第四章 MATLAB程序设计基础 matlab的工作方式：交互式；M文件方式。

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1 第四章 MATLAB程序设计基础 matlab的工作方式：交互式；M文件方式。
M文件的作用：在command window中输入已编辑保存的M文件名或函数，则自动搜索该文件，找到则按规定的计算任务以解释的方式逐一执行语句。 2019/4/26 电子教研室

2 4.1 M文件的创建 创建M文件 2019/4/26 电子教研室

3 4.2非函数文件（脚本文件） 一般来说，命令文件用于把很多需要在命令窗口输入的命令放在一起，以便于修改； 由于命令文件没有输入和输出参数，只是一些命令行的组合，所以命令文件比函数文件更简单。命令文件可对工作空间中的变量进行操作，也可生成新的变量。即使命令文件运行结束，其运行过程中所产生的变量仍保留在工作空间中，直到关闭matlab或用相关删除命令。 例： x=0:pi/100:2*pi; y1=cos(x); y2=sin(x); plot(y1,y2); end 2019/4/26 电子教研室

4 4.3函数文件 一、函数文件的格式 函数文件一般用于把许多重复的程序段封装起来，使程序更加简洁。
例： function y=mymean(x); %该程序用于计算矢量中元素的平均值 %x为输入参数，代表输入的矢量 %y为输出参数，代表矢量中元素的平均值 %如果输入不是向量，则返回错误信息 [m,n]=size(x); %判断输入是否为矢量 if(~((m==1)|(n==1)|(m==1&n==1))) %如果输入不是矢量，显示出错信息 error('输入x必须是向量'); end y=sum(x)/length(x); 2019/4/26 电子教研室

5 1、函数定义 function y=ymean(x) function [y1,y2,…]=FN(x1,x2,…) 2、帮助文本 3、函数体 4、注释 二、函数文件参数个数的检查 nargin nargout确定函数被调用时，输入、输出参数的个数，函数体中可以根据输入参数个数的不同而执行不同的操作。Nargchk用于检查输入函数个数是否正确 2019/4/26 电子教研室

6 例： function c=testarg(a,b) if(nargin= =1) c=a.^2; elseif(nargin= =2)
c=a+b; end 注意：可以用任何编辑器编写m文件 当编写函数文件时，其文件名必须与函数名一致 2019/4/26 电子教研室

7 例：用命令文件和函数文件完成相同的任务：求所有小于2000且为2的整数次幂的正整数。 A：用命令文件的方式
%求小于2000且为2的整数次幂的正整数 f(1)=2; k=1; while f(k)<1000 f(k+1)=f(k)*2; k=k+1; end f,k 2019/4/26 电子教研室

8 %求小于任何正整数且为2的整数次幂的正整数 %c=tt(n)，n可取任意正整数 f(1)=2; k=1; while f(k)<n/2
B、用函数文件的方式实现 function f=tt(n) %求小于任何正整数且为2的整数次幂的正整数 %c=tt(n)，n可取任意正整数 f(1)=2; k=1; while f(k)<n/2 f(k+1)=f(k)*2; k=k+1; end f 2019/4/26 电子教研室

9 4.4、全局变量和局部变量 一、什么是全局与局部变量？ 二、全局变量的定义 global BEG END
Example:function s=mean1 global k=BEG:END; s=sum(k) 调用如下： global BEG END; BEG=1;END=10; S1=mean1; 2019/4/26 电子教研室

10 funciton all=weight_add(x,y) %add two variable with different weight.
例： funciton all=weight_add(x,y) %add two variable with different weight. global alpha beta all=alpha*x+beta*y; 在命令窗口内键入： alpha=1 beta=2 all=weight_add(1,1); 2019/4/26 电子教研室

11 4.5程序控制流程语句 一、循环控制 1、for循环 调用格式： for t=表达式1：表达式2：表达式3 循环体 end
注意：1）步长可正可负 2）内部允许嵌套，for与end必须配对 3）在循环体内改变t值不影响循环次数，但对表达式有影响 4）若表达式为矩阵则循环列次 2019/4/26 电子教研室

12 例1：for n=1:5 例2 s=0; for m=1:n for i=1:2:99 r(n,m)=m*n; s=s+i; end end
例3 i=1:3 例4 for I=1:3 例5 a=[1 3 5;2 6 8]] x(I)=I I=2 for I=a I=2 x(I)=I x(I)=a end end end 2019/4/26 电子教研室

13 2）当表达式计算对象为矩阵时，矩阵的所有值均为真时才执行
２、while循环语句 调用格式 while 表达式 语句体 end 注意：1）while必须与end成对 2）当表达式计算对象为矩阵时，矩阵的所有值均为真时才执行 3）循环量在循环体中增减 2019/4/26 电子教研室

14 例1：求级数和 s=1+1/2+1/3+…..+1/100 s=0 n=1; while n<=100 s=s+1/n; n=n+1;
end 例2：找阶乘超过10100的最小数 n=2; while prod(1:n)<1.e100 2019/4/26 电子教研室

15 二、条件控制语句 1、if条件语句 matlab中，if条件语句的功能是：如果满足某个条件则执行一条或一组语句，否则就不执行其内部的语句，或者执行else后面的语句。调用格式如下： if condition 或： if condition1 statement statement1 end elseif conditon2 或：if condition statement2 statement1 …………………… else statement2 end end 2019/4/26 电子教研室

