Matlab编程入门--下.ppt

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1、专题专题三三 Matlab编程入门(2)2023/1/131中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验Matlab 编程入门编程入门q Matlab 编程简介u Matlab 作为一种广泛应用于科学计算的工具软件，不仅具有强大的数值计算、符号计算、矩阵运算能力和丰富的绘图功能，同时也具有和 C、FORTRAN 等高级语言一样进行程序设计。u 在 Matlab 程序设计中，要充分利用 Matlab 数据结构的特点，提高编程效率。u 利用 Matlab 的程序控制功能，可以将有关 Matlab 命令编成程序存储在一个文件中（M 文件），然后在命令窗口中运行该文件，Matlab 就

2、会自动依次执行文件中的命令，直到全部命令执行完毕。2023/1/132中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验q M 文件是由若干 Matlab 命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法。q M 文件根据调用方式的不同可以分为两类：u Script：脚本文件/命令文件 u Function：函数文件 M 文件文件q M 文件以.m 为扩展名。2023/1/133中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验M 文件的建立与打开文件的建立与打开q 新建一个 M 文件u 菜单操作(File New M-File)u 命令操作(edit M 文件

3、名)u 命令按钮(快捷键)q 打开已有的 M 文件u 菜单操作 (File Open)u 命令操作(edit M 文件名)u 命令按钮 (快捷键)u 双击 M 文件 2023/1/134中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验u 在命令窗口中输入 f2cs，即可执行该 M 文件。例：编写一个脚本文件将华氏温度转化为摄氏温度脚本文件举例脚本文件举例clear;%清除当前工作空间中的变量f=input(Please input Fahrenheit temperature:);c=5*(f-32)/9;fprintf(The centigrade temperature is%

4、gn,c);u 新建一个 M 文件 f2cs.m，内容如下：脚本文件运行后，文件中所产生的所有变量都驻所有变量都驻留在留在 Matlab 当前工作空间当前工作空间，可以用 whos 查看。2023/1/135中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验n 一个完整的函数一个完整的函数 M M 文件的结构为：文件的结构为：function f=function f=fact(nfact(n)函数定义语句函数定义语句%Compute a factorial value.%Compute a factorial value.H1 H1 行行%FACT(N)returns the fa

5、ctorial of N,%FACT(N)returns the factorial of N,帮助文本帮助文本%usually denoted by N!%usually denoted by N!%Put simply,FACT(N)is PROD(1:N).%Put simply,FACT(N)is PROD(1:N).注释语句注释语句f=prod(1:n);f=prod(1:n);函数体函数体n 函数定义语句只在函数文件中存在，定义函数名称、输入函数定义语句只在函数文件中存在，定义函数名称、输入输出参数的数量和顺序。函数定义语句的格式为：输出参数的数量和顺序。函数定义语句的格式为：fu

6、nction y=function y=fact(xfact(x)。M文本文件介绍文本文件介绍2023/1/136中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验M文本文件介绍文本文件介绍n一个一般的脚本一个一般的脚本 M 文件文件%script m-file example:calculate the volume and surface area of a columer=1;%the radius of the columeh=1;%the hight of the columes=2*r*pi*h+2*pi*r2;%calculate the surface areav=p

7、i*r2*h;%calculate the volumedisp(The surface area of the colume is:),disp(s);disp(The volume of the colume is:),disp(v);2023/1/137中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验关系运算关系运算小于小于大于大于=大于等于大于等于=等于等于=不等于不等于l 比较大小，如果结论是 真真 则返回 1，否则返回 0l 注意=与=的区别l 关系操作符能用来比较两个同样大小的数组，或用来比较一个数组和一个标量，在后一种情况，标量和数组中的每一个元素相比较，比较结果与

8、数组大小一样。q 关系关系运算符运算符2023/1/138中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验例：例：关系运算关系运算举例举例 2+2=4 23 A=1 3 5;2 0 6;B=3 1 0;2 4 6;A=B x=5 0;4 2;x B=1 2 3;4 5 6;7 8 9;disp(B)数据输出数据输出 dispu 数据的输出：disp A=Hello,Tom!;disp(A)例：例：2023/1/1314中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验数据输出数据输出 fprintffprintf(fid,format,variables)按指定的格式将变

