一个字符:,s);if c=A&c=a&c=0&c=9 disp(abs(c)-abs(0);else

15、disp(c);end25MATLAB语言二二switchswitch语句语句 switch 表达式 case 数值1 程序模块1；case 数值2 程序模块2；otherwise 程序模块n end26MATLAB语言例：将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出使用switch语句 clearn=input(输入n=);switch fix(n/10)case 10,9 r=A case 8 r=B case 7 r=C case 6 r=D otherwise r=Eend运行结果：运行结果：输入n=65r=D27MATLAB语言trytry 语句组语句组1 1catchcatch 语句组

16、语句组2 2endendtrytry语句先试探性执行语句组语句先试探性执行语句组1 1，如果语句组，如果语句组1 1在执行过程中在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterrlasterr变量，并转变量，并转去执行语句组去执行语句组2 2。三三 trytry语句语句28MATLAB语言例例.矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。先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。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：程序如下：A=1,2,3;4,5,6;B=7,8,9;10

17、,11,12;try C=A*B;catch C=A.*B;endClasterr%显示出错原因显示出错原因29MATLAB语言3.3.3 3.3.3 循环结构循环结构在MATLAB中，循环结构可以由两种语句结构实现：for语句循环结构while语句循环结构程序模块程序模块不成立不成立成立成立条件条件30MATLAB语言forfor语句循环结构语句循环结构forfor循环变量起始值：步长：终止值循环体end例：使用for结构计算1+2+3+100clearsum=0;for i=1:100 sum=sum+i;endsum运行结果：运行结果：sum=505031MATLAB语言whilewhi

18、le语句循环结构语句循环结构 whilewhile表达式 循环体endend例：使用例：使用whilewhile结构计算结构计算1+2+3+1+2+3+100+100clearsum=0;i=0;while i100i=i+1;sum=sum+i;endsum运行结果：运行结果：sum=505032MATLAB语言与循环结构相关的语句还有与循环结构相关的语句还有breakbreak语句和语句和continuecontinue语句。它们一般与语句。它们一般与ifif语句配合使用。语句配合使用。breakbreak语句语句用于终止循环的执行。当在循环体内用于终止循环的执行。当在循环体内执行到该语句

19、时，程序将跳出循环，继续执行循环执行到该语句时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语句。语句的下一语句。continuecontinue语句语句控制跳过循环体中的某些语句。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。中所有剩下的语句，继续下一次循环。breakbreak语句和语句和continuecontinue语句语句33MATLAB语言例例.求求100100，200200之间第一个能被之间第一个能被2121整除的整数。整除的整数。for n=100:200if rem(n,21)=

20、0 continueendbreakendn34MATLAB语言3.3.4 其它流程控制语句ReturnEchoInputKeyboardPause35MATLAB语言3.4.1 3.4.1 程序调试概述程序调试概述 一般来说，应用程序的错误有两类，一类是一般来说，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，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。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。误

21、，这类错误也称为程序逻辑错误。3.4 3.4 程序调试程序调试36MATLAB语言1 1DebugDebug菜单项菜单项 该菜单项用于程序调试，需要与该菜单项用于程序调试，需要与BreakpointsBreakpoints菜单项配合使用。菜单项配合使用。2 2BreakpointsBreakpoints菜单项菜单项 该菜单项共有该菜单项共有6 6个菜单命令，前两个是用于在个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和清除断点的，后程序中设置和清除断点的，后4 4个是设置停止条个是设置停止条件的，用于临时停止件的，用于临时停止m m文件的执行，并给用户一文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于

22、在个检查局部变量的机会，相当于在m m文件指定的文件指定的行号前加入了一个行号前加入了一个keyboardkeyboard命令。命令。3.4.2 3.4.2 调试器调试器37MATLAB语言应用举例求1！+2！+3！+5！的值clearsum=0;for i=1:5 pdr=1;for k=1:i pdr=pdr*k;end sum=sum+pdr;endsum运行结果：运行结果：sum=15338MATLAB语言应用举例应用举例鸡兔同笼问题：鸡和兔子关在一个笼子里，已知共有头36个，脚100个，求笼内关了多少只兔子和多少只鸡？clearchicken=1;while 1 if rem(100-chicken*2,4)=0&(chicken+(100-chicken*2)/4)=36 break;end chicken=chicken+1;endchickenrabbit=(100-2*chicken)/4运行结果：chicken=22rabbit=1439MATLAB语言40MATLAB语言学好计算机的唯一途径是 你的编程能力与你在计算机上投入的时间成 结 束 语41