MATLAB講稿_6-綜合編程

1、MATLAB的使用n第六章：復雜編程MATLAB程序設計基礎1、漢諾塔、漢諾塔漢諾塔問題漢諾塔（又稱河內塔）問題其實是印度的一個古老的傳漢諾塔問題漢諾塔（又稱河內塔）問題其實是印度的一個古老的傳說。說。開天辟地的神勃拉瑪（和中國的盤古差不多的神吧）在一個廟里留開天辟地的神勃拉瑪（和中國的盤古差不多的神吧）在一個廟里留下了三根金剛石的棒，第一根上面套著下了三根金剛石的棒，第一根上面套著64個圓的金片，最大的一個個圓的金片，最大的一個在底下，其余一個比一個小，依次疊上去，廟里的眾僧不倦地把它在底下，其余一個比一個小，依次疊上去，廟里的眾僧不倦地把它們一個個地從這根棒搬到另一根棒上，規(guī)定可利用中間的

2、一根棒作們一個個地從這根棒搬到另一根棒上，規(guī)定可利用中間的一根棒作為幫助，但每次只能搬一個，而且大的不能放在小的上面。計算結為幫助，但每次只能搬一個，而且大的不能放在小的上面。計算結果非常恐怖果非?？植?移動圓片的次數(shù)移動圓片的次數(shù))18446744073709551615，眾僧，眾僧們即便是耗盡畢生精力也不可能完成金片的移動了?？梢杂嬎阋幌?，們即便是耗盡畢生精力也不可能完成金片的移動了?？梢杂嬎阋幌?，即使人用最快的速度移動圓片，也要用幾百億年才能完成上面數(shù)字即使人用最快的速度移動圓片，也要用幾百億年才能完成上面數(shù)字所代表的次數(shù)。所代表的次數(shù)。MATLAB程序設計基礎1.1 算法一算法一一位美

3、國學者發(fā)現(xiàn)了一種非常簡單的算法。當盤子的個數(shù)為n時，移動的次數(shù)應等于2n 1（有興趣的可以自己證明試試看）。只要輪流進行兩步操作就可以了。首先把三根柱子按順序排成品字型，把所有的圓盤按從大到小的順序放在柱子A上，根據(jù)圓盤的數(shù)量確定柱子的排放順序：若n為偶數(shù)，按順時針方向依次擺放 A B C；若n為奇數(shù)，則按逆時針方向依次擺放A B C。MATLAB程序設計基礎（1）按順時針方向把圓盤1從現(xiàn)在的柱子移動到下一根柱子，即當n為偶數(shù)時，若圓盤1在柱子A，則把它移動到B；若圓盤1在柱子B，則把它移動到C；若圓盤1在柱子C，則把它移動到A。（2）接著，把另外兩根柱子上可以移動的圓盤移動到新的柱子上。即把

4、非空柱子上的圓盤移動到空柱子上，當兩根柱子都非空時，移動較小的圓盤。這一步?jīng)]有明確規(guī)定移動哪個圓盤，你可能以為會有多種可能性，其實不然，可實施的行動是唯一的。反復進行（1）（2）操作，最后就能按規(guī)定完成漢諾塔的移動。MATLAB程序設計基礎1.2 算法二算法二漢諾塔問題漢諾塔問題也是程序設計中的經(jīng)典遞歸問題。遞歸算法見程序下面分別是使用遞歸算法、非遞歸算法編寫的程序執(zhí)行的結果。MATLAB程序設計基礎2、N皇后問題皇后問題第五種程序執(zhí)行流程：函數(shù)調用第五種程序執(zhí)行流程：函數(shù)調用這種流程與跳轉有所不同，需要保存主調函數(shù)運行環(huán)境。這種流程與跳轉有所不同，需要保存主調函數(shù)運行環(huán)境。MATLAB程序設

