第03講-MATLAB的控制語句和繪圖功能

1.3MATLAB的控制語句

MATLAB是一個功能極強的高度集成化程序設計語言，它具備一般程序設計語言的基本語句結(jié)構，并且它的功能更強，由它編寫出來的程序結(jié)構簡單，可讀性強。和其它高級語言一樣，MATLAB也提供了條件轉(zhuǎn)移語句、循環(huán)語句等一些常用的控制語句，從而使得MATLAB語言的編程顯得十分靈活。11.3.1循環(huán)語句

在實際計算中，經(jīng)常會遇到許多有規(guī)律的重復計算，此時就要根據(jù)循環(huán)條件對某些語句重復執(zhí)行。MATLAB中可以使用兩種循環(huán)語句：for語句和while語句2for循環(huán)語句for語句的基本格式為：

for循環(huán)變量＝表達式1：表達式3：表達式2

循環(huán)語句組

end其中，循環(huán)變量可以取做任何MATLAB變量。首先將循環(huán)變量的初值賦成表達式1的值，判斷若循環(huán)變量的值介于表達式1和表達式2的值之間，則執(zhí)行循環(huán)體中的語句，否則結(jié)束循環(huán)語句的執(zhí)行。執(zhí)行完一次循環(huán)體中的語句之后，則會將循環(huán)變量自增一個表達式3的值，然后再判斷循環(huán)變量是否介于表達式1和表達式2之間，如果滿足就再執(zhí)行循環(huán)體語句直至不滿足為止。這時將結(jié)束循環(huán)語句的執(zhí)行，而繼續(xù)執(zhí)行后面的語句。如果表達式3的值為1，則可省略表達式3。3例1-3求的值。解MABLAB程序如下：%ex1_3.mmysum=0;fori=1:100

mysum=mysum+i;endmysum運行結(jié)果顯示：mysun=50504例：利用for循環(huán)求1！+2！+3！+

+5！的值解MABLAB程序如下:sum=0;fori=1:5pdr=1;fork=1:i

pdr=pdr*k;end

sum=sum+pdr;endsum運行結(jié)果顯示:sum=1535

while循環(huán)語句將循環(huán)體中的語句循環(huán)執(zhí)行不定次數(shù)。其基本格式為：

while表達式循環(huán)體語句

end其中，表達式一般是由邏輯運算和關系運算組成的，以判斷循環(huán)的進行和停止。若表達式的值非0（邏輯為真），則執(zhí)行循環(huán)體語句；執(zhí)行后再判斷表達式是否仍然成立，若不成立，則跳出循環(huán)，向下繼續(xù)執(zhí)行。While循環(huán)語句6例：用while循環(huán)語句求1~100間整數(shù)的和。

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

運行結(jié)果顯示：

sum=50507

MATLAB提供的循環(huán)語句for和while是允許多級嵌套的，而且它們之間也允許相互嵌套，這和C語言等高級程序設計語言是一致的。81.3.2程序流控制語句

在程序設計語言中，經(jīng)常會遇到提前終止循環(huán)、跳出子程序、顯示執(zhí)行過程等，此時就要用到以下控制程序流命令。1.echo命令：顯示其后執(zhí)行的M文件的指令。一般來說當一個M文件運行時，文件中的命令不在屏幕上顯示出來；而利用echo命令可以使M文件在運行時把其中的命令顯示在工作空間中，這對于調(diào)試、演示等很有用。9程序流控制語句

2.break命令:中斷for,while循環(huán)語句的執(zhí)行、強行跳出，在嵌套循環(huán)結(jié)構中，當滿足某種條件時，break從最里層循環(huán)退出?？煞乐顾姥h(huán)。（跳一層）

3.continue命令：中斷for,while循環(huán)語句的執(zhí)行，進行下一次循環(huán)判斷。（跳一次）4.pause命令:暫停，等待用戶響應?？闪頜文件執(zhí)行暫停，并在按任一鍵后繼續(xù)執(zhí)行。5.return命令：返回調(diào)用它的函數(shù)處繼續(xù)運行。101.3.3條件轉(zhuǎn)移語句

