实验八 M文件与MATLAB程序设计

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1、西北农林科技大学实验报告学院名称学院名称：理学院 专业年级专业年级：姓姓 名名： 学学 号号：课课 程程：数学软件实验 报告日期报告日期：2014 年 12 月6 日实验八 M 文件与 MATLAB 程序设计一实验目的MATLAB 语言被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。它是 MATLAB 重要组成部分。本次实验的目的就是要使大家对MATLAB 的工作模式有一个大致的了解，并掌握如何创建 M 文件，包括命令文件和函数文件。熟练地掌握 MATLAB 的程序设计流程和程序设计的基本结构，并能初步设计一些简单的能解决实际问题的程序。 二实验要求MATLAB 的程序设计与其他

2、计算机语言非常类似，但它更加简洁明了。通过本次实验，要求了解 MATLAB 的工作模式，熟练掌握 MATLAB 的 M 文件的创建与修改，会使用函数句柄调用函数，熟练运用顺序结构、循环结构和分支结构进行计算机编程。掌握 M 文件的构成规则，充分了解命令 M 文件和函数 M 文件的异同。会控制 MATLAB 的程序流，熟悉应用程序设计的基本步骤。能对文件进行简单操作，会调试和优化所设计的程序。了解应用程序接口的设计。 三实验内容M 文件与 MATLAB 程序设计 一、M 文件介绍当用户要运行的指令较多时 , 直接从键盘上逐行输入指令比较麻烦 , 而命令文件可以较好地解决这一问题。用户可以将一组相

3、关指令编辑在同一个 ASCI I 码命令文件中 , 即从指令窗口工具栏的新建按钮或选择菜单File:New:M-File 进入 MATLAB 的程序编辑器窗口，以编写自己的文件，运行时 M 文件时，只需输入文件名字 , MATLAB 就会自动按顺序执行文件中的命令。M 文件有两种运行方式 : 一是在命令窗口直接写文件名 , 按 Enter 键 ; 二是在编辑窗口打开菜单 Tools , 再单击 Run 。 M 文件保存的路径一定要在搜索路径上 , 否则 M 文件不能运行。文件有二类：命令式文件和函数式文件。1.命令式文件 logotu =43life is too short to spend

4、 weiting do loops.2.函数式文件fibfun(17) ans 1597命令式文件和函数文件比较 二 流程控制流程控制语句可改变程序执行的流程，MATLAB 的流程控制语句有三类：。while,for, end 构成循环语句；。if, else, end 构成选择语句；。switch, case, otherwise, end 构成分支语句；这些语句的使用，给 MATLAB 程序设计带来了极大的方便，也给设计带来了灵活性。命令式文件函数文件 定义行无需定义行必须有定义行 输入/输出变量无有 数据传送直接访问基本工作空间中的所 有变量通过输入变量获得输入数 据； 通过输出变量提交

5、结果 编程方法直接选取 MATLAB 中执行的语句精心设计完成指定功能 用途重复操作MATLAB 功能扩展1.循环语句（1）for 循环例如：生成范德蒙矩阵 syms t t=-1 0 1 3 5t =-1 0 1 3 5 for j=1:nfor T=1:na(T,j)=t(T)(n-j)endenda =1 -1 1 -1 10 0 0 0 11 1 1 1 181 27 9 3 1625 125 25 5 1（2）while 循环例如：计算矩阵的幂 expm(a)ans =162.7871 224.6754224.6754 312.5707While 循环法： a=2 3;3 4 e=z

6、eros(size(a) f=eye(size(a) k=1 while norm(e+f-e,1)0e=e+ff=a*f/kk=k+1ende =162.7871 224.6754224.6754 312.57072.选择语句例如：B 样条函数的判断函数 pdbsline (-1)ans =03.分支语句例如： 请输入成绩：34不及格 请输入成绩：90优秀请输入成绩：70良好请输入成绩：80优秀请输入成绩：60 4.程序调试 在 Debugger 窗口调试程序，用 open 打开 M 文件并进入 Debugger 窗口。 （1）设置断点 分为标准断点、条件断点和错误断点。 让断点不起作用或反

7、之：Debug-Enable/Disable Break point。 有效断点（红色）和无效断点（灰色）：后者并非是不起作用的断点，程 序运行到此照样停止，只是修改后没有保存而修改变成无效。 清除断点：Debug-Set/Clear Break point 在命令窗口显示断点状况：db status 或 db status m file。 设置条件断点：Debug-Set/Modify Conditional Break point。 断点的弹出菜单：鼠标右键点击断点。 命令窗口设置条件断点：db stop in m file at line no if expression。 错误断点：D