5、計基礎MATLAB程序設計基礎MATLAB程序設計基礎MATLAB程序設計基礎三種基本三種基本數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構線性樹圖MATLAB程序設計基礎程序執(zhí)行流與數(shù)據(jù)流程序執(zhí)行流與數(shù)據(jù)流count,res=queen_solve(1,4,0,)queen_checkValidate(1,1,)1count,res=queen_solve(2,4,1,0,)2queen_checkValidate(2,1,1)34queen_checkValidate(2,2,1)56queen_checkValidate(2,3,1)7count,res=queen_solve(3,4,1,3,0,)8queen_c

6、heckValidate(3,1,1,3)910queen_checkValidate(3,2,1,3)1112queen_checkValidate(3,3,1,3)1314queen_checkValidate(3,4,1,3)151617queen_checkValidate(2,4,1)18queen_checkValidate(1,4,)queen_checkValidate(1,3,)queen_checkValidate(1,2,)MATLAB程序設計基礎count,res=queen_solve(i,n,curPath,count,data)i=nj=nj=1queen_che

7、ckValidate(i,j,curPath)curPath(i)=jcount,res=queen_solve(i+1,n,curPath,count,data)count=count+1; datacount=curPath;j=j+1queen_solve函數(shù)函數(shù)程序流程圖程序流程圖MATLAB程序設計基礎queen_checkValidate函數(shù)函數(shù)程序流程圖程序流程圖queen_checkValidate(i,j,curPath)k=i-1k=1curPath(k)=jres=0;i-k=abs(j-curPath(k)res=0;res=1K=k+1MATLAB程序設計基礎n執(zhí)行結

8、果執(zhí)行結果MATLAB程序設計基礎3、俄羅斯方塊、俄羅斯方塊俄羅斯方塊游戲，程序文件夾俄羅斯方塊游戲，程序文件夾Tetris，函數(shù)列表：，函數(shù)列表：Tetris_Main主函數(shù)主函數(shù)Tetris_View 視圖函數(shù)，相當于用視圖函數(shù)，相當于用guide創(chuàng)建的圖形用戶界面創(chuàng)建的圖形用戶界面Callback_Tetris_Start啟動按鈕的回調函數(shù)，開始游戲啟動按鈕的回調函數(shù)，開始游戲Callback_Tetris_Stop結束按鈕的回調函數(shù)，停止游戲結束按鈕的回調函數(shù)，停止游戲Tetris_Create隨機產(chǎn)生一個形狀的方塊隨機產(chǎn)生一個形狀的方塊Tetris_Fall方塊正常下落方塊正常下落T

9、etris_CouldDown判斷方塊是否可以繼續(xù)下落判斷方塊是否可以繼續(xù)下落Tetris_Check檢查整個區(qū)域，消掉可以消掉的行檢查整個區(qū)域，消掉可以消掉的行Callback_Tetris_Left左按鈕的回調函數(shù)，方塊向左移動左按鈕的回調函數(shù)，方塊向左移動Callback_Tetris_Rot翻轉按鈕的回調函數(shù)，方塊翻轉翻轉按鈕的回調函數(shù)，方塊翻轉Callback_Tetris_Right右按鈕的回調函數(shù)，方塊向右移動右按鈕的回調函數(shù)，方塊向右移動Callback_Tetris_Down下按鈕的回調函數(shù)，方塊加速向下移動下按鈕的回調函數(shù)，方塊加速向下移動MATLAB程序設計基礎Tetri

10、s_Main主函數(shù)主函數(shù)初始化方塊擺放區(qū)域的數(shù)據(jù)、方塊形狀數(shù)初始化方塊擺放區(qū)域的數(shù)據(jù)、方塊形狀數(shù)據(jù)、控制變量據(jù)、控制變量創(chuàng)建計時器創(chuàng)建計時器創(chuàng)建窗體創(chuàng)建窗體調用視圖函數(shù)調用視圖函數(shù)MATLAB程序設計基礎Tetris_View 視圖函數(shù)視圖函數(shù)通過調用通過調用matlab提供的各個控件函數(shù)，在當前窗體上添加各提供的各個控件函數(shù)，在當前窗體上添加各種控件，并設定各種屬性，包括回調函數(shù)。種控件，并設定各種屬性，包括回調函數(shù)。MATLAB程序設計基礎Callback_Tetris_Start 開始游戲開始游戲Callback_Tetris_Stop 停止游戲停止游戲開始游戲和停止游戲都是對定時器進行

