(完整版)Matlab與C++比較

1、Matlab與C+的對(duì)比1前言C+和Matlab是我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過的兩門計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域上的基本使用中占有十分重要的地位。C+為我們數(shù)學(xué)更好的解析和掌握打下了基礎(chǔ)；matlab是為了解決問題（學(xué)術(shù)性的、工程上的），得到一個(gè)最終（或可優(yōu)化）的結(jié)果，結(jié)果可能是一串?dāng)?shù)字，加以解釋則能得到強(qiáng)大的作用。而C+與Matlab本質(zhì)上的區(qū)別是在于C+存在全局變量、結(jié)構(gòu)、枚舉、聯(lián)合等一系列源于C的概念，包含了面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程的雙重概念，Malab的特點(diǎn)則是它講矩陣作為基本存儲(chǔ)單元。Matlab里數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本單元是矩陣，即使一個(gè)數(shù)內(nèi)部也是看做一個(gè)矩陣。存儲(chǔ)在Matlab變量中的值都屬于一個(gè)類。這些值不僅包

2、括你可能通常會(huì)考慮的對(duì)象，如時(shí)間序列貨狀態(tài)空間對(duì)象，也包括雙精度數(shù)。所有的Matlab數(shù)據(jù)類型都具有面向?qū)ο缶幊讨械念惖墓δ?。由于兩者都是?jì)算機(jī)語(yǔ)言，在基本的語(yǔ)法方面具有相似之處。但畢竟兩門語(yǔ)言的開發(fā)環(huán)境不同，在一些具體的語(yǔ)法方面會(huì)有所不同，某些符號(hào)在兩門語(yǔ)言中可能代表不同的運(yùn)算。學(xué)生一般相繼學(xué)習(xí)這兩門語(yǔ)言，很容易對(duì)這兩門語(yǔ)言的語(yǔ)法發(fā)生混淆，例如把C+的語(yǔ)法用在了Matlab上，程序運(yùn)行錯(cuò)誤而不知錯(cuò)誤原因。因此，把這兩門語(yǔ)言一些基本的語(yǔ)法點(diǎn)做出比較顯得較有實(shí)際意義，也能為學(xué)習(xí)提供參考，避免在編程方面出現(xiàn)低級(jí)錯(cuò)誤。2 Matlab與C+的介紹Matlab是Mathworks公司推出的數(shù)學(xué)軟件，它

3、將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、信號(hào)處理和圖形顯示結(jié)合在一起，包含大量高度集成的函數(shù)可供調(diào)用，命令語(yǔ)句功能十分強(qiáng)大，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)及眾多學(xué)科領(lǐng)域提供了一種簡(jiǎn)潔、高效的編程工具。但是Matlab使用的是解釋性語(yǔ)言，大大限制了它的執(zhí)行速度；源代碼的公開不利于算法和數(shù)據(jù)的保密；局限于Matlab運(yùn)行環(huán)境而不能用于開發(fā)商用軟件。VisualC+是Windows平臺(tái)下主要的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境之一，它能方便實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)，開發(fā)的系統(tǒng)具有界面友好、執(zhí)行速度快、易維護(hù)和升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)。但是在工程計(jì)算方面，和Matlab相比編程顯得復(fù)雜的多。因此實(shí)現(xiàn)Matlab混合編程，使兩者結(jié)合起來(lái)，協(xié)同工作，必將提高軟件開發(fā)效率，使所

4、開發(fā)的軟件具有更高的性能，更大的應(yīng)用范圍，也可以為科學(xué)研究和工程技術(shù)提供更強(qiáng)的技術(shù)支持。3 數(shù)據(jù)類型的對(duì)比C+的基本數(shù)據(jù)類型有bool（布爾型）、char（字符型）、int（整型）、float（浮點(diǎn)型，表示實(shí)數(shù)）、double（雙精度浮點(diǎn)型，簡(jiǎn)稱雙精度型）。除了bool型外，主要有兩大類：整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)，其中有關(guān)鍵字signed（有符號(hào)數(shù)）和unsigned（無(wú)符號(hào)數(shù)），short（短數(shù)據(jù)型）和long（長(zhǎng)數(shù)據(jù)型）作為修飾符。bool型數(shù)據(jù)也稱為邏輯型數(shù)據(jù)，取值只能是false（假）或true（真）分別以0和1表示。Matlab內(nèi)部只有一種數(shù)據(jù)格式，即雙精度（64位）二進(jìn)制，Matlab作運(yùn)算和

