第二讲 MATLAB程序设计.

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1 第二讲 MATLAB程序设计

2 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

3 一. M文件

4 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。

5 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。

6 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。

7 二．数据的输入输出

8 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。

9 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

10 三．程序设计

11 （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

12 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

13 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

14 【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

15 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

16 【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

17 （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。

18 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。

19 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 %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

20 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。

21 【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

22 四．函数文件

23 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。

24 【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)

25 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)

26 【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=

27 【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 Columns 7 through 10

28 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。

29 【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 = 21

30 五．全局变量和局部变量

31 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;

32 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。

33 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