信息技術 MATLAB：第3章 MATLAB程序設計

第3章MATLAB程序設計本章要點M文件的概念與基本操作

MATLAB程序控制結(jié)構

MATLAB函數(shù)文件

MATLAB程序調(diào)試3.1M文件的概念與基本操作一、Matlab命令的執(zhí)行方式：交互式逐條輸入，逐條執(zhí)行，操作簡單、直觀，但速度慢，執(zhí)行過程不能保留。程序式將命令編成程序存儲在一個文件中（M文件），依次運行文件中的命令，可以重復進行。3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類1、M文件：用Matlab語言編寫的程序；用于完成某些操作，或?qū)崿F(xiàn)某種算法；其擴展名為.m2、M文件的分類：命令文件(ScriptFile)函數(shù)文件(FunctionFile)3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類3、命令文件和函數(shù)文件的區(qū)別：命令文件沒有輸入?yún)?shù)，也不返回輸出參數(shù)；函數(shù)文件可以帶輸入?yún)?shù)，也可以返回輸出參數(shù)。命令文件對工作空間中的變量進行操作，文件中所有命令的執(zhí)行結(jié)果也返回工作空間中；函數(shù)文件中定義的變量為局部變量，當函數(shù)文件執(zhí)行完畢時，這些變量也被清除。命令文件可以直接運行；函數(shù)文件不能直接運行，要以函數(shù)調(diào)用的方式來調(diào)用它。3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類4、M文件的建立(啟動matlab文本編輯器）：方法1：菜單：File-----New-----M-file方法2：命令窗口：edit[文件名]方法3：工具按鈕：NewM-file5、M文件的打開：方法1：菜單：File-----Open-----M-file方法2：命令窗口：edit文件名方法3：工具按鈕：OpenFile方法4：當前文件夾窗口：雙擊文件名3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類6、M文件示例：（注意比較兩種文件的不同點）有變量a和b，請編程交換這兩個變量的值%exam_s.m，命令文件c=a;a=b;b=c;%exam_f.m，函數(shù)文件function[a,b]=exam_f(a,b)c=a;a=b;b=c;end兩種文件比較的重點：輔助變量c程序通用性，即參數(shù)可否改變可否攜帶返回值3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類7、練習：已知圓的半徑為r，編程求其周長、面積、體積若有2個整數(shù)a和b，編程實現(xiàn)生成5階元素值在[a,b]區(qū)間的均勻隨機整數(shù)矩陣已定義兩個字符串s1和s2，編程將s1和s2連接，并在中間插入10個*，結(jié)果存放在s3中。輸入一個5階魔方陣，輸出其中不能被3或5整除的元素已知一個3位的整數(shù)，編程求出個、十、百位的值，并將其反序重新生成一整數(shù)，如368變成8633.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類7、練習（參考程序）：%exam1.m圓周長面積function[l,s,v]=exam1(r)l=2*pi.*r;s=pi.*r.*r;v=4/3*pi.*r.^3;end%exam2.m隨機整數(shù)矩陣function[x]=exam2(a,b)x=fix(a+b*rand(5));end3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類7、練習（程序參考）：%exam3.m字符串連接function[str]=exam3(a,b)s='**********';str=[a,s,b];end%exam4.m整除判斷function[v]=exam4(a)v=a(~(rem(a,3)==0|rem(a,5)==0));end3.1M文件的概念與基本操作二、M文件及其分類7、練習（程序參考）：%exam5.m整數(shù)翻轉(zhuǎn)function[y]=exam5(x)a=fix(x/100);b=rem(fix(x/10),10);c=rem(x,10);y=c*100+b*10+a;end本章要點M文件的概念與基本操作

MATLAB程序控制結(jié)構

MATLAB函數(shù)文件

MATLAB程序調(diào)試3.2MATLAB程序控制結(jié)構任何復雜的程序都可以由以下3種基本結(jié)構構成：順序結(jié)構選擇結(jié)構循環(huán)結(jié)構