5、存儲(chǔ)時(shí)都用雙精度格式2。無(wú)論什么時(shí)候?qū)⒁粋€(gè)數(shù)值賦予一個(gè)變量名，Matlab將自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)double型變量。如果需要改變變量的類型，可以通過format指令改變數(shù)據(jù)顯示的格式4 運(yùn)算符的對(duì)比C+和Matlab都提供了加減乘除等基本算術(shù)運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、大于小于等關(guān)系運(yùn)算符以及與或非等邏輯運(yùn)算符，具體差別如表1-2所示?；舅阈g(shù)運(yùn)算符與賦值運(yùn)算符的比較加減乘除取余賦值C+Matlab/%mod或rem關(guān)系運(yùn)算符與邏輯運(yùn)算符的比較大于小于大于等于小于等于等于不等于與或非異或C+>V>=V=！=&&|！Matlab>V>=V=&&|xor、，

6、、.一sV注意，在C+中，“%”只能用于整形操作數(shù)；當(dāng)“/”用于兩整形數(shù)據(jù)相除時(shí)，其結(jié)果取商的整數(shù)部分，小數(shù)部分被自動(dòng)舍棄。同時(shí)C+中有自增（+）與自減（-）兩個(gè)運(yùn)算符，有“+=,-=,”等10種復(fù)合運(yùn)算符，這是Matlab中沒有的。需要區(qū)分的是在C+中，邏輯非用“！”表示，Matlab中則用“”表示。另外，在C+中，"”表示異或；但在Matlab中，“人”表示乘方，例如aA2表示a2。5 變量的聲明與初始化的對(duì)比C+中，變量在使用之前必須先聲明其類型和名稱，具體形式如下：數(shù)據(jù)類型變量名1,變量名2，在定義一個(gè)變量的同時(shí)，也可以給它賦初始值，例如“inta=3;”，聲明了一個(gè)整型的變

7、量a并賦予初值為3。如果需要計(jì)算y=3x，當(dāng)x=1時(shí)的y值，可通過以下語(yǔ)句計(jì)算：intx=1,y;y=3*x;Matlab中使用變量前不需要先聲明，只需要直接賦值給變量即可。需要注意的是，在C+中，把字符和字符串賦給變量的形式有所區(qū)別。字符實(shí)際上是字符常量，是以單引號(hào)括起來(lái)的一個(gè)字符；字符串實(shí)際上是字符串常量，是以雙引號(hào)括起來(lái)的字符序列，在內(nèi)存中存放時(shí)末尾會(huì)添加0'作為結(jié)尾標(biāo)記。例如：chara=c'/把字符c賦給變量acharA=“abcd”;/把字符串a(chǎn)bcd賦給變量aMatlab中對(duì)字符和字符串沒有明確的區(qū)分，都可以通過“a='字符串內(nèi)容'的形式把字符或字

8、符串賦給變量a。例如：a='c'A='abc'6 自定義函數(shù)的對(duì)比C+中自定義函數(shù)的語(yǔ)法形式為:類型標(biāo)識(shí)符函數(shù)名（形式參數(shù)列表）函數(shù)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句類型標(biāo)識(shí)符表示返回值類型，函數(shù)的返回值由return語(yǔ)句給出。如果函數(shù)沒有返回值，則類型標(biāo)識(shí)符用void表示，不必寫出return語(yǔ)句。在調(diào)用函數(shù)之前，要先在主調(diào)函數(shù)中聲明函數(shù)原型，調(diào)用的形式為“函數(shù)名（實(shí)際參數(shù)列表）”C+中的函數(shù)可以與主函數(shù)寫在同一個(gè)源文件中；也可以寫成單獨(dú)的頭文件，并把頭文件名嵌入主程序。Matlab的自定義函數(shù)通過關(guān)鍵詞function聲明，形式如下：function返回值列表=函數(shù)名（形式參數(shù)列表）