8、ebug-Stop if Errors/Warnings。 命令窗口设置错误断点：db stop if error 或 db stop if error identifier 或 db stop if warning (2)彩色语法突出显示（Syntax highlighting），改正语法错误 可使用原本的颜色，也可自定义。 (3)错误信息 语法错误，带有下划线，可作为超链接。例如：判断 2000 年至 2010 年间的闰年年份 （1）创建一个 leap year.m 的 M 函数文件，并输入如下函数代码程序。（2）运行以上 M 程序，此时 MATLAB 命令窗口会给出如下错误提示： ? E

9、rror: File: leap year.m Line: 10 Column: 6 The expression to the left of the equals sign is not a valid target for an assignment. 由错误提示可知，在程序的第 10 行存在语法错误，检测可知 if 选择判断语 句中，将“=”写成了“=”。因此将“=”改成“=”，同时也更改第 13、16、19 行中的“=”为“=”。 （3）程序修改并保存完成后，可直接运行修正后的程序，程序运行结果为： 2001 2002 2003 2005 2006 2007 2009 2010 显然

10、，2001 年至 2010 年间不可能每年都是闰年，由此判断程序存在运行错 误。（4）分析原因。可能由于在处理年号是否是 100 的倍数时，变量 sign 存在 逻辑错误。 （5）断点设置。运行至第一个断点单步调试，可以通过按“F10”键或单击工具栏中相应的单步执行图形按钮， 此时程序将一步一步向下执行。修改后的程序（6）运行程序。 2000 2004 2008 分析发现，结果正确，此时程序调试结束。4 MATLAB 应用程序接口设计MATLAB 与外部的数据和程序交互是很有意义的。通过与其他编程的交互，可以扩充 MATLBA 强大的数值计算和图形显示功能，并且避开其执行效率较低的缺点。具体地

11、说，MATLAB 接口包含以下功能：1. MATLAB CompilerMATLAB Compiler 是 MATLAB 自带的编译工具，可以将其 M 文件转换成 C/C+等不同类型的源代码文件，并在此基础上生成必要的 MEX 文件(.dll文件)，再通过 Visual C+编译器生成可独立执行的应用程序(.exe 文件)，这种方式可以直接调用其中的库函数，生成并发布不依赖 MATLAB 的可执行文件，从而大大提高代码的执行效率。尤其是可独立执行的应用程序文件，不需要MATLAB 环境的支持，大大扩展了程序的应用范围。一方面，编译器对 M 文件编译后，运行速度有大幅提高，另一方面又隐藏了程序算

12、法，也相应提高了程序的保密性。当然，并不是所有的 M 文件 MATLAB 编译器都能够将它们编译为可执行程序，在某些情况下，编译器的作用是有限的。为此，MATLAB 提供了运行时服务器(Run time Server)，利用它可以很好地弥补编译器的不足。2. MATLAB 引擎MATLAB 引擎是用于和外部程序结合使用的一组函数和程序库，用户在自己的 C 语言编写的应用程序中用它们来调用 MATLAB。这时将 MATLAB 作为一个计算引擎，在后台运行。MATLAB 引擎函数是采用 C 语言编写的，在UNIX 系统中通过通道来和一个独立的 MATLAB 进程通信，而在 Windows 操作系统

13、中则通过组件对象模型(COM)接口来通信，从而在用户程序与 MATLAB进程之间起到了桥梁作用。MATLAB 提供了一个函数库，用它们启动和终止MATLAB 进程、传输数据并传递要在 MATLAB 中处理的命令。总之，MATLAB 引擎功能非常强大，而且使用方便，因此经常在应用程序中使用。3. MAT 数据文件共享数据MAT 文件是 MATLAB 自己存储数据的标准格式，为了使 C/C+等程序设计语言能对 MAT 文件进行操作，MATLAB 提供了一些专门操作 MAT 数据文件的 API 函数，因此，MATLAB 可以与其他语言平台通过 MAT 文件实现数据共享，从而有助于减轻其他平台的计算负

14、担。4. Excel LinkExcel Link 将 MATLAB 的数学和图形处理能力与 Microsoft Excel 的电子表格软件能力结合在一起，使 MATLAB 成为 Excel 的数学计算引擎，使得Excel 在具有高质量的图形功能的同时，还可以明显降低复杂应用程序的执行时间。Excel Link 允许在 Excel 工作空间和 MATLAB 工作区之间进行数据交换，在两个功能强大的数学处理、分析与表示平台之间建立连接。 四、实验总结通过本次实验，我了解了 MATLAB 的工作模式和 M 文件的构成规则，了解了命令 M 文件和函数 M 文件的异同。会 MATLAB 的 M 文件的创建与修改，会使用函数句柄调用函数，会运用顺序结构、循环结构和分支结构进行计算机编程。会控制 MATLAB 的程序流，熟悉了应用程序设计的基本步骤。能对文件进行简单操作，会调试和优化所设计的程序。对应用程序接口的设计也有所了解。