Matlab編程入門-下課件

專題三Matlab編程入門(2)2023/7/221Matlab編程入門

Matlab

編程簡介

Matlab作為一種廣泛應用于科學計算的工具軟件，不僅具有強大的數(shù)值計算、符號計算、矩陣運算能力和豐富的繪圖功能，同時也具有和C、FORTRAN

等高級語言一樣進行程序設計。在Matlab

程序設計中，要充分利用Matlab數(shù)據(jù)結構的特點，提高編程效率。利用Matlab

的程序控制功能，可以將有關Matlab

命令編成程序存儲在一個文件中（M

文件），然后在命令窗口中運行該文件，Matlab

就會自動依次執(zhí)行文件中的命令，直到全部命令執(zhí)行完畢。2023/7/222中國計量學院理學院lxy

M文件是由若干Matlab命令組合在一起構成的，它可以完成某些操作，也可以實現(xiàn)某種算法。

M文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：

Script：腳本文件/命令文件

Function：函數(shù)文件M文件

M

文件以.m

為擴展名。2023/7/223中國計量學院理學院lxyM文件的建立與打開新建一個M文件菜單操作(FileNewM-File

)命令操作

(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)打開已有的M文件菜單操作

(FileOpen

)命令操作(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)雙擊M

文件2023/7/224中國計量學院理學院lxy在命令窗口中輸入f2cs，即可執(zhí)行該M

文件。例：編寫一個腳本文件將華氏溫度轉化為攝氏溫度腳本文件舉例clear;%清除當前工作空間中的變量f=input('PleaseinputFahrenheittemperature:');c=5*(f-32)/9;fprintf('Thecentigradetemperatureis%g\n',c);新建一個M

文件

f2cs.m，內(nèi)容如下：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。2023/7/225中國計量學院理學院lxy一個完整的函數(shù)M文件的結構為：functionf=fact(n)函數(shù)定義語句%Computeafactorialvalue.H1行%FACT(N)returnsthefactorialofN,幫助文本%usuallydenotedbyN!%Putsimply,FACT(N)isPROD(1:N).注釋語句f=prod(1:n);函數(shù)體函數(shù)定義語句只在函數(shù)文件中存在，定義函數(shù)名稱、輸入輸出參數(shù)的數(shù)量和順序。函數(shù)定義語句的格式為：functiony=fact(x)。M文本文件介紹2023/7/226中國計量學院理學院lxyM文本文件介紹一個一般的腳本M文件%scriptm-:calculatethevolumeand

surfaceareaofacolumer=1;%theradiusofthecolumeh=1;%thehightofthecolumes=2*r*pi*h+2*pi*r^2;%calculatethesurfaceareav=pi*r^2*h;%calculatethevolumedisp('Thesurfaceareaofthecolumeis:'),disp(s);disp('Thevolumeofthecolumeis:'),disp(v);2023/7/227中國計量學院理學院lxy關系運算<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于比較大小，如果結論是真則返回1，否則返回0注意==與=

的區(qū)別關系操作符能用來比較兩個同樣大小的數(shù)組，或用來比較一個數(shù)組和一個標量，在后一種情況，標量和數(shù)組中的每一個元素相比較，比較結果與數(shù)組大小一樣。關系運算符2023/7/228中國計量學院理學院lxy例：關系運算舉例>>

2+2==4>>

2>3>>

A=[135;206];>>

B=[310;246];>>

A>=B>>

x=[50;42];>>

x<42023/7/229中國計量學院理學院lxy&與(ElementwiseAND)|或(ElementwiseOR)~非xor(x,y)異或邏輯運算邏輯運算符A

&

B

等價于and(A,B)A

|

B

等價于or(A,B)

~

A

等價于not(A)2023/7/2210中國計量學院理學院lxy括號冪，點冪正號，符號，邏輯非乘，除，點乘，點除加，減冒號運算關系運算&|&&||運算優(yōu)先級高低2023/7/2211中國計量學院理學院lxy程序控制結構有三種：順序結構、選擇結構和循環(huán)結構。任何復雜的程序都由這三種基本結構組成。順序結構M文件控制流按排列順序依次執(zhí)行各條語句，直到程序的最后。這是最簡單的一種程序結構，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計算或處理等。2023/7/2212中國計量學院理學院lxy例：A=input('PleaseinputA:')數(shù)據(jù)的輸入：inputA=input(提示信息)其中提示信息為字符串，該命令要求用戶輸入A

