第七讲 matlab的程序设计 —— matlab语言称为第四代编程语言，程序简洁、可读性很强而且调试十分容易。

m文件简介 用户如想灵活应用matlab去解决实际问题，充分调用matlab的科学技术资源，就需要编辑m文件 包含matlab语言代码的文件称为m文件，其扩展名为m。 编辑m文件可使用各种文本编辑器。

一、matlab的工作模式 指令驱动模式  通常matlab以指令驱动模式工作，即在matlab 窗口下当用户输入单行指令时，matlab 立即处理这条指令，并显示结果，这就是matlab命令行方式。  命令行操作时，matlab窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句。

例如： x1=0:10 x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2=0:3:11 x2 = 0 3 6 9 x3=11.5:-3:0 x3 = 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000

x1=0:10,x2=0:3:11,x3=11.5:-3:0 x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2 = 0 3 6 9 x3 = 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000 在matlab窗口输入数据和命令进行计算时，当处理复杂问题和大量数据时是不方便的。因此应编辑m文件。

m文件模式 命令行方式程序可读性差，而且不能存储，对于复杂的问题，应编写成能存储的程序文件。 将matlab语句构成的程序存储成以m为扩展名的文件，然后再执行该程序文件，这种工作模式称为程序文件模式。 程序文件不能在指令窗口下建立，因为指令窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句。

二、m文件的创建 m文件的类型是普通的文本文件，我们可以使用系统认可的文本文件编辑器来建立m文件。如dos下的edit，windows的记事本和word等。 具体的创建方法： 在matlab命令窗 口点击file 菜单 new  m-file

2. 点击file — Save Workspace As 将工作空间中的内容存入文件。 3. !edit —— 用dos 下edit 编辑器编制m文件。 4. edit —— 用matlab自带的编辑器编制m文件。 5. word —— 用word编辑m文件。 m文件编辑器的设定 m文件编辑器可自己设定，设定方法是matlab命令窗口 options 菜单下点击 Edit Preference 选定m文件编辑器。

m文件编辑器缺省设置是 c:\windows\notepad.exe 还可设成：c:\windows\write.exe c:\windows\command\edit.com c:\program file\office\winword.exe 注意：所创建的m文件必须纳入matlab搜索路 径后，才能在matlab命令窗口运行。

matlab搜索路径的设置 matlab 缺省路径是c:\matlab\bin 1. cd c:\myfile 2. path(path,'c:\myfile') 3. 打开matlabrc.m文件，将c:\myfile加上即可。 4. 用pathtool路径浏览器设定当前目录。

三、matlab文件的类型 数据文件 .mat mat文件是matlab以标准二进制格式保存的数据文件，可将工作空间中有用的数据变量保存下来。 mat文件的生成和调用是由函数save和load完成的。 例如：load gatlin image(X)

colormap(gray)；axis equal; axis('off')

命令文件实际上是一串指令的集合，与在命令窗口逐行执行文件中的所有指令，其结果是一样的。没有输入输出参数。 2. m文件 m文件的语法类似于c语言，但又有其自身特点。它只是一个简单的ASCII码文本文件，执行程序时逐行解释运行程序，matlab是解释性的编程语言。 m文件有两类独立的m文件 — 称命令文件 可调用m文件 — 称函数文件 (1). 命令文件 — 简单的m文件 命令文件实际上是一串指令的集合，与在命令窗口逐行执行文件中的所有指令，其结果是一样的。没有输入输出参数。

命令文件包括两部分：注释文件和程序文件 %RANK Number of linearly independent rows or columns. % K = RANK(X) is the number of singular values of X % that are larger than MAX(SIZE(X)) * NORM(X) * EPS. % K = RANK(X,tol) is the number of singular values of X that % are larger than tol. % Copyright (c) 1984-94 by The MathWorks, Inc. s = svd(x); if (nargin == 1) tol = max(size(x)) * max(s) * eps; end r = sum(s > tol); 程序部分

(2).matlab内置函数文件 matlab自定义的函数文件称内置函数文件 调用内置函数的方法：使用函数名并给出相应的入口、出口参数即可。 例如：sin.m函数——用type sin查不到。 调用格式：y=sin(2*x) 实际应用中： x=0:2*pi/180:2*pi; y=sin(2*x) plot(x,y)