9、量的值输出到指定的文件u 数据的输出：fprintfl fid 为文件句柄，若缺省，则将变量的值输出到屏幕上l format 用来指定数据输出时采用的格式，常见的有%e(采用科学计算形式采用科学计算形式)%f(采用浮点数形式采用浮点数形式)%g(由系统自动选取上述两种格式之一由系统自动选取上述两种格式之一)%s(输出字符串输出字符串)l format 中还可以使用一些特殊格式，如：n(换行换行)t(制表符制表符)b(退格退格)(反斜杆反斜杆)%(百分号百分号)2023/1/1315中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验数据输出数据输出 fprintf a=Hello;b=

10、2.4;c=100*pi;fprintf(a=%s,b=%f,c=%en,a,b,c)例：例：l format 中的输出格式要与输出变量一一对应l 可以没有输出变量 fprintf(Today is Mondayn)例：例：2023/1/1316中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验pauseu 程序的暂停：pausepause 或或 pause(n)若想强行终止程序的运行，可以使用 Ctrl+c其中 n 是延迟时间，以秒为单位；若缺省，则将暂停程序，直到用户按任意键后继续l pause off 屏蔽程序中所有屏蔽程序中所有 pause 的作用的作用l pause on

11、打开打开 pause 的作用的作用2023/1/1317中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验定义函数定义函数m文件文件MATLAB的内部函数是有限的，有时为了研究的内部函数是有限的，有时为了研究某一个函数的各种性态，需要为某一个函数的各种性态，需要为MATLAB定义定义新函数，为此必须编写函数文件新函数，为此必须编写函数文件.定义函数的定义函数的m文件有特殊的格式要求文件有特殊的格式要求：第一行必第一行必须是一特殊字符须是一特殊字符function开始开始，格式为：，格式为：function 因变量名因变量名=函数名（自变量名）函数名（自变量名）（函数体）（函数体）20

12、23/1/1318中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验例：定义函数例：定义函数 z=100(y-x2)2+(1-x)2function z=fun(x,y)1.建立建立M文件：文件：fun.m2.可以直接使用函数可以直接使用函数fun.m例如：计算例如：计算 fun(1,2),只需在只需在Matlab命令窗口键入命命令窗口键入命令：令：x=1,y=2fun(x)z=100*(y-x2)2+(1-x)2;2023/1/1319中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验选择结构选择结构 是根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab 用于实

13、现选择结构的语句有 if 语句和 switch 语句。选择结构选择结构2023/1/1320中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验l 单分支结构if expression（条件）条件）statements（语句组）语句组）endif 条件语句条件语句if expression（条件）条件）statements1（语句组语句组1）else statements2（语句组语句组2）endl 双分支结构2023/1/1321中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验if expression1（条件1）statements1（语句组1）elseif expre

14、ssion2（条件2）statements2（语句组2）.elseif expressionm（条件m）statementsm（语句组m）else statements（语句组）endl 多分支结构if 条件语句条件语句P141 Eg.07-062023/1/1322中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验l 根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句。switch expression（表达式）表达式）case value1（表达式表达式1）statement1（语句组语句组1）case value2（表达式表达式2）statement2（语句组语句组2）.case val

15、uem（表达式表达式m）statementm（语句组语句组m）otherwise statement（语句组）语句组）endswitch 语句语句2023/1/1323中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验l Matlab 首先计算 expression 的值，然后将它依次与各个 case 指令后的检测值进行比较，当比较结果为真时，就执行相应的语句组，然后跳出 switch 结构。l switch 后面的表达式 expression 的值可以是一个标量或字符串。switch 语句语句l otherwise 指令可以不出现。l 如果所有的比较结果都为假，则执行 otherw

16、ise 后面的语句组，然后跳出 switch 结构。2023/1/1324中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验例：利用分支语句编写条件判断程序，实现任意底对数的计算。switch 举例举例分析：Matlab中只提供了有限底的对数函数。P143 Eg.07-072023/1/1325中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验循环结构循环结构 for 语句语句和 while 语句语句循环结构循环结构2023/1/1326中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验for variable=expression statement（循环体）e

17、nd循环变量循环变量l 表达式 expression 可以是行向量，也可以是矩阵for 循环循环clear;y=0;n=100;for k=1:n y=y+1/(2*k-1);end例：例：已知 ，当，当 n=100 时，求时，求 y 的值的值！不能在 for 循环体内改变循环变量的值！2023/1/1327中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验l 循环语句可以嵌套使用while 循环循环while expression（条件）statement（循环体）endl 如果预先就知道循环的次数，则可以采用 for 循环；否则，如果预先无法确定循环的次数，则可以使用 while

