水工藝及計算機應(yīng)用PPT課件

1、第三節(jié) Matlab編程 3.1 關(guān)系運算 3.2 控制流 3.3 M 文件 第二章 Matlab基本操作第1頁/共40頁3.1 關(guān)系運算一. 比較運算比較兩個同階矩陣有下面六種相關(guān)操作符：小于大于=大于等于=等于=不等于l 比較大小，如果結(jié)論是 真 則返回 1 ，否則返回 0l 注意 = 與 = 的區(qū)別l 關(guān)系操作符能用來比較變量，兩個同樣大小的數(shù)組，或用來比較一個數(shù)組和一個標量。第2頁/共40頁3.1 關(guān)系運算 1.當比較標量時：a和b的關(guān)系成立，結(jié)果為1，否則結(jié)果為0；2.當比較兩個維數(shù)相同的數(shù)組時：按相同位置比較，結(jié)果是一個維數(shù)和a相同的數(shù)組，其元素由1和0組成。3.當比較的一個是數(shù)組

2、a，一個是標量b時：則把標量b和數(shù)組a的每一個元素按標量關(guān)系逐個比較，結(jié)果是一個維數(shù)和a相同的數(shù)組，其元素由1和0組成。例：第3頁/共40頁3.1 關(guān)系運算 二.邏輯運算u一)邏輯運算符& 與與 (Elementwise AND)| 或或 (Elementwise OR) 非非xor(x,y) 異異或或A & B 等價于 and(A,B)A | B 等價于 or(A,B) A 等價于 not(A)第4頁/共40頁3.1 關(guān)系運算u二)邏輯運算表運算對象運算對象與與或或非非異或異或ABA&BA|BAXor(A,B)000010010111100101111100邏輯操作符

3、認定任何非零元素都為真，給出“1”，任何零元素都為假，給出“0”非(或邏輯非)是一元操作符，即A：當A是非零時結(jié)果為“0”；當A為“0”時，結(jié)果為“1” 第5頁/共40頁3.1 關(guān)系運算u三)邏輯函數(shù)all(x)主要功能：測試矩陣中是否有零元素如果向量 X 中所有元素都非零，則返回 1，否則返回 0；若 x 為矩陣，則 any 和 all 按列運算，返回一個 0-1 向量any(x)主要功能：測試矩陣中是否有非零元素如果向量 X 中存在非零元素，則返回 1，否則返回 0;第6頁/共40頁3.1 關(guān)系運算例：非運算：與運算：函數(shù)邏輯運算：第7頁/共40頁3.1 關(guān)系運算u四)一些測試函數(shù)isfi

4、nite元素為有限值，返回真值元素為有限值，返回真值 1isinf元素為無窮大，返回真值元素為無窮大，返回真值 1isnan元素為不定值，返回真值元素為不定值，返回真值 1isreal參量無虛部，返回真值參量無虛部，返回真值 1isstr參量為一個字符串，返回真值參量為一個字符串，返回真值 1isempty參量為空，返回真值參量為空，返回真值 1第8頁/共40頁3.1 關(guān)系運算u運算優(yōu)先級括號括號冪，點冪冪，點冪正號，負號，邏輯非正號，負號，邏輯非乘，除，點乘，點除乘，除，點乘，點除加，減加，減冒號運算冒號運算關(guān)系運算關(guān)系運算&|&|高低第9頁/共40頁3.2 控制流 程序控制

5、結(jié)構(gòu)有三種：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。任何復雜的程序都由這三種基本結(jié)構(gòu)組成。 Matlab與其它計算機語言一樣，也有控制流語句，控制流語句可使原本簡單地在命令行中運行的一系列命令或函數(shù)，組合成為一個整體程序，從而提高工作效率。第10頁/共40頁3.2 控制流 一.順序結(jié)構(gòu)l 按排列順序依次執(zhí)行各條語句，直到程序的最后。l 這是最簡單的一種程序結(jié)構(gòu)，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計算或處理等。u 一)數(shù)據(jù)的輸入：inputA=input(提示信息)l 其中 提示信息 為字符串，l 該命令要求用戶輸入 A 的值 (可以是數(shù)或字符串)并讀取第11頁/共40頁3.2 控制流u 二)數(shù)據(jù)的輸出(1)