3.2MATLAB程序控制結(jié)構一、順序結(jié)構1、執(zhí)行流程：

2、控制語句：輸入語句輸出語句數(shù)據(jù)的計算、處理、賦值等

3.2MATLAB程序控制結(jié)構一、順序結(jié)構2、控制語句：(1)輸入語句A=input('提示信息',選項)(2)輸出語句disp(輸出項)

3.2MATLAB程序控制結(jié)構一、順序結(jié)構3、程序示例：(1)編寫程序?qū)崿F(xiàn)：從鍵盤輸入一個整數(shù)數(shù)組(0-127)，輸出以該整數(shù)為ASCII值的字符(2)從鍵盤輸入一個字符串，輸出該字符串的長度(3)輸出1-10的平方、立方表(4)從鍵盤輸入某個同學的姓名，輸出一個問候：**你好(5)將3.1節(jié)的練習題中的輸入?yún)?shù)改成從鍵盤輸入

3.2MATLAB程序控制結(jié)構一、順序結(jié)構3、程序示例（參考程序）：%exam1.m數(shù)值轉(zhuǎn)字符function[ch]=exam1()x=input('pleaseinputanintegerarray:');ch=char(x);disp(ch)end%exam2.m求串長function[n]=exam2()str=input('pleaseinputanstring:');n=length(str);disp(['thelengthofyourstringis',num2str(n)])end3.2MATLAB程序控制結(jié)構一、順序結(jié)構3、程序示例（參考程序）：%exam3.m平方立方表x=1:10;x=x';y=[x,x.^2,x.^3];disp('xx^2x^3')disp(y)%exam4.m問候name=input('yourname:','s');str=[name,'你好！'];disp(str)3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構1、基本形式：單分支、雙分支、多分支3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(1)if語句（單分支）(2)if-else語句（雙分支）(3)if-elseif語句（多分支）(4)switch-case語句（多分支）(5)try-catch語句（異常處理）3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(1)if語句語句格式：if條件語句組end……執(zhí)行過程：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end語句的后繼語句。3.2MATLAB程序控制結(jié)構%參考程序n=input('inputaninteger:');ifrem(n,2)==0str=['isanevennumber'];str=[num2str(n)str];disp(str)end思考練習：輸入三個數(shù)給ａ、ｂ、ｃ，編寫程序?qū)⑦@三個變量按由小到大排序。例：輸入一整數(shù)，若該數(shù)為偶數(shù)則輸出相關信息3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(2)if-else語句語句格式：if條件語句組1else語句組2end執(zhí)行過程：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。3.2MATLAB程序控制結(jié)構%參考程序functionexam(n)str1='isanevennumber';str2='isanoddnumber';ifrem(n,2)==0disp([num2str(n)str1])elsedisp([num2str(n)str2])endend例：判斷某個整數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)。3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(2)if-else語句練習：從鍵盤輸入兩個數(shù)，輸出其中較大的數(shù)從鍵盤輸入一個數(shù)給x，判斷x是否為整數(shù)從鍵盤輸入一個數(shù)給x，判斷x能否被3整除從鍵盤輸入一個數(shù)給x，判斷x是否為水仙花數(shù)從鍵盤輸入三個數(shù)給a、b、c，判斷可否構成三角形判斷x是否為大、小寫字符、數(shù)字字符等3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(2)if-elseif語句語句格式：if條件1

語句組1elseif條件2

語句組2……elseif條件m

語句組melse

語句組nend3.2MATLAB程序控制結(jié)構例：編寫程序?qū)W生成績從分數(shù)轉(zhuǎn)成等級：90分以上為A80-90為B70-80為C60-70為D60以下為E%參考程序functionlevel=exam(score)ifscore>=90level='A';elseifscore>=80level='B';elseifscore>=70level='C';elseifscore>=60level='D';elselevel='E';endend3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(4)switch-case語句語句格式：switch表達式

case表達式1

語句組1……case表達式m

語句組motherwise

語句組nend執(zhí)行過程：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。3.2MATLAB程序控制結(jié)構例1：輸入數(shù)字，輸出對應的人民幣大寫%參考程序functionRMB=exam(rmb)switchrmbcase0RMB='零';

case1RMB='壹';