MATLAB提供的條件轉(zhuǎn)移語句是由if引導的，其基本格式分為以下幾種：

1、if條件式條件塊語句組

end其中，

條件式一般是由邏輯運算和關系運算組成的。當給出的條件式成立時，則執(zhí)行該條件塊結(jié)構中的語句內(nèi)容，執(zhí)行完之后繼續(xù)向下執(zhí)行，若條件不成立，則跳出條件塊而直接向下執(zhí)行。11例1-4：求滿足的最小m值。解：MATLAB程序如下：%ex1_4.mmysum=0;form=1:1000

mysum=mysum+m;ifmysum>1000break;endendm運行結(jié)果顯示：m=45122、if表達式語句1else

語句2end其中，表達式一般是由邏輯運算和關系運算式組成的。133、多分支結(jié)構

if表達式1

語句1elseif表達式2

語句2elseif表達式3

語句3

···

else

語句nend14例：寫賦值程序：

fori=1:5

x=input('pleaseinputx=');ifx>=1y=10

elseifx>-1&x<1y=0elsey=-10endend154、switch語句（開關結(jié)構）其語句格式為：

switch開關表達式

case表達式1

語句組1case表達式2

語句組2……case表達式m

語句組motherwise

語句組m+1end當開關表達式的值等于表達式1時，執(zhí)行語句組1,執(zhí)行完后跳出，…，否則執(zhí)行語句組m+1。在執(zhí)行過程中，只有一個case命令被執(zhí)行。當執(zhí)行完命令后，程序就跳出分支結(jié)構，執(zhí)行end后面的命令。16例：t=-pi:0.1:pi;trigname=input('Inputtrigfunctionsname:')switchtrignamecase'sin'plot(t,sin(t))case'cos'plot(t,cos(t))otherwisebreak%終止，跳出switch語句end注意,這里使用了break命令，其作用就是中止并跳出上一級的過程。17１.4MATLAB的繪圖功能

MATLAB被控制界廣泛接受的另一個重要原因是，它提供了十分方便的一系列繪圖命令。例如，線性坐標、對數(shù)坐標、半對數(shù)坐標及極坐標等命令，它還允許用戶同時打開若干圖形窗口，對圖形標注文字說明等，它使得圖形繪制和處理等復雜工作變得簡單得令人難以置信。181.4.1

二維圖形1．基本形式

MATLAB最基本的繪圖函數(shù)為plot()。如果y是一個n維向量，那么plot(y)繪制一個y元素和y元素排列序號1，2，…,n之間關系的線性坐標圖。例如>>y=[00.480.8410.910.60.14];>>plot(y)則顯示如圖1-2所示曲線。19如果x和y是兩個等長向量，那么plot(x,y)將繪制一條x和y的之間關系的線性坐標圖。例如>>x=0:0.1:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)則顯示如圖1-3所示曲線。

圖1-2圖1-3202．多重線型在同一圖形中可以繪制多重線型，基本命令格式為

plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn)

以上命令可將x1對y1，x2對y2,…,xn對yn的圖形繪制在一個圖形中，而且分別采用不同的顏色或線型。例如以下命令可顯示如圖1-4所示曲線。21圖1-4>>x=0:0.1:2*pi;plot(x,sin(x),x,cos(x))223.圖形修飾及文本標注

MATLAB中對于同一圖形中的多重線，不僅可分別定義其線型，而且可分別選擇其顏色，帶有選項的曲線繪制命令的調(diào)用格式為plot(x1,y1,選項，x2,y2,選項2,…,xn,yn,選項n)其中x1,x2,…,xn為x軸變量，y1,y2,…,yn為y軸變量，選項如下表1-6所示。23選項意義選項意義-實線.用點號繪制各數(shù)據(jù)點--虛線x叉號線繪制各數(shù)據(jù)點-.點劃線。圓圈線繪制各數(shù)據(jù)點：點線*星號線繪制各數(shù)據(jù)點y黃色g綠m洋紅色b藍c青色w白r紅k黑表1-6MATLAB的繪圖命令的各種選項24上表中的線型和顏色選項可以同時使用，例如>>x=0:0.1:2*pi;>>plot(x,sin(x),'-g',x,cos(x),'-.r')

