第11講：函數(shù)與程序的調(diào)試

第11講

函數(shù)與程序的調(diào)試本講教學(xué)目標(biāo)

掌握函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)掌握Matlab函數(shù)的調(diào)用方法了解函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性掌握函數(shù)的句柄和常用的程序調(diào)試方法了解各種不同類型的函數(shù)11.1函數(shù)11.1.1函數(shù)文件基本結(jié)構(gòu)由function語句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)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?yún)?shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當(dāng)輸出形參多于一個時，則應(yīng)該用方括號括起來。

例1：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：

%calculatetheareaandperimeterof

acircleofradiirfunction[s,p]=fcircle(r)%r—圓半徑,s—圓面積,p—圓周長

s=pi*r*r;p=2*pi*r;11.1.2函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的一般格式是：

[輸出實參表]=函數(shù)名(輸入實參表)注意：函數(shù)調(diào)用時各實參出現(xiàn)的順序和個數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時形參的順序和個數(shù)一致，否則會出錯。函數(shù)調(diào)用時，先將實參傳遞給相應(yīng)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。在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。一個函數(shù)調(diào)用它自身稱為遞歸調(diào)用。例2：利用函數(shù)文件，實現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)(rho,theta)之間的轉(zhuǎn)換。

函數(shù)文件tran.m：function[rho,theta]=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);

調(diào)用tran.m的命令文件main1.m：

x=input('Pleaseinputx=:');y=input('Pleaseinputy=:');[rho,the]=tran(x,y)例3：利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求n!。遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m如下：functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;%遞歸調(diào)用求(n-1)!endn!本身就是以遞歸的形式定義的，即求n!需要求(n-1)!，這時可采用遞歸調(diào)用。11.1.3函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性函數(shù)nargin

和函數(shù)nargout

分別用于確定函數(shù)的輸入輸出參數(shù)個數(shù)。函數(shù)nargin

和函數(shù)nargout

允許函數(shù)接收或返回任意數(shù)目的參數(shù)。只要在函數(shù)文件中包含這兩個函數(shù)，就可以準(zhǔn)確地知道該函數(shù)文件被調(diào)用時的輸入輸出參數(shù)個數(shù)，從而決定函數(shù)如何進行處理。例4：nargin用法示例。

函數(shù)文件examp.m：functionfout=charray(a,b,c)ifnargin==1

fout=a;

elseifnargin==2

fout=a+b;

elseifnargin==3

fout=(a*b*c)/2;end命令文件my.m：

x=[1:3];y=[1;2;3];

examp(x)

examp(x,y')examp(x,y,3)11.1.4函數(shù)句柄函數(shù)句柄可以實現(xiàn)對函數(shù)的間接操作，可以通過將函數(shù)句柄傳遞給其他函數(shù)實現(xiàn)對函數(shù)的操作，也可以將函數(shù)句柄保存在變量中，留待以后調(diào)用操作。函數(shù)句柄的創(chuàng)建格式如下：

fhandle=@functionname其中fhandle為創(chuàng)建的函數(shù)functionname的函數(shù)句柄。

若要保存函數(shù)句柄，可以使用單元數(shù)組，如下：

trigFun={@sin,@cos,@tan};通過函數(shù)句柄實現(xiàn)對函數(shù)的間接調(diào)用，其調(diào)用格式與直接調(diào)用函數(shù)的格式相同：

fhandle(arg1,arg2,...,argn)其中fhandle

為函數(shù)句柄。例5：函數(shù)句柄操作。

>>trigFun={@sin,@cos,@tan};>>plot(trigFun{2}(-pi:0.01:pi))函數(shù)句柄的操作

11.1.5匿名函數(shù)匿名函數(shù)提供了一種創(chuàng)建簡單程序的方法，可以使用戶不必每次都編寫M文件，可以在命令窗口或其他任意M文件和腳本文件中使用。格式為：

