程序控制結構

第3章MATLAB3.1M3.2程序控制結構3.3函數(shù)文件3.43.5,3.1M文件3.1.1M文件概述用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。M文件可以根據(jù)調用方式的不同分為兩類：命令文件(ScriptFile)和函數(shù)文件(FunctionFile)。m文件可以利用任意文本編輯器編輯，擴展名為m。文件名是字母開頭，字母，數(shù)字和下劃線組成。m文件的名字盡可能有意義，如euler_1等。一般不要用單字母，以免與內存變量混淆。,例3-1分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f轉換為攝氏溫度c。程序1：首先建立命令文件并以文件名tem2c.m存盤。clear;%清除工作空間中的變量f=input(InputFahrenheittemperature：);c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口中輸入tem2c，將會執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：InputFahrenheittemperature：73c=22.7778,程序2：首先建立函數(shù)文件tem2c.m。functionc=tem2c(f)c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口調用該函數(shù)文件。clear;y=input(InputFahrenheittemperature：);x=tem2c(y)輸出情況為：InputFahrenheittemperature：70c=21.1111x=21.1111,3.1.2M文件的建立與打開M文件是一個文本文件，它可以用任何編輯程序來建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。1建立新的M文件為建立新的M文件，啟動MATLAB文本編輯器有3種方法：(1)菜單操作。從MATLAB主窗口的File菜單中選擇New菜單項，再選擇M-file命令，屏幕上將出現(xiàn)MATLAB文本編輯器窗口。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命令edit，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。(3)命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工具欄上的NewM-File命令按鈕，啟動MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。,2打開已有的M文件打開已有的M文件，也有3種方法：(1)菜單操作。從MATLAB主窗口的File菜單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)Open對話框，在Open對話框中選中所需打開的M文件。在文檔窗口可以對打開的M文件進行編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命令：edit文件名，則打開指定的M文件。(3)命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工具欄上的OpenFile命令按鈕，再從彈出的對話框中選擇所需打開的M文件。,3.2程序控制結構3.2.1順序結構1數(shù)據(jù)的輸入從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來進行，該函數(shù)的調用格式為：A=input(提示信息，選項)；其中提示信息為一個字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數(shù)據(jù)。如果在input函數(shù)調用時采用s選項，則允許用戶輸入一個字符串。例如，想輸入一個人的姓名，可采用命令：xm=input(Whatsyourname?,s);,2數(shù)據(jù)的輸出MATLAB提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有disp函數(shù)，其調用格式為disp(輸出項)其中輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。,例3-2輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。程序如下：x=input(Inputxplease.);y=input(Inputyplease.);z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);,例3-3求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。程序如下：a=input(a=?);b=input(b=?);c=input(c=?);d=b*b-4*a*c;x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);注:由于matlab的m文件需要英文編輯,需要在純英文環(huán)境下編輯.,3程序的暫停暫停程序的執(zhí)行使用pause函數(shù)，其調用格式為：pause(延遲秒數(shù))如果省略延遲時間，直接使用pause，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。若要強行中止程序的運行可使用Ctrl+C命令。4.程序的運行時間利用ticoperationtoctic開始計時，到toc結束。,A=rand(10,10);b=rand(10,1);,tic;Ab;tocElapsedtimeis0.000147seconds.tic;inv(A)*b;tocElapsedtimeis0.000309seconds.,例1：矩陣除法和求逆的計算時間,例2：符號運算與數(shù)值計算的計算時間比較,clearn=sym(1000);tics=0;forl=1:ns=s+1/l;endtoc,test30Elapsedtimeis5.856371seconds.,test30Elapsedtimeis0.000047seconds.,tics=0;forl=1:1000s=s+1/l;endtoc,3.2.2選擇結構1if語句在MATLAB中，if語句有3種格式。(1)單分支if語句：if條件語句組end當條件成立時，則執(zhí)行語句組，執(zhí)行完之后繼續(xù)執(zhí)行if語句的后繼語句，若條件不成立，則直接執(zhí)行if語句的后繼語句。