case2RMB='貳';

case3RMB='叁';

case4RMB='肆';

case

5RMB='伍';

case6RMB='陸';

case7RMB='柒';

case8RMB='捌';

case9RMB='玖';

case

10RMB='拾';endend3.2MATLAB程序控制結(jié)構%參考程序functiongrade=exam(score)switchfix(score/10)

case{0,1,2,3,4,5}grade='E';

case6grade='D';

case7grade='C';

case8grade='B';

case{9,10}grade='A';endend例2：學生成績百分制轉(zhuǎn)等級制3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(4)switch-case語句練習：1、某商場對顧客所購買的商品實行打折，標準如下：Price<200沒有折扣200<=price<5003%折扣500<=price<10005%折扣1000<=price8%折扣輸入所售商品價格，求其折扣后實際價格。price=input(‘請輸入商品價格:’);switchfix(price/100)

case{01}rate=0;

case{2,3,4}rate=3/100;

case{5,6,7,8,9}rate=5/100;otherwiserate=10/100;endprice=price*(1-rate)3.2MATLAB程序控制結(jié)構二、選擇結(jié)構2、控制語句：(5)try-catch語句語句格式：try

語句組1catch

語句組2end執(zhí)行過程：try語句先試探性執(zhí)行語句組1，如果語句組1在執(zhí)行過程中出現(xiàn)錯誤，則將錯誤信息賦給保留的lasterr變量，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行語句組2。3.2MATLAB程序控制結(jié)構例：矩陣乘法運算要求兩矩陣的維數(shù)相容，否則會出錯。先求兩矩陣的乘積，若出錯，則自動轉(zhuǎn)去求兩矩陣的點乘。%參考程序functionc=exam(a,b)tryc=a*b;catchc=a.*b;end%lasterrend3.2MATLAB程序控制結(jié)構三、循環(huán)結(jié)構1、控制語句：(1)for語句(2)while語句(3)break語句和continue語句(4)循環(huán)結(jié)構的嵌套3.2MATLAB程序控制結(jié)構(1)for語句格式：for

循環(huán)變量=表達式1:表達式2:表達式3

循環(huán)體語句end說明：表達式1的值為循環(huán)變量的初值表達式2的值為步長表達式3的值為循環(huán)變量的終值步長為1時，表達式2可以省略。3.2MATLAB程序控制結(jié)構例1：求1+2+3+……+100練習1,求1+1/2+1/3+…+1/100練習2,求1+3+5+…+99練習3,求1/(1*2)+1/(2*3)+…+1/(n*(n+1))練習4,求1*2*3*…*10練習5,求1-2+3-4…-100sum=0;fori=1:100sum=sum+i;enddisp(['sum='num2str(sum)])3.2MATLAB程序控制結(jié)構例2：fibonacci數(shù)列為：f1=1,f2=1,fn=fn-1+fn-2(n>2)編程求該數(shù)列的前n項。%參考程序functionf=exam(n)f=[];f(1)=1;f(2)=1;fori=3:nf(i)=f(i-1)+f(i-2);end3.2MATLAB程序控制結(jié)構例3：輸出n個星號%參考程序functionexam(n)t=[];forj=1:nt=[t,'*'];enddisp(t)3.2MATLAB程序控制結(jié)構(2)while語句格式：while(條件表達式)

循環(huán)體語句end說明：若條件表達式成立，則執(zhí)行循環(huán)體語句，執(zhí)行后再判斷條件是否成立，如果不成立則跳出循環(huán)。3.2MATLAB程序控制結(jié)構例1：用π/4≈1-1/3+1/5-1/7+…公式求π的值，直到某一項的絕對值小于1e-6functionPi=exam()sum=1;t=-1;n=3;while1/n>=1e-6sum=sum+t/n;n=n+2;t=-t;endPi=sum*4;end3.2MATLAB程序控制結(jié)構例2：輸入若干個正整數(shù)，輸入值為零時結(jié)束，統(tǒng)計其中偶數(shù)的個數(shù)x=input('Enteranumber(endin0):');n=0;whilex~=0ifrem(x,2)==0n=n+1;endx=input('inputanumber');enddisp(n);3.2MATLAB程序控制結(jié)構(3)break語句和continue語句說明：用于與循環(huán)結(jié)構相關的語句中，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(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻鲅h(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(nèi)執(zhí)行到該語句時，程序?qū)⑻^循環(huán)體中所有剩下的語句，繼續(xù)下一次循環(huán)。3.2MATLAB程序控制結(jié)構例1：輸入若干個正整數(shù)，輸入值為零時結(jié)束，統(tǒng)計其中偶數(shù)的個數(shù)n=0;while1x=input('Enteranumber(endin0):');ifx==0

