第二讲 MATLAB程序设计

MATLAB有两种工作方式： 交互式的命令行工作方式 M文件的程序工作方式

一. M文件

用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。 M文件有两类：命令文件和函数文件。 命令文件：没有输入参数，也不返回输出 参数。 命令文件：没有输入参数，也不返回输出　　参数。 函数文件：可以输入参数，也可返回输出参数。

１．M文件的建立与编辑 建立新的M文件： 从MATLAB命令窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令。 从MATLAB命令窗口的Flie菜单中选择Open M-file命令。

２．命令文件 【例1】 建立一个命令文件将变量a,b的值互换。 一. M文件 将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后在MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。 【例1】 建立一个命令文件将变量a,b的值互换。 e31．m文件： a=1:9; b=[11,12,13;14,15,16;17,18,19]; c=a;a=b;b=c; a b 在MATLAB的命令窗口中输入e31，将会执行该命令文件。

二．数据的输入输出

1. input函数：用于向计算机输入一个参数。 二．数据的输入输出 1. input函数：用于向计算机输入一个参数。 调用格式： A=input(提示信息，选项)； 注：‘s’选项，则允许用户输入一个字符串。 例如想输入一个人的姓名，可采用命令 xm=input('What''s your name:','s') 【例2】 求一元二次方程a2 +bx+c=0的根。 a=input('a=?'); b=input('b=?'); c=input('c=?'); d=b*b-4*a*c; x=[(-b+sqrt(d))/(2*a),(-b-sqrt(d))/(2*a)] 将该程序以aa.m文件存盘，然后运行aa.m文件。

2． pause函数：暂停程序的执行。 3． disp函数：命令窗口输出函数。 二．数据的输入输出 调用格式： pause(延迟秒数) 注：输出项为字符串或矩阵。 例如 A='Hello,MATLAB'; disp(A) 输出为： Hello,MATLAB

三．程序设计

（一）选择结构 1． if语句 格式一： if 条件 三．程序设计 选择结构的语句有if语句和switch语句。 语句组 end 语句组1 else 语句组2 end

三．程序设计 格式三： if 条件1 语句组1 elseif 条件2 语句组2 …… elseif 条件m 语句组m else 语句组m+1 (一)选择结构 格式三： if 条件1 语句组1 elseif 条件2 语句组2 …… elseif 条件m 语句组m else 语句组m+1 end

A=input('请输入三角形的三条边：'); 三．程序设计 (一)选择结构 【例4】 输入三角形的三条边，求面积。 A=input('请输入三角形的三条边：'); if A(1)+A(2)>A(3) & A(1)+A(3)>A(2) & A(2)+A(3)>A(1) p=(A(1)+A(2)+A(3))/2; s=sqrt(p*(p-A(1))*(p-A(2))*(p-A(3))); disp(s); else disp('不能构成一个三角形。') end 运行： 请输入三角形的三条边：[4 5 6] 9.9216

【例5】 输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为其他字符则原样输出。 三．程序设计 (一)选择结构 【例5】 输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为其他字符则原样输出。 c=input('','s'); if c>='A' & c<='Z' disp(setstr(abs(c)+1)); elseif c>='a'& c<='z' disp(setstr(abs(c)-1)); else disp(c); end

2 switch语句 三．程序设计 switch语句根据变量或表达式的取值不同，分别执行不同的语句。其格式为： 语句组2 …… (一)选择结构 switch语句根据变量或表达式的取值不同，分别执行不同的语句。其格式为： switch 表达式 case 值1 语句组1 case 值2 语句组2 …… case 值m 语句组m otherwise 语句组m+1 end

【例6】 根据变量 num 的值来决定显示的内容。 三．程序设计 (一)选择结构 【例6】 根据变量 num 的值来决定显示的内容。 num=input('请输入一个数'); switch num case -1 disp('I am a teacher.'); case 0 disp('I am a student.'); case 1 disp('You are a teacher.'); otherwise disp('You are a student.'); end

（二）循环结构 1． for语句： 格式： for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3 循环体语句 end 三．程序设计 实现循环结构的语句：for语句和while语句。 1． for语句： 格式： for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3 循环体语句 end 注：其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。

2． while语句 格式为： while (条件) 循环体语句 end 三．程序设计 【例7】 根据例3.6中求y的表达式，求： (二)循环结构 2． while语句 格式为： while (条件) 循环体语句 end 【例7】 根据例3.6中求y的表达式，求： (1)y<3时的最大n值。 (2)与(1)的n值对应的y值。

求y的表达式 三．程序设计 y=0; i=1; while 1 %循环的条件为1，即循环条件总是满足的，这是一个永真循环 (二)循环结构 y=0; i=1; while 1 %循环的条件为1，即循环条件总是满足的，这是一个永真循环 f=1/(2*i-1); y=y+f; if y>3 break; end i=i+1; n=i-1 y=y-f