的值(可以是數(shù)或字符串)數(shù)據(jù)輸入inputA=input(提示信息,'s')注：此時輸入的字符串不要加單引號！如果是輸入字符串，也可以使用下面的方法name=input('What''syourname?','s')例：2023/7/2213中國計量學院理學院lxydisp(X)輸出變量X的值，可以是數(shù)值矩陣或字符串>>

B=[123;456;789];>>

disp(B)數(shù)據(jù)輸出disp數(shù)據(jù)的輸出：disp>>

A='Hello,Tom!';>>

disp(A)例：2023/7/2214中國計量學院理學院lxy數(shù)據(jù)輸出fprintffprintf(fid,format,variables)按指定的格式將變量的值輸出到指定的文件數(shù)據(jù)的輸出：fprintf

fid

為文件句柄，若缺省，則將變量的值輸出到屏幕上

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)

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)

%%

(百分號)

2023/7/2215中國計量學院理學院lxy數(shù)據(jù)輸出fprintf>>

a='Hello';b=2.4;c=100*pi;>>

fprintf('a=%s,b=%f,c=%e\n',a,b,c)例：

format

中的輸出格式要與輸出變量一一對應

可以沒有輸出變量>>

fprintf('

TodayisMonday\n')例：2023/7/2216中國計量學院理學院lxypause

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，以秒為單位；若缺省，則將暫停程序，直到用戶按任意鍵后繼續(xù)

pauseoff

屏蔽程序中所有

pause

的作用

pauseon

打開

pause

的作用2023/7/2217中國計量學院理學院lxy定義函數(shù)m文件MATLAB的內(nèi)部函數(shù)是有限的，有時為了研究某一個函數(shù)的各種性態(tài)，需要為MATLAB定義新函數(shù)，為此必須編寫函數(shù)文件.定義函數(shù)的m文件有特殊的格式要求：第一行必須是一特殊字符function開始，格式為：

function因變量名=函數(shù)名（自變量名）（函數(shù)體）2023/7/2218中國計量學院理學院lxy例：定義函數(shù)z=100(y-x2)2+(1-x)2functionz=fun(x,y)1.建立M文件：fun.m2.可以直接使用函數(shù)fun.m例如：計算fun(1,2),只需在Matlab命令窗口鍵入命令：x=1,y=2fun(x)z=100*(y-x^2)^2+(1-x)^2;2023/7/2219中國計量學院理學院lxy選擇結構是根據(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)選擇結構的語句有if

語句和switch

語句。選擇結構2023/7/2220中國計量學院理學院lxy單分支結構ifexpression

（條件）

statements（語句組）endif條件語句ifexpression（條件）

statements1（語句組1）else

statements2（語句組2）end雙分支結構2023/7/2221中國計量學院理學院lxyifexpression1（條件1）

statements1（語句組1）elseifexpression2（條件2）

statements2（語句組2）......

elseifexpressionm（條件m）

statementsm（語句組m）else

statements（語句組）end多分支結構if條件語句P141Eg.07-062023/7/2222中國計量學院理學院lxy根據(jù)表達式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語句。switchexpression（表達式）casevalue1（表達式1）

statement1（語句組1）casevalue2（表達式2）

statement2（語句組2）......casevaluem

（表達式m）

statementm（語句組m）otherwise

statement（語句組）endswitch語句2023/7/2223中國計量學院理學院lxy

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，當比較結果為真時，就執(zhí)行相應的語句組，然后跳出switch結構。

switch后面的表達式expression的值可以是一個標量或字符串。switch語句

otherwise指令可以不出現(xiàn)。如果所有的比較結果都為假，則執(zhí)行otherwise后面的語句組，然后跳出switch結構。2023/7/2224中國計量學院理學院lxy例：利用分支語句編寫條件判斷程序，實現(xiàn)任意底對數(shù)的計算。switch舉例分析：

Matlab中只提供了有限底的對數(shù)函數(shù)。P143Eg.07-072023/7/2225中國計量學院理學院lxy循環(huán)結構

for語句和while語句循環(huán)結構2023/7/2226中國計量學院理學院lxyforvariable=expression

statement（循環(huán)體）end循環(huán)變量

表達式expression

可以是行向量，也可以是矩陣for循環(huán)clear;y=0;n=100;fork=1:n

y=y+1/(2*k-1);end例：已知，當n=100時，求y的值！！不能在for循環(huán)體內(nèi)改變循環(huán)變量的值！！2023/7/2227中國計量學院理學院lxy循環(huán)語句可以嵌套使用while循環(huán)whileexpression（條件）

statement（循環(huán)體）end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)。2023/7/2228中國計量學院理學院lxy這個例子給出了計算eps