9、函數(shù)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句Matlab的函數(shù)文件一般另存為一個(gè)單獨(dú)的m文件，存放在與主調(diào)函數(shù)文件同一路徑下，否則函數(shù)不能被調(diào)用。保存時(shí)，Matlab系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)默認(rèn)把函數(shù)文件保存為文件名與函數(shù)名相同的m文件。Matlab可定義函數(shù)有多個(gè)返回值；如果函數(shù)沒有返回值，則可以直接定義：function函數(shù)名（形式參數(shù)列表）函數(shù)調(diào)用的形式與C+相同，都是通過“函數(shù)名（實(shí)際參數(shù)列表）”調(diào)用。7 循環(huán)及選擇語(yǔ)句的對(duì)比在C+和Matlab中，都包括if和switch兩種選擇語(yǔ)句以及for和while兩種循環(huán)語(yǔ)句，其基本形式都是一致的。主要區(qū)別的是C+中的語(yǔ)句體需要用“”括起，Matlab中的語(yǔ)句體不需括起，但要以關(guān)鍵詞“e

10、nd”作為循環(huán)或選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)束標(biāo)志。如果需要用for語(yǔ)句表示循環(huán)條件初值i=0，循環(huán)終值條件為iva,用C+表示為：“for（inti=0;iva;i+）”；由于Matlab自身以矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)，只需要寫成“fori=0:a”，C+中改變循環(huán)表達(dá)式的語(yǔ)句i+已隱含在“：”中，表示每循環(huán)一次i自增1。如果改變循環(huán)表達(dá)式的語(yǔ)句為“i+=n”，即每循環(huán)一次i自增n,則用Matlab可表示為“fori=0:n:a”。8 輸入與輸出語(yǔ)句的對(duì)比C+中，數(shù)據(jù)的輸入和輸出時(shí)通過I/O流實(shí)現(xiàn)的，cin和cout是預(yù)定義的流類對(duì)象。cin用來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)輸入，即鍵盤輸入；cout用來(lái)處理標(biāo)準(zhǔn)輸出，即屏幕輸出。鍵盤輸入

11、的格式為：“cin>>變量1>>變量2”，表示要求從鍵盤上輸入一個(gè)或多個(gè)變量，多個(gè)變量之間以空格分開。變量的類型可以是數(shù)字或者字符，需要在cin語(yǔ)句之前進(jìn)行聲明。例如：inta,b;cin>>a>>b;該組語(yǔ)句把從鍵盤輸入的兩個(gè)整型數(shù)依次賦給變量a和b。屏幕輸出的格式為：“coutv<表達(dá)式VV表達(dá)式”,輸出多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。插入運(yùn)算符“VV”之后可以加雙引號(hào)(“”)括起的字符串或任意復(fù)雜的表達(dá)式，系統(tǒng)會(huì)把字符串輸出或自動(dòng)計(jì)算出表達(dá)式的值并輸出。例如：inta=1,b=2;coutvv“a+b=”vva+b;該組語(yǔ)句的輸出為“a+b=3”，即把字

12、符串“a+b=”和表達(dá)式a+b的值依次輸出oMatlab的鍵盤輸入通過函數(shù)“input”實(shí)現(xiàn)，具體用法為“a=input'(輸入提示')”，把用戶從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)賦給變量a。如果希望輸入是一個(gè)數(shù)組或矩陣，則只需把輸入內(nèi)容用中括號(hào)()括起，系統(tǒng)把默認(rèn)把輸入視為數(shù)組或矩陣。例如：運(yùn)行語(yǔ)句“a=input('a=')”，用戶輸入“a=12;34”，運(yùn)行結(jié)果為：a=1234如果希望輸入內(nèi)容是一個(gè)字符串，則要在input語(yǔ)句中加上字符的限制符"'s'”，形式為“a=input('輸入提示'，s')”。例如：運(yùn)行語(yǔ)句“a=input('a=',s')”，用戶輸入“a=TodayisSunday.”，運(yùn)行結(jié)果為：“a=TodayisSunday.”。在輸入字符串時(shí)以單引號(hào)引起輸入的內(nèi)容，系統(tǒng)也可以把輸入內(nèi)容識(shí)別為字符串。Matlab的屏幕輸出可通過disp和fprintf語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。9 結(jié)語(yǔ)從基本語(yǔ)法結(jié)構(gòu)、基本數(shù)據(jù)類型、變量的聲明與初始化、運(yùn)算符、循環(huán)及選擇語(yǔ)句、自定義函數(shù)、系統(tǒng)函數(shù)、基本輸出與輸出語(yǔ)句8個(gè)基本方面討論了C+和Matlab語(yǔ)言的異同，指出了在編程過程中容易出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤之處，由于Matlab是一