如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。 三．程序设计 (二)循环结构 3． 循环的嵌套 如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。 多重循环的嵌套层数可以是任意的。可以按照嵌套层数，分别叫做二重循环、三重循环等。处于内部的循环叫作内循环，处于外部的循环叫作外循环。

【例8】 求[100,1000]以内的全部素数。 n=0; i=i+1; for m=100:1000 end flag=1; j=m-1; 三．程序设计 (二)循环结构 【例8】 求[100,1000]以内的全部素数。 n=0; for m=100:1000 flag=1; j=m-1; i=2; while i<=j & flag if rem(m,i)==0 flag=0; end i=i+1; end if flag n=n+1; prime(n)=m; prime %变量prime存放素数

四．函数文件

函数文件由function语句引导，其格式为： function 输出形参表=函数名(输入形参表) 注释说明部分 函数体 四. 函数文件 函数文件是另一种形式的M文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上，MATLAB提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。 1．函数文件格式 函数文件由function语句引导，其格式为： function 输出形参表=函数名(输入形参表) 注释说明部分 函数体 注：其中函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于1个时，则应该用方括号括起来。

【例9】 编写函数文件求小于任意自然数n的Fibonacci数列各项。 四. 函数文件 【例9】 编写函数文件求小于任意自然数n的Fibonacci数列各项。 function f=ffib(n) %用于求Fibonacci数列的函数文件 %f=ffib(n) %1999年9月30日编 f=[1,1]; i=1; while f(i)+f(i+1)<n f(i+2)=f(i)+f(i+1); i=i+1; end 将以上函数文件以文件名ffib.m存盘，然后在MATLAB命令窗口输入以下命令，可求小于2 000的Fibonacci数。 ffib(2000)

2．函数调用 [输出实参表]=函数名(输入实参表) 四. 函数文件 2．函数调用 函数文件编制好后，就可调用函数进行计算了。如上面定义ffib函数后，调用它求小于2000的Fibonacci数。 函数调用的一般格式是： [输出实参表]=函数名(输入实参表)

【例10】 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(γ,θ)之间的转换。 四. 函数文件 【例10】 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(γ,θ)之间的转换。 函数文件tran.m： function [gama,theta]=tran(x,y) gama=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x); 调用tran.m的命令文件main1.m： x=input('Please input x=:'); y=input('Please input y=:'); [gam,the]=tran(x,y); gam the 已知转换公式为： 极坐标的矢径：γ= 极坐标的幅角：θ=

【例11】 利用函数的递归调用，求n！。 四. 函数文件 程序运行结果是： fac = function f=factor(n) if n<=1 f=1; else f=factor(n-1)*n; end return; %返回 在命令文件main2.m中调用函数文件factor.m： for i=1:10 fac(i)=factor(i); fac 程序运行结果是： fac = Columns 1 through 6 1 2 6 24 120 720 Columns 7 through 10 504 40320 362880 3628800

3 ．函数所传递参数的可调性 MATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：函数所传递参数数目的可调性。凭借这一点，一个函数可完成多种功能。 四. 函数文件 3 ．函数所传递参数的可调性 MATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：函数所传递参数数目的可调性。凭借这一点，一个函数可完成多种功能。 在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。

【例12】 nargin用法示例 四. 函数文件 命令文件mydemo.m： x=[1:3];y=[1;2;3]; 函数文件examp.m： examp(x) examp(x,y') examp(x,y,3) 函数文件examp.m： function fout=charray(a,b,c) if nargin==1 fout=a; elseif nargin==2 fout=a+b; elseif nargin==3 fout=(a*b*c)/2; end 执行mydemo.m后的输出是： ans = 1 2 3 2 4 6 21

五．全局变量和局部变量

四. 函数文件 在MATLAB中，全局变量用命令global定义。函数文件的内部变量是局部的，与其他函数文件及MATLAB工作空间相互隔离。但是，如果在若干函数中，都把某一变量定义为全局变量，那么这些函数将公用这一个变量。全局变量的作用域是整个MATLAB工作空间，即全程有效。所有的函数都可以对它进行存取和修改。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。 【例13】 全局变量应用示例 在命令窗口中输入： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(1,2) 输出为： s = 5 先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。 function f=wadd(x,y) %add two variable global ALPHA BETA f=ALPHA*x+BETA*y;

习 题 1. 输入20个数，求其中最大数和最小数。要求分别用循环结构和调用MATLAB的max函数、min函数来实现。 习 题 1. 输入20个数，求其中最大数和最小数。要求分别用循环结构和调用MATLAB的max函数、min函数来实现。 2. 求Fibonacci数列 (1)大于4000的最小项。 (2)5000之内的项数。

3. 写出下列程序的输出结果: s=0; a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23]; for k=a for j=1:4 if rem(k(j),2)~=0 s=s+k(j); end s