(3). 函数m文件— 需要输入变量，返回输出变量 又如 sqrt(x) —— 求x的平方根 abs(x)—— 求x的绝对值 det(a)—— 求行列式的值 等等。matlab拥有大量的内置数学函数，供我们在数值运算和符号运算中调用。 (3). 函数m文件— 需要输入变量，返回输出变量 matlab用户可以根据需要编辑自己的m文件，它们可以像库函数一样方便的调用，从而极大地扩展了matlab 的能力。

对于某一类特殊问题，如创建了许多m函数文件，则可形成新的工具箱。 这种用matlab语言创建定义新的matlab函数的功能，正体现了matlab语言强大的扩展功能。

函数m文件的格式： function 返回变量=函数名（输入变量） 注释说明语句段 程序语句段 特定规则： 函数m文件第一行必须以单词function作为引导词，必须遵循如下形式： function <因变量>=<函数名>(<自变量>) m文件的文件名必须是<函数名> .m。 程序中的变量均为局部变量，不保存在工作空间中。 其变量只在函数运行期间有效。

(4). 系统文件——s函数 用于描述系统运动的专用函数，是特殊的 m 文件。 s 函数有3类：  由simulink结构图自动创建  可用c语言程序设计mex文件直接定义  用函数m文件编写s函数一旦创建，即可在框图中使用，也可在文件中调用。

[sys, x0]=sfunction( t, x, u, flag) S函数与函数m文件类似，只是输入、输出变量是限定的。 用户定义的系统 当前输入值 状态初值 系统状态 当前时刻 标志量 当前状态值

(4). 函数句柄 函数句柄是matlab6特有的语言结构，其优点： 方便地实现函数间互相调用 兼容函数加载的所有方式 拓宽子函数包括局部函数的使用范围 提高函数调用的可靠性 减少程序设计中的冗余 提高重复执行的效率 数组、结构数组、细胞型数组结合定义数据

函数句柄的创建和显示 定义函数句柄的定义只需在提示符@后添加相应函数的函数名 f_h=@plot f_h = @plot 函数句柄的内容通过functions显示 functions(f_h)

ans = function: 'plot' type: 'overloaded' file: 'MATLAB built-in function' methods: [1x1 struct]

matlab的函数类型 simple —— 未加载的内部函数、m文件 overloaded ——加载的内部函数、m文件 subfunction —— 子函数 constructor —— matlab类的创建函数 private —— 局部函数

函数句柄的调用和操作 可通过函数feval进行函数句柄的调用 feval(函数句柄） f_h1=@peaks feval(f_h1) f_h=@plot feval(f_h,0:10,0:10)

函数句柄与函数名字符串转换 func2str —— 函数名字符串转换函数句柄 funh=str2func('det') funh = @det str2func —— 函数句柄转换函数名字符串 func2str(funh) ans = det

四、matlab的程序结构 (1).顺序结构 —— 依次顺序执行程序的各条语句 (2).循环结构 —— 被重复执行的一组语句，循环是计算机解决问题的主要手段。 循环语句主要有：  for — end

sum = 153 语法为： for i = 表达式 （表达式为一个向量） 可执行语句 end pdr=1; for k=1:i pdr=pdr*k; sum=sum+pdr; sum = 153

while循环将循环体中的语句循环执行不定次数。 语法为：while 表达式 循环体语句 end 表达式一般是由逻辑运算和关系运算以及一般运算组成的，以判断循环的进行和停止；只要表达式的值 非0，继续循环；直到表达式值为0，循环停止。

例：用while循环求1~100间整数的和 sum=0; i=1; while i<=100 sum=sum+i; i=i+1; end sum sum = 5050

(3). 分支结构——根据一定条件来执行的各条语 句。 if — else — end语句有3种形式  if 表达式 执行语句 end  if 表达式 ——— 是 语句1 else ———— 否 语句2

 if 表达式1 ——— 多分支 语句1 elseif 表达式2 语句2 elseif 表达式3 语句3 · else 语句n end 这种结构实现了一种多路选择，比较复杂。可替代一般高级语言中的switch-case-end语句