25繪制完曲線后，MATLAB還允許用戶使用它提供的特殊繪圖函數(shù)來對屏幕上已有的圖形加注釋、題頭或坐標網(wǎng)格。這些函數(shù)為：

title——給圖形加標題

xlable——給x軸加標注

ylable——給y軸加標注

text——在圖形指定位置加標注

gtext——將標注加到圖形任意位置

gridon(off)——打開、關閉坐標網(wǎng)格線

legend——添加圖例

axis——控制坐標軸的刻度26例：t=0:0.1:10;y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,'r',t,y2,'b--');x=[1.7*pi;1.6*pi];y=[-0.3;0.8];s=['sin(t)';'cos(t)'];text(x,y,s);title('正弦和余弦曲線');legend('正弦','余弦')xlabel('時間t'),ylabel('正弦、余弦')gridaxissquare2728盡管MATLAB可以自動根據(jù)要繪制曲線數(shù)據(jù)的范圍選擇合適的坐標系，使得曲線能夠盡可能清晰地顯示出來，但是，如果覺得自動選擇的坐標還不合適時，還可以用手動的方式來選擇新的坐標系。axis的用法有：

axis([xmin

xmax

ymin

ymax])——用行向量中給出的值設定坐標軸的最小值和最大值。如：axis([-2205])

axison(off)

———顯示和關閉坐標軸的標記、標志。

axissquare——將坐標軸設置為橫:縱=1:129用gtext()命令可以在圖形中的任意位置加上文本說明，可以用鼠標來對要添加的文本字符串定位。如：在MATLAB的工作空間中鍵入下列命令>>gtext('sin(x)')

那么在圖中，將會出現(xiàn)一個十字叉，用鼠標拖動它到添加文本的位置，單擊鼠標，gtext()命令中的文本字符串sin(x)就自動添加到指定的位置。304.圖形控制

MATLAB允許將一個圖形窗口分割成n×m部分，對每一部分可以用不同的坐標系單獨繪制圖形，窗口分割命令的調(diào)用格式為

subplot(n,m,k)其中：n,m分別表示將這個圖形窗口分割的行列數(shù)，k表示繪圖序號，按從左至右，從上至下排列。例如想將窗口分割成4×3個部分，則右下角的代號為12，MATLAB最多允許9×9的分割。

31t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=cos(t);y2=sin(t+0.5);subplot(3,1,1);plot(t,y)subplot(3,1,2);plot(t,y1)subplot(3,1,3);plot(t,y2)32另外，MATLAB還提供了清除圖形窗口命令clg、保持當前窗口的圖形命令hold、放大和縮小窗口命令zoom等。335.特殊坐標圖形除了基本的繪圖命令plot()外，MATLAB還允許繪制極坐標曲線、對數(shù)坐標曲線、條形圖和階梯圖等。極坐標曲線繪制函數(shù)的調(diào)用格式：polar(theta,rho,選項)其中：theta和rho分別為長度相同的角度向量和幅值向量。選項的內(nèi)容和plot()函數(shù)的基本一致，是字符串，用來控制圖形的線型。

34例：繪制半徑為

2的漸開線。

rhe=2;theta=0:pi/20:4*pi;rho=rhe+theta*rhe;polar(theta,rho,'r')35對數(shù)和半對數(shù)曲線繪制函數(shù)的調(diào)用格式分別為：semilogx(x,y,選項)semilogy(x,y,選項)loglog(x,y,選項)即：semilogx()僅對橫坐標進行對數(shù)變換，而縱坐標仍保持線性坐標；而semilogy()只對縱坐標進行對數(shù)變換，而橫坐標仍保持線性坐標；loglog()則分別對橫縱坐標都進行對數(shù)變換（最終得出全對數(shù)坐標的曲線來）。選項的定義與plot()函數(shù)的完全一致。對數(shù)坐標是指以10為底的對數(shù)坐標。36例：繪制正弦函數(shù)的對數(shù)坐標曲線。

t=0.1:0.1:3*pi;y=sin(t);figure(1)semilogx(t,y)gridon%為圖形窗口添加網(wǎng)格

figure(2)semilogy(t,y)figure(3)loglog(t,y)gridon37例：將一個周期內(nèi)的正弦值利用bar()函數(shù)繪制出來。解：

MATLAB程序：

t=0:0.2:2*pi;y=sin(t);bar(t,y);axis([0,2*pi