18、 循环。2023/1/1328中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验l 这个例子给出了计算 eps 的一种方法。l 这里我们用大写 EPS，因此系统中 eps 的值不会被覆盖。当 EPS=eps 时，条件仍成立；而当 EPS=eps/2 时，条件为假，退出循环，所以最后应有 EPS=eps/2。num 用来记录循环次数。u 计算 Matlab 中 eps 值while 循环举例循环举例num=0;EPS=1;while(1+EPS)1 EPS=EPS/2;num=num+1;end2023/1/1329中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验u bre

19、ak 和 continuel break 语句用于终止循环的执行，即跳出最内层循环 l continue 语句用于结束本次循环，进行下一次循环 l break 和 continue 一般与 if 语句配合使用其它流控制语句其它流控制语句u returnl return 语句用于退出正在运行的脚本或函数，通常用在函数文件中。2023/1/1330中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验首先由计算机随机产生一个 1,100 之间的一个整数，然后由用户猜测所产生的这个数。根据用户猜测的情况给出不同的提示，如果猜测的数大于产生的数，则显示 High，小于则显示 Low，等于则显示

20、You won！，同时退出游戏。用户最多有 7 次机会。程序示例程序示例u 猜数游戏2023/1/1331中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验程序示例程序示例u 数论中的一个有趣问题：任取一个正整数，如果是偶数，用 2 除，如果是奇数，用 3 乘再加 1，反复这个过程，直到所得到的数为 1。问：是否存在使该过程永不中止的整数？2023/1/1332中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验while 1 n=input(Please enter n(nonpositive quit):);if n1 if rem(n,2)=0 n=n/2;else n

21、=3*n+1;end fprintf(n n=%d,n);end fprintf(n n=%d is not we need!continue.n,nt);end程序示例程序示例2023/1/1333中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验函数变量函数变量n局部变量局部变量n全局变量全局变量n永久变量永久变量2023/1/1334中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验局部变量局部变量n每个函数都有自己的局部变量，这些变量存储在该函数独每个函数都有自己的局部变量，这些变量存储在该函数独立的工作区中，与其他函数的变量及主工作区中的变量分开立的工作区中，与其

22、他函数的变量及主工作区中的变量分开存储。当函数调用结束时，这些变量随之删除，不保存在内存储。当函数调用结束时，这些变量随之删除，不保存在内存中。存中。n在函数中，变量默认为局部变量。在函数中，变量默认为局部变量。2023/1/1335中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验全局变量全局变量n与局部变量不同，全局变量可以在定义该变量的全部工作与局部变量不同，全局变量可以在定义该变量的全部工作区中有效。当在一个工作区内改变该变量的值时，该变量在区中有效。当在一个工作区内改变该变量的值时，该变量在其他工作区中的变量同时改变。其他工作区中的变量同时改变。n任何函数如果需要使用全局变

23、量，则必须首先声明，声明任何函数如果需要使用全局变量，则必须首先声明，声明格式为：格式为：global 变量名变量名1 变量名变量名22023/1/1336中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验永久变量永久变量n除局部变量和全局变量外，除局部变量和全局变量外，MATLAB 中还有一种中还有一种变量类型为永久变量。永久变量的特点为：变量类型为永久变量。永久变量的特点为：n只能在只能在 M 文件内部定义；文件内部定义；n只有该变量从属的函数能够访问该变量；只有该变量从属的函数能够访问该变量；n当函数运行结束时，该变量的值保留在内存中，当函数运行结束时，该变量的值保留在内存中，

24、因此当该函数再次被调用时，可以再次利用这因此当该函数再次被调用时，可以再次利用这些变量。些变量。n永久变量的定义方法为：永久变量的定义方法为：persistent 变量名变量名1 变量名变量名2。2023/1/1337中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验程序示例程序示例%ex4global.mclear;global a ba=1;b=3;y=mysquaresum(a,b);fprintf(a=%g,b=%g n,a,b);z=myproduct(a,b);fprintf(a=%g,b=%gn,a,b);%mysquaresum.mfunction square_su