break;

endifrem(x,2)==0n=n+1;endenddisp(n);3.2MATLAB程序控制結(jié)構例2：輸入一個正整數(shù)，判斷其是否為素數(shù)？functiontf=exam(x)flag=1;fori=2:x-1

ifrem(x,i)==0flag=0;

break;

endendifflag==1tf=1;elsetf=0;endend3.2MATLAB程序控制結(jié)構例3：將0~100之間不能被3整除的數(shù)輸出t=[];fori=0:100

ifrem(i,3)==0

continue;

endt=[t,i];enddisp(t)3.2MATLAB程序控制結(jié)構(4)循環(huán)嵌套一個循環(huán)體內(nèi)包含另一個完整的循環(huán)結(jié)構%參考程序fori=1:6t='';

forj=1:10t=[t,'*'];

enddisp(t)end例：打印以下圖形************************************************************本章要點M文件的概念與基本操作

MATLAB程序控制結(jié)構

MATLAB函數(shù)文件

MATLAB程序調(diào)試3.3MATLAB函數(shù)文件函數(shù)文件由function語句引導，基本格式為Function輸出參數(shù)表=函數(shù)名(輸入?yún)?shù)表)注釋說明部分函數(shù)語句End函數(shù)文件名通常由函數(shù)名加上擴展名.m組成；3.3MATLAB函數(shù)文件函數(shù)調(diào)用函數(shù)文件編制好后，可以通過調(diào)用函數(shù)的方式進行計算，函數(shù)調(diào)用的一般格式為：[輸出參數(shù)表]=函數(shù)名(輸入?yún)?shù))在matlab中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即：一個函數(shù)可以調(diào)用其它函數(shù)，甚至調(diào)用它自身，一個函數(shù)調(diào)用它自身稱為函數(shù)的遞歸調(diào)用。3.3MATLAB函數(shù)文件例：利用函數(shù)的遞歸調(diào)用求n！解：n！本身就是以遞歸形式定義的，即：如果n<=1，則n!=1,否則，n!=n*(n-1)!。

函數(shù)文件程序如下：functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n%遞歸調(diào)用end本章要點M文件的概念與基本操作

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MATLAB函數(shù)文件

MATLAB程序調(diào)試3.4MATLAB程序調(diào)試一般來說，應用程序的錯誤有兩類，一種是語法錯誤，一種是運行錯誤。語法錯誤：主要指詞法或文法錯誤，如函數(shù)名的拼寫錯誤，表達式書寫錯誤等。Matlab能夠檢查出大部分語法錯誤。運行錯誤：主要指程序運行結(jié)果的錯誤，也稱邏輯錯誤。Matlab無法檢查邏輯錯誤，不會給出任何錯誤信息，這時可以通過程序調(diào)試的手段發(fā)現(xiàn)程序中的邏輯錯誤。3.4MATLAB程序調(diào)試程序調(diào)試最常見的方法是通過獲取中間結(jié)果的方式來獲得錯誤可能發(fā)生的程序段，以便進一步分析錯誤的原因：1，將程序的一些主要中間結(jié)果輸出到命令窗口，從而確定錯誤片段。2，使用matlab的調(diào)試菜單，通過圖形界面實現(xiàn)程序調(diào)試。3，利用命令操作方式實現(xiàn)程序調(diào)試。3.4MATLAB程序調(diào)試例：求1+2+…+100正確：

i=1;sum=0;whilei<=100sum=sum+i;i=i+1;