11、操作，分別是啟動和停止定開始游戲和停止游戲都是對定時器進行操作，分別是啟動和停止定時器。時器。定時器也是一種控件，但是不可見，屬性中有兩個重要的值，一個定時器也是一種控件，但是不可見，屬性中有兩個重要的值，一個是時間間隔，一個是回調函數(shù)，定時器啟動后，每個一個時是時間間隔，一個是回調函數(shù)，定時器啟動后，每個一個時間間隔，調用回調函數(shù)一次。間間隔，調用回調函數(shù)一次。定時器是實現(xiàn)動畫控制的另一種方式，與定時器是實現(xiàn)動畫控制的另一種方式，與Pause函數(shù)相比，前者是函數(shù)相比，前者是非阻塞程序，后者是阻塞程序。非阻塞程序，后者是阻塞程序。MATLAB程序設計基礎Tetris_Create 隨機產(chǎn)生一個

12、形狀的方塊隨機產(chǎn)生一個形狀的方塊在主函數(shù)中，初始化了俄羅斯方塊游戲中有可能出現(xiàn)的各種在主函數(shù)中，初始化了俄羅斯方塊游戲中有可能出現(xiàn)的各種形狀對應的數(shù)據(jù)。在這個函數(shù)中，通過調用隨機數(shù)，從主函形狀對應的數(shù)據(jù)。在這個函數(shù)中，通過調用隨機數(shù)，從主函數(shù)中創(chuàng)建的形狀中隨機選擇一個形狀，隨機的翻轉幾個數(shù)中創(chuàng)建的形狀中隨機選擇一個形狀，隨機的翻轉幾個90度，度，然后在繪制區(qū)域、游戲區(qū)域分別繪制出來。然后在繪制區(qū)域、游戲區(qū)域分別繪制出來。在這個函數(shù)中，開始向公共工作區(qū)中寫入數(shù)據(jù)，供后續(xù)調用在這個函數(shù)中，開始向公共工作區(qū)中寫入數(shù)據(jù)，供后續(xù)調用的函數(shù)使用。的函數(shù)使用。MATLAB程序設計基礎Tetris_Fall方

13、塊正常下落方塊正常下落使得方塊下降一次，對數(shù)據(jù)進行計算處理使得方塊下降一次，對數(shù)據(jù)進行計算處理的同時，也進行繪制。的同時，也進行繪制。在下降之前，先判斷是否可以下降，下降在下降之前，先判斷是否可以下降，下降完后，判斷是否可以消行。完后，判斷是否可以消行。還要判斷是否還要判斷是否Game Over。如果方塊已經(jīng)不能下降，創(chuàng)建新的方塊。如果方塊已經(jīng)不能下降，創(chuàng)建新的方塊。MATLAB程序設計基礎Tetris_CouldDown判斷方塊是否可以繼續(xù)下落判斷方塊是否可以繼續(xù)下落矩陣中對應有方塊的位置，元素值為矩陣中對應有方塊的位置，元素值為1，否則為，否則為0。笨辦法，逐行逐列進行判斷，可以優(yōu)化。笨辦法，逐行逐列進行判斷，可以優(yōu)化。MATLAB程序設計基礎Tetris_Check消行消行對于矩陣中全為對于矩陣中全為1的行，刪掉，追加一個全的行，刪掉，追加一個全0行。行。也是笨辦法，逐行逐列的判斷，可以優(yōu)化。也是笨辦法，逐行逐列的判斷，可以優(yōu)化。MATLAB程序設計基礎Callback_Tetris_Left