25、m=mysquaresum(x,y)square_sum=x2+y2;a=x+y;%myproduct.mfunction product=myproduct(x,y)global aproduct=x*y;a=x+y;2023/1/1338中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验2023/1/1339中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验 补充补充1 函数类型函数类型n1 匿名函数匿名函数n2 主函数主函数n3 子函数子函数n4 嵌套函数嵌套函数n5 私有函数私有函数n6 重载函数重载函数2023/1/1340中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实

26、验数学软件与数学实验匿名函数匿名函数n匿名函数提供了一种创建简单程序的方法，使用它用户匿名函数提供了一种创建简单程序的方法，使用它用户可以不必每次都编写可以不必每次都编写 M 文件。用户可以在文件。用户可以在 MATLAB 的命的命令窗口或是其他任意令窗口或是其他任意 M 文件和脚本文件中使用匿名函数。文件和脚本文件中使用匿名函数。匿名函数的格式为：匿名函数的格式为：fhandle=(arglist)expr 其中其中 fhandlefhandle 是为该函数创建的函数句柄；是为该函数创建的函数句柄；符号用符号用于创建函数句柄；于创建函数句柄；arglistarglist 为用逗号分隔的参数列

27、表；为用逗号分隔的参数列表；exprexpr 为函数主体，为为函数主体，为 MATLAB MATLAB 表达式。表达式。P149 Eg.07-132023/1/1341中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验function printyh(n)%打印杨辉三角形打印杨辉三角形,本函数没有输出参数本函数没有输出参数yh=1;disp(yh);if n=1,return;endyh=1,1;disp(yh);for k=3:n yh_old=yh;k2=ceil(k/2);for l=2:k2 yh(l)=yh_old(l-1)+yh_old(l);end yh(k2+1:k)

28、=yh(k-k2:-1:1);disp(yh);end函数文件举例函数文件举例printyh.m2023/1/1342中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验调试程序调试程序 n直接调试法直接调试法 n利用调试工具利用调试工具n采用命令行调试程序采用命令行调试程序 n采用调试界面调试程序采用调试界面调试程序 2023/1/1343中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验直接调试法直接调试法nMATLAB 语言具有强大的运算能力，指令系统简单，因此程语言具有强大的运算能力，指令系统简单，因此程序通常非常简洁。对于简单的程序可以采用直接调试的方法。序通常非常

29、简洁。对于简单的程序可以采用直接调试的方法。n在程序调试时，程序运行中变量的值为一个重要的线索。由于在程序调试时，程序运行中变量的值为一个重要的线索。由于在函数调用时只返回最后的输出参数，而不返回中间变量，因在函数调用时只返回最后的输出参数，而不返回中间变量，因此，可以选择下面的方法查看程序运行中的变量值。此，可以选择下面的方法查看程序运行中的变量值。n（1）通过分析后，将可能出错的语句后面的分号（）通过分析后，将可能出错的语句后面的分号（;）删）删除，将结果显示在命令窗口中，与预期值进行比较；除，将结果显示在命令窗口中，与预期值进行比较；n（2）利用函数）利用函数 disp 显示中间变量的值

30、；显示中间变量的值；n（3）在程序中的适当位置添加）在程序中的适当位置添加 keyboard 指令。当指令。当 MATLAB 执行至此处时将暂停，等待用户反应。当程序执行至此处时将暂停，等待用户反应。当程序运行至此时将暂停，在命令窗口中显示运行至此时将暂停，在命令窗口中显示 k提示符，用提示符，用户可以查看工作区中的变量，可以改变变量的值。输入户可以查看工作区中的变量，可以改变变量的值。输入 return 指定返回程序，继续运行。指定返回程序，继续运行。2023/1/1344中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验nSet/Clear Breakpoint，设置或清除断点。，设置或清除断点。可以选择该选项对当前行进行操作，或者通过可以选择该选项对当前行进行操作，或者通过快捷键快捷键 F12，或者直接点击该行左侧的，或者直接点击该行左侧的“-”，如图所示。如图所示。n设置断点时该处显示为红点。再次进行相同设置断点时该处显示为红点。再次进行相同的操作则删除该断点。的操作则删除该断点。2023/1/1345中国计量学院理学院lxy数学软件与数学实验数学软件与数学实验nSet/Modify Conditional Breakpoint，该选项用于设置或修改条件断点。该选项用于设置或修改条件断点。2023/1/1346中国计量学院理学院lxy