6、：dispdisp(X)輸出變量 X 的值，可以是數(shù)值矩陣或字符串例：第12頁/共40頁3.2 控制流fprintf(fid,format,variables)按指定的格式將變量的值輸出到指定的文件u 三)數(shù)據(jù)的輸出(2)：fprintfl fid 為文件句柄，若缺省，則將變量的值輸出到屏幕上l format 用來指定數(shù)據(jù)輸出時采用的格式，常見的有 %e ( 采用科學計算形式 ) %f ( 采用浮點數(shù)形式 ) %g ( 由系統(tǒng)自動選取上述兩種格式之一) %s ( 輸出字符串) l format 中還可以使用一些特殊格式，如：n ( 換行 ) t ( 制表符 ) b ( 退格 ) ( 反斜桿 )

7、 % ( 百分號 ) 第13頁/共40頁3.2 控制流例：l format 中的輸出格式要與輸出變量一一對應(yīng)l 可以沒有輸出變量例：第14頁/共40頁3.2 控制流u 四)程序的暫停：pausepause 或 pause(n)若想強行終止程序的運行，可以使用 Ctrl+c其中 n 是延遲時間，單位為秒；等待n秒鐘后再執(zhí)行若缺省，則將暫停程序，直到用戶按任意鍵后繼續(xù)l pause off 屏蔽程序中所有 pause 的作用l pause on 打開 pause 的作用第15頁/共40頁3.2 控制流 二.選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu) 是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。Matlab 用于實現(xiàn)選

8、擇結(jié)構(gòu)的語句有 if 語句和 switch 語句。if else endswitch otherwise end第16頁/共40頁3.2 控制流u 一)if條件語句l 1.單分支結(jié)構(gòu)if expression （條件） statements （語句組）endif expression （條件） statements1（語句組1）else statements2（語句組2）endl 2.雙分支結(jié)構(gòu)第17頁/共40頁3.2 控制流if expression1 （條件1） statements1（語句組1）elseif expression2 （條件2） statements2（語句組2） . .

9、elseif expressionm （條件m） statementsm（語句組m）else statements（語句組）endl 3.多分支結(jié)構(gòu)第18頁/共40頁3.2 控制流例：輸入一個字符，若為大寫字母，則輸出其后繼字符；若為小寫字母，則輸出其前導字符；若為其它字符則原樣輸出。第19頁/共40頁3.2 控制流u 二)switch 條件語句l 1.根據(jù)表達式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語句。switch expression （表達式） case value1 （值1） statement1（語句組1） case value2 （值2） statement2（語句組2） . . case

10、valuem （值m） statementm（語句組m） otherwise statement （語句組m+1）end第20頁/共40頁3.2 控制流l2. Matlab 首先計算 expression 的值，然后將它依次與各個 case 指令后的檢測值進行比較，當比較結(jié)果為真時，就執(zhí)行相應(yīng)的語句組，然后跳出 switch 結(jié)構(gòu)。l5. switch 后面的表達式 expression 的值可以是一個標量或字符串。l 4.otherwise 指令可以不出現(xiàn)。l 3.如果所有的比較結(jié)果都為假，則執(zhí)行 otherwise 后面的語句組，然后跳出 switch 結(jié)構(gòu)。第21頁/共40頁3.2 控制

11、流例：根據(jù)變量num的值來決定顯示的內(nèi)容。第22頁/共40頁3.2 控制流 三.循環(huán)結(jié)構(gòu)for-end 循環(huán)while-end 循環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu) 是按照給定的條件，重復執(zhí)行指定的語句。Matlab 用于實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的語句有 for 語句和 while 語句第23頁/共40頁3.2 控制流u 一)for循環(huán)語句for variable=表達式1：表達式2：表達式3 statement（循環(huán)體語句）end循環(huán)變量l 表達式1的值為循環(huán)變量的初值；l 表達式2的值為步長，步長為1時，表達式2可以省略l表達式3的值為循環(huán)變量的終值第24頁/共40頁3.2 控制流例：已知 值 ，當 n=100 時，求 y