16 注意：1）必须与END配对 2）具有优先顺序性 3）else elseif不是必须的 4）若表达式为矩阵，则每个元素为真才执行
例： if n<0 a=100; else if n=3 a=n; else a=0; end 2019/4/26 电子教研室

17 一旦num为其中的某个值或字符串时，就执行所对应的指令，没有对应时，则执行otherwise后的语句。
2、ＳＷＩＴＣＨ－ＣＡＳＥ 一旦num为其中的某个值或字符串时，就执行所对应的指令，没有对应时，则执行otherwise后的语句。 一般switch-case语句格式为： switch 控制变量（标量或字符串） case n1 command1 case n2 command2 . .otherwise 注意：与END配对 commandn 并行 end 2019/4/26 电子教研室

18 case –1 disp(‘I love you’); case 0 disp(‘I don’t like you’)
例： Switch input_num case –1 disp(‘I love you’); case 0 disp(‘I don’t like you’) case 1 disp(‘I hate you’) case 2 disp(‘my god’) otherwise disp(‘I don’t know you’) end 2019/4/26 电子教研室

19 例： Switch k case 1 set(gcf,’color’,’r’); case 2 set(gcf,’color’,’w’);
set(gcf,’color’,’y’); otherwise set(gcf,’color’,’g’); end 2019/4/26 电子教研室

20 if (1+eps)<=1 eps=eps*2
三、转移语句 转移语句用来控制程序流向，在必要时中断循环体或函数的执行并进而执行下面的语句。Matlab提供了两种转移语句：break语句和return语句。 Break语句：一般出现在循环语句中，它表示跳出循环体，即结束循环（它只能退出包含它的最内层循环）： 例： eps=1; for num=1:100 eps=eps/2; if (1+eps)<=1 eps=eps*2 break 2019/4/26 电子教研室

21 return语句：用于中断函数的执行，并返回调用它的上级函数。
end num return语句：用于中断函数的执行，并返回调用它的上级函数。 例： function y=test(x) if(x<0) y=0 return y=1 2019/4/26 电子教研室

22 4.6 子函数 函数中再定义函数，函数文件中第一行定义的函数为主函数，调用函数名时，调用主函数。
第一行外，其余定义的为子函数。子函数只能被本函数调用。 function [avg,med]=main_function(u) %main n=length(u); avg=mean(u,n); med=median(u,n); 2019/4/26 电子教研室

23 function a=subf1(v,n) %sub1 a=sum(v)/n; function m=subf2(v,n) %sub2
w=sort(v); if rem(n,2)==1 m=w((n+1)/2); else m=(w(n/2)+w(n/2+1))/2; end 2019/4/26 电子教研室

24 4.7交互式程序设计 一、常用命令 1、echo：显示命令 2、input：执行过程中输入一行信息
Example: n=input(‘please input n=’) 2^n （１）input(string) （２）input(string,’s’) 将字符串string显示出来，等待用户输入一个字符，并将这个字符串作为函数的返回值，也可在调用的同时将返回值赋给一个变量。 2019/4/26 电子教研室

25 a=input(‘please input a number:’); for j=1:a x(j)=j*j; end x
例： 编写ask.m文件 a=input(‘please input a number:’); for j=1:a x(j)=j*j; end x y=input(‘please input a string:’,’s’); y 2019/4/26 电子教研室

26 pause是matlab提供的暂停语句，其功能是在程序执行过程中实现暂停，增加程序的交互性。其使用方法如下：
pause(n) 暂停n秒 pause off 这个语句后所有暂停语句无效 pause on 这个语句后暂停语句有效 2019/4/26 电子教研室

27 启动键盘管理程序，等待输入多行命令，并将键盘输入作为底稿文件处理。
4、keyboard 启动键盘管理程序，等待输入多行命令，并将键盘输入作为底稿文件处理。 例： function y=user(x) keyboard 调用：user k>> k>>x=0:0.01:1; k>>plot(x,user(x)) k>>y=x.^3; k>>return 2019/4/26 电子教研室

28 二、生成选择菜单 menu函数可生成一个选择式的菜单，使用户能够选择输入。其调用格式为：k=menu(‘menuname’,s1,s2……si)，其中k返回调用值，si为字符串（菜单项，最多为３２项）。 例：while 1 k=menu('choose a color','red','blue','close'); if k==1 x='red' elseif k==2 x='blue' elseif k==3 break end 2019/4/26 电子教研室

29 三、建立按钮式演示菜单 Choices函数可以创建一个窗口，由其控制界面及其所对应的功能生成一个演示菜单，调用方法如下：
choices(name,header,buttonlabels,callbacks) 例：header = 'Easy Example'; labels = str2mat('Choice 1','Choice 2','Choice 3'); callbacks = str2mat('image(magic(1))','image(magic(2))', ... 'image(magic(3))'); choices('EXAMPLE', header, labels, callbacks); 2019/4/26 电子教研室

30 4.8错误和警告信息 1、函数err和fprintf 显示出错信息，终止程序的执行 2、warning 用法同上
if(~((m==1)|(n==1)|(m==1&n==1))) %如果输入不是矢量，显示出错信息 error('输入x必须是向量'); end 2、warning 用法同上 2019/4/26 电子教研室

31 4.9程序优化 1、循环向量化 例如：I=0; n=0:0.01:9.99; for n=0:0.01:9.99 y=cos(n)
I=I+1; y(I)=cos(n); end 2019/4/26 电子教研室

32 clear pack quit/exit save load
2、数组预定维 zeros(m,n) cell struct 3、内存管理 clear pack quit/exit save load 2019/4/26 电子教研室