fhandle=@(arglist)expr其中fhandle為該函數(shù)創(chuàng)建的函數(shù)句柄；@符號用于創(chuàng)建函數(shù)句柄；arglist為用逗號分隔的參數(shù)列表；expr為函數(shù)主體，一般為表達式。11.1.6主函數(shù)通常M文件中的第一個函數(shù)為主函數(shù)，主函數(shù)之后可以是任意數(shù)量的子函數(shù)，它們可以作為主程序的子程序。一般來說，主函數(shù)可被該文件之外的其他函數(shù)調(diào)用，而子函數(shù)只能被該文件內(nèi)的函數(shù)調(diào)用。在命令窗口或M文件種只能調(diào)用主函數(shù)，調(diào)用的時候是通過存儲該函數(shù)的M文件名進行。11.1.7子函數(shù)與其他語言一樣，在MATLAB7語言中也可以很方便地定義子函數(shù)，用來擴充函數(shù)的功能。在函數(shù)文件中題頭定義的函數(shù)為主函數(shù)，而在函數(shù)體內(nèi)定義的其他函數(shù)都被視為子函數(shù)。每個子函數(shù)以函數(shù)定義語句開頭，直至下一個函數(shù)的定義或文件的結(jié)尾。子函數(shù)只能為主函數(shù)或同一主函數(shù)下的其他子函數(shù)所使用。11.1.8嵌套函數(shù)

一個函數(shù)內(nèi)部可以定義其他的函數(shù)，這種內(nèi)部的函數(shù)稱作嵌套函數(shù)。定義嵌套函數(shù)時，只要在一個函數(shù)內(nèi)部直接定義嵌套函數(shù)即可。注意：當(dāng)一個M文件中存在嵌套函數(shù)時，該文件內(nèi)的所有函數(shù)必須以end結(jié)尾。例6：嵌套函數(shù)的結(jié)構(gòu)

functionx=A(p1,p2)...functiony=B(p3)...end...end每個函數(shù)中可以嵌套多個函數(shù)。11.1.9私有函數(shù)這類函數(shù)位于名為“private”的子文件夾中，只能被上一級文件夾中的函數(shù)或者這些函數(shù)所調(diào)用的M文件調(diào)用。如當(dāng)前文件夾為math，其中包含private文件夾，則private中的函數(shù)只能被math根目錄下的函數(shù)及這些函數(shù)調(diào)用的M文件調(diào)用。用戶可開發(fā)自己的函數(shù)庫，其名稱可以與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)M函數(shù)庫名稱相同，而不必?fù)?dān)心在函數(shù)調(diào)用時發(fā)生沖突，因為MATLAB首先查找私有函數(shù)，再查找標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。11.1.10重載函數(shù)函數(shù)重載為程序編寫和用戶調(diào)用都提供了很大的方便。函數(shù)重載允許多個函數(shù)使用相同的函數(shù)名，不同的輸入?yún)?shù)類型。在函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)的情況自動選擇相應(yīng)的函數(shù)執(zhí)行。11.2程序的調(diào)試和優(yōu)化11.2.1程序的調(diào)試程序的錯誤種類錯誤的識別和程序調(diào)試

11.2.2程序的優(yōu)化程序優(yōu)劣的分析程序優(yōu)化的技巧有效地使用內(nèi)存11.2.1程序的調(diào)試

程序的錯誤種類在MATLAB的表達式中存在兩種類型的錯誤：(1)語法錯誤語法錯誤發(fā)生在M文件程序代碼的生成過程中，一般是由函數(shù)參數(shù)輸入類型有誤或是矩陣運算階數(shù)不符等引起。(2)運行錯誤運行錯誤一般指在程序運行過程中，出現(xiàn)溢出或是死循環(huán)等異?，F(xiàn)象。11.2.1程序的調(diào)試

錯誤的識別和程序調(diào)試錯誤識別函數(shù)及其功能11.2.1程序的調(diào)試

錯誤的識別和程序調(diào)試程序斷點的設(shè)置11.2.2程序的優(yōu)化

程序優(yōu)劣的分析在MATLAB7語言中，使用profile函數(shù)以及計時函數(shù)tic和toc來分析程序中各個部分的耗時情況，從而幫助用戶找出程序中需要改進的地方。其中profile在計算相對耗時以及查找文件執(zhí)行過程中瓶頸問題時更為有效，而tic和toc函數(shù)在計算絕對耗時時更為有效。

11.2.2程序的優(yōu)化

程序優(yōu)化的技