12、的值 12151311ny第25頁/共40頁3.2 控制流u 二)while 循環(huán)語句while expression （條件） statementA（循環(huán)體）endl 如果預先就知道循環(huán)的次數(shù)，則可以采用 for 循環(huán)；否則，如果預先無法確定循環(huán)的次數(shù)，則可以使用 while 循環(huán)。判判斷斷表表達達式式是是否否滿滿足足？滿滿足足( (Y Y) )不不滿滿足足( (N N) )條條件件執(zhí)執(zhí)行行結(jié)結(jié)束束語語句句組組A Awhileend第26頁/共40頁3.2 控制流例：計算 Matlab 中 eps 值l 這個例子給出了計算 eps 的一種方法。第27頁/共40頁3.2 控制流u三) 循環(huán)的嵌

13、套l 如果一個循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱為循環(huán)的嵌套，或稱為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。l 多重循環(huán)的嵌套層數(shù)可以是任意的。 l 可以按照嵌套的層數(shù)，分別叫做二重循環(huán)，三重循環(huán)等。l 處于內(nèi)部的循環(huán)叫內(nèi)循環(huán)，處于外部的循環(huán)叫外循環(huán)。 第28頁/共40頁3.2 控制流例：求100-200之間的素數(shù)第29頁/共40頁3.2 控制流 四.其它控制流語句u 一)break 和 continuel break 語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行，即跳出最內(nèi)層循環(huán) l continue 語句用于結(jié)束本次循環(huán)，進行下一次循環(huán) l break 和 continue 一般與 if 語句配合使用u 二)returnl ret

14、urn 語句用于退出正在運行的腳本或函數(shù)，通常用在函數(shù)文件中。第30頁/共40頁3.3 M 文件 一.用 Matlab 語言編寫的程序稱為 M 文件。 二.M 文件以 .m 為擴展名。 三.新建一個 M 文件u 菜單操作 ( File New M-File )u 命令操作 ( edit M 文件名 )u 命令按鈕 ( 快捷鍵 ) 四.打開已有的 M 文件u 菜單操作 ( File Open )u 命令操作 ( edit M 文件名 )u 命令按鈕 ( 快捷鍵 )u 雙擊 M 文件 第31頁/共40頁3.3 M 文件第32頁/共40頁3.3 M 文件 五.M 文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：

15、u一) Script：命令文件（腳本文件）l 命令文件是一系列命令，語句的簡單組合。l運行方式一：在MATLAB的命令窗口中運行：在MATLAB的命令窗中鍵入此程序的文件名后，系統(tǒng)就開始執(zhí)行文件中的程序l運行方式二：在編輯窗口中運行：Debug-Run第33頁/共40頁3.3 M 文件例1：編寫一個腳本文件來判斷字符u 步驟一：新建一個 M 文件 sam.m，內(nèi)容如下：第34頁/共40頁3.3 M 文件u 步驟二：在命令窗口中輸入 sam，即可執(zhí)行該 M 文件。腳本文件運行后，文件中所產(chǎn)生的所有變量都駐留在 Matlab 當前工作空間，可以用 whos 查看。第35頁/共40頁3.3 M 文件例2：對某地給水管網(wǎng)D=200mm以上的管徑進行了單位造價的綜合分析，得到管徑與單位造價如表所示，請給出管徑與單位造價的關(guān)系模型及曲線。管徑管徑D（mm）200250300350400450500單價單價C（元（元/m）82.9102.1120.69140.78166.15229.08257.21管徑管徑D（mm）600700800900100011001200單價單價C（元（元/m）324.17377.87452.46517.4659.19747.94854.47第36頁/共40頁3.3 M 文件u 步驟一：新建