关系操作符 >, < ,<=, >=, = =, ~= 等 逻辑操作符 &，| ， ~等 在条件表达式中，通常都是由 关系操作符 >, < ,<=, >=, = =, ~= 等 逻辑操作符 &，| ， ~等 逻辑函数：isequal —— 若是相等则为真 isempty ——若是空矩阵则为真 isstr —— 若是字符串则为真 例：编写m函数，计算函数值 x (x<1) 2x-1 (1<x<10) 3x-11 (x>=10)

五、matlab程序流的控制 echo 指令— 用来控制m文件在执行过程中是否 显示 echo on — 打开所有命令文件的显示方式 matlab的控制语句同c语言有相似之处, 但没有c 语言复杂、灵活和多变。因而语法比较简单，容易掌握。 echo 指令— 用来控制m文件在执行过程中是否 显示 echo on — 打开所有命令文件的显示方式 echo off — 关闭所有命令文件的显示方式 echo — 在以上两者间切换

echo file on — 打开file函数文件的显示方式 echo file off — 关闭file函数文件的显示方式 echo对于命令文件函数文件有所不同，命令文件用法简单，函数对所有命令起作用；函数文件用法较复杂，具体请help查询。 echo file on — 打开file函数文件的显示方式 echo file off — 关闭file函数文件的显示方式 echo file — 切换file函数文件的显示方式 echo on all — 打开所有函数文件的显示方式 echo off all —关闭所有函数文件的显示方式

input —— 提示用户从键盘输入数值、字符串、表达式。 例：n=input('How many apples= ') How many apples= 5 n = 5 pause —— 暂停，等待用户响应 可令m文件执行暂停，并在继续执行前按任一个键 。

keyboard —— 与input类似，功能更强 keyboard 调用键盘与调用m文件一样，当keyboard在m文件中出现时，它停止文件的执行并控制键盘，用于修改程序。 break —— 中断 break 中断for, while循环语句的执行，在嵌套循环结构中， break进从最里层循环推出。 menu —— 产生一个拥护可选择输入的菜单 格式：k=menu( ‘标题’，‘菜单1’，‘菜单2’ …）

六、文件操作 打开和关闭文件（fopen, fclose) 格式：fid=fopen(‘数据文件’，‘r’) ‘r’ —— 读 matlab文件输入、输出（I/O）函数允许把其它格式的数据文件直接读进matlab，它是以c语言文件I/O函数为基础的。 打开和关闭文件（fopen, fclose) 格式：fid=fopen(‘数据文件’，‘r’) ‘r’ —— 读 ‘w’ —— 写 ‘a’ —— 附加 ‘rt’ —— 读写

文件一旦打开，即可进行读写操作。 sta=fclose(fid) —— 关闭上述打开文件 sta=fclose(all) —— 关闭所有打开的文件 与save,load类似，是matlab专用数据文件读写工具（*.mat)。 2. 读写二进制数据文件 fread, fwrite —— 可读写数据文件，文本文件。 例：fid=fopen(‘user.dat’,’r’) a=fread(fid,50) sta=fclose(fid)

七、应用程序接口 应用程序接口——是matlaab的附加组件。是一个 由相关函数组成的接口函数库，可实现与外部程 序的交互。 MEX文件：是matlab环境下调用C、FORTRAN 语言编写的应用程序模块。 matlab 计算引擎：在使用C、FORTRAN编程时 可调用matlab函数库进行计算。 MAT文件：实现matlab与C、FORTRAN语言程序间的数据交换。

八、matlab编译 matlab编译的原因： 1. 提高运算速度 2. 隐藏特定算法 3. 可产生独立的m文件 matlab编译函数：mcc MCC [-options] fun [fun2 ...] [mexfile1 ...] [mlibfile1 ...]

小 结 本节主要介绍了matlab语言程序设计基础。matlab 编程简单，容易掌握。 通过学习，应能编写简单程序。

结 束 语 本课程基于matlab语言基础，望大家以后进一步学习，方能编写出高质量m文件，以适应高科技的需要。