的一種方法。這里我們用大寫EPS，因此系統(tǒng)中eps

的值不會被覆蓋。當EPS=eps

時，條件仍成立；而當EPS=eps/2

時，條件為假，退出循環(huán)，所以最后應有EPS=eps/2。num

用來記錄循環(huán)次數(shù)。計算Matlab

中eps

值while循環(huán)舉例num=0;EPS=1;while(1+EPS)>1EPS=EPS/2;num=num+1;end2023/7/2229中國計量學院理學院lxy

break

和

continue

break

語句用于終止循環(huán)的執(zhí)行，即跳出最內(nèi)層循環(huán)

continue

語句用于結束本次循環(huán)，進行下一次循環(huán)

break

和continue

一般與if

語句配合使用其它流控制語句

return

return

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。2023/7/2230中國計量學院理學院lxy首先由計算機隨機產(chǎn)生一個[1,100]之間的一個整數(shù)，然后由用戶猜測所產(chǎn)生的這個數(shù)。根據(jù)用戶猜測的情況給出不同的提示，如果猜測的數(shù)大于產(chǎn)生的數(shù)，則顯示High，小于則顯示

Low，等于則顯示Youwon！，同時退出游戲。用戶最多有7次機會。程序示例猜數(shù)游戲2023/7/2231中國計量學院理學院lxy程序示例數(shù)論中的一個有趣問題：任取一個正整數(shù)，如果是偶數(shù)，用2除，如果是奇數(shù)，用3乘再加1，反復這個過程，直到所得到的數(shù)為1。問：是否存在使該過程永不中止的整數(shù)？2023/7/2232中國計量學院理學院lxywhile

1

n=input('Pleaseentern(nonpositivequit):');

if

n<=0,

break;endnt=n;

while

n>1

if

rem(n,2)==0

n=n/2;

else

n=3*n+1;

end

fprintf('\nn=%d',n);

end

fprintf('\nn=%disnotweneed!continue...\n',nt);end程序示例2023/7/2233中國計量學院理學院lxy函數(shù)變量局部變量全局變量永久變量2023/7/2234中國計量學院理學院lxy局部變量每個函數(shù)都有自己的局部變量，這些變量存儲在該函數(shù)獨立的工作區(qū)中，與其他函數(shù)的變量及主工作區(qū)中的變量分開存儲。當函數(shù)調(diào)用結束時，這些變量隨之刪除，不保存在內(nèi)存中。在函數(shù)中，變量默認為局部變量。2023/7/2235中國計量學院理學院lxy全局變量與局部變量不同，全局變量可以在定義該變量的全部工作區(qū)中有效。當在一個工作區(qū)內(nèi)改變該變量的值時，該變量在其他工作區(qū)中的變量同時改變。任何函數(shù)如果需要使用全局變量，則必須首先聲明，聲明格式為：global變量名1變量名22023/7/2236中國計量學院理學院lxy永久變量除局部變量和全局變量外，MATLAB中還有一種變量類型為永久變量。永久變量的特點為：只能在M文件內(nèi)部定義；只有該變量從屬的函數(shù)能夠訪問該變量；當函數(shù)運行結束時，該變量的值保留在內(nèi)存中，因此當該函數(shù)再次被調(diào)用時，可以再次利用這些變量。永久變量的定義方法為：persistent變量名1變量名2。2023/7/2237中國計量學院理學院lxy程序示例%ex4global.mclear;globalaba=1;b=3;y=mysquaresum(a,b);fprintf('a=%g,b=%g\n',a,b);z=myproduct(a,b);fprintf('a=%g,b=%g\n',a,b);%mysquaresum.mfunctionsquare_sum=mysquaresum(x,y)square_sum=x^2+y^2;a=x+y;%myproduct.mfunctionproduct=myproduct(x,y)globalaproduct=x*y;a=x+y;2023/7/2238中國計量學院理學院lxy2023/7/2239中國計量學院理學院lxy補充1函數(shù)類型1匿名函數(shù)2主函數(shù)3子函數(shù)4嵌套函數(shù)5私有函數(shù)6重載函數(shù)2023/7/2240中國計量學院理學院lxy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，使用它用戶可以不必每次都編寫M文件。用戶可以在MATLAB的命令窗口或是其他任意M文件和腳本文件中使用匿名函數(shù)。

匿名函數(shù)的格式為：fhandle=@(arglist)expr

其中fhandle是為該函數(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，為MATLAB表達式。P149Eg.07-132023/7/2241中國計量學院理學院lxyfunction

printyh(n)%打印楊輝三角形,本函數(shù)沒有輸出參數(shù)yh=1;disp(yh);ifn==1,return;endyh=[1,1];disp(yh);fork=3:nyh_old=yh;k2=ceil(