,(2)雙分支if語句：if條件語句組1else語句組2end當條件成立時，執(zhí)行語句組1，否則執(zhí)行語句組2，語句組1或語句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行if語句的后繼語句。如果條件是數(shù)組，則要求數(shù)組的每個分量都不等于0,例3-4計算分段函數(shù)的值。程序如下：x=input(請輸入x的值:);ifx=Aend,2switch語句switch語句根據(jù)表達式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句，其語句格式為：switch表達式case表達式1語句組1case表達式2語句組2case表達式m語句組motherwise語句組nend,當表達式的值等于表達式1的值時，執(zhí)行語句組1，當表達式的值等于表達式2的值時，執(zhí)行語句組2，當表達式的值等于表達式m的值時，執(zhí)行語句組m，當表達式的值不等于case所列的表達式的值時，執(zhí)行語句組n。當任意一個分支的語句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語句的下一句。,例3-6某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用price來表示)：price200沒有折扣200price5003%折扣500price10005%折扣1000price25008%折扣2500price0)summean=sum/cntend,3break語句和continue語句與循環(huán)結構相關的語句還有break語句和continue語句。它們一般與if語句配合使用。break語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當在循環(huán)體內執(zhí)行到該語句時，程序將跳出循環(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語句的下一語句。continue語句控制跳過循環(huán)體中的某些語句。當在循環(huán)體內執(zhí)行到該語句時，程序將跳過循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。,例3-12求100，200之間第一個能被21整除的整數(shù)。程序如下：forn=100:200ifrem(n,21)=0continueendbreakendn,4循環(huán)的嵌套如果一個循環(huán)結構的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結構，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結構。例3-13若一個數(shù)等于它的各個真因子之和，則稱該數(shù)為完數(shù)，如6=1+2+3，所以6是完數(shù)。求1,500之間的全部完數(shù)。form=1:500s=0;fork=1:m/2ifrem(m,k)=0s=s+k;endendifm=sdisp(m);endend,3.3函數(shù)文件3.3.1函數(shù)文件的基本結構函數(shù)文件由function語句引導，其基本結構為：function輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表)注釋說明部分函數(shù)體語句其中以function開頭的一行為引導行，表示該M文件是一個函數(shù)文件。函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同。輸入形參為函數(shù)的輸入參數(shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當輸出形參多于一個時，則應該用方括號括起來。,例3-14編寫函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長。函數(shù)文件如下：functions,p=fcircle(r)%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圓半徑%s圓面積%p圓周長%2004年7月30日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;,3.3.2函數(shù)調用函數(shù)調用的一般格式是：輸出實參表=函數(shù)名(輸入實參表)要注意的是，函數(shù)調用時各實參出現(xiàn)的順序、個數(shù)，應與函數(shù)定義時形參的順序、個數(shù)一致，否則會出錯。函數(shù)調用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。,例3-15利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標(x,y)與極坐標(,)之間的轉換。函數(shù)文件tran.m：functionrho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);調用tran.m的命令文件main1.m：x=input(Pleaseinputx=:);y=input(Pleaseinputy=:);rho,the=tran(x,y);rhotheta在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調用，即一個函數(shù)可以調用別的函數(shù)，甚至調用它自身。一個函數(shù)調用它自身稱為函數(shù)的遞歸調用。,例3-16利用函數(shù)的遞歸調用，求n！。n!本身就是以遞歸的形式定義的：顯然，求n!需要求(n-1)!，這時可采用遞歸調用。遞歸調用函數(shù)文件factor.m如下：functionf=factor(n)ifn2)求Fibonacci數(shù)列的第20項。例3-23根據(jù)矩陣指數(shù)的冪級數(shù)展開式求矩陣指數(shù)。,3.5程序調試3.5.1程序調試概述一般來說，應用程序的錯誤有兩類，一類是語法錯誤，另一類是運行時的錯誤。語法錯誤包括詞法或文法的錯誤，例如函數(shù)名的拼寫錯、表達式書寫錯等。程序運行時的錯誤是指程序的運行結果有錯誤，這類錯誤也稱為程序邏輯錯誤。注:在數(shù)值計算中,由于計算方法的不穩(wěn)定而產生嚴重的誤差積累也會形成計算結果的失真.,3.5.2調試器1Debug菜單項該菜單項用于程序調試，需要與Breakpoints菜單項配合使用。2Breakpoin