电工学 习题 扩展练习

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1、 用MATLAB语言编写的程序，称为 M文件。 M文件可以根据调用方式的不同分为 两类：命令文件(Script File)和函数文 件(Function File)。例4.1 建立一个命令文件将变量a,b的值互换，然 后运行该命令文件。程序1： 首先建立命令文件并以文件名exch.m存盘： clear; a=1:10; b=11,12,13,14;15,16,17,18; c=a;a=b;b=c; a b 然后在MATLAB的命令窗口中输入exch，将会执 行该命令文件。 程序2： 首先建立函数文件fexch.m： function a,b=exch(a,b) c=a;a=b;b=c; 然后在

2、MATLAB的命令窗口调用该函数文件 ： clear; x=1:10; y=11,12,13,14;15,16,17,18; x,y=fexch(x,y)4.2 程序控制结构 4.2.1 顺序结构 1数据的输入 从键盘输入数据，则可以使用input函数来 进行，该函数的调用格式为：A=input(提示信息，选项)； 其中提示信息为一个字符串，用于提示用户 输入什么样的数据。如果在input函数调用时采用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(Whats your name?,s);2数据的输出MATLAB提供的命令窗口输出 函数主要有di

3、sp函数，其调用格 式为disp(输出项)其中输出项既可以为字符串，也可 以为矩阵。例4.2 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。 程序如下： 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); disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2) );3程序的暂停暂停程序的执行可以使用pause函数 ，其调用格式为：pause(延迟秒数)如果省略延迟时间，直接使用pause ，则将暂停程序，直到用户按任一键 后程序继续执行。若要

4、强行中止程序的运行可使用 Ctrl+C命令。4.2.2 选择结构 1if语句在MATLAB中，if语句有3种格式。(1) 单分支if语句： if 条件语句组end 当条件成立时，则执行语句组，执行完之后 继续执行if语句的后继语句，若条件不成 立，则直接执行if语句的后继语句。(2) 双分支if语句：if 条件语句组1else语句组2end当条件成立时，执行语句组1，否则执行 语句组2，语句组1或语句组2执行后，再 执行if语句的后继语句。例4.3 计算分段函数。 程序如下： x=input(请输入x的值:); if x=10y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1); elsey=x*sq

5、rt(x+sqrt(x); end y(3) 多分支if语句： if 条件1语句组1elseif 条件2语句组2elseif 条件m语句组melse语句组nend 语句用于实现多分支选择结构。例4.4 输入一个字符，若为大写字母，则输出其 对应的小写字母；若为小写字母，则输出其对 应的大写字母；若为数字字符则输出其对应的 数值，若为其他字符则原样输出。 c=input(请输入一个字符,s); if c=A E=zeros(size(X); F=eye(size(X); n=1; while norm(F,1)0E=E+F;F=F*X/n;n=n+1; end E expm(X) 3break语

6、句和continue语句与循环结构相关的语句还有break语句和 continue语句。它们一般与if语句配合使用 。break语句用于终止循环的执行。当在循 环体内执行到该语句时，程序将跳出循环 ，继续执行循环语句的下一语句。continue语句控制跳过循环体中的某些语 句。当在循环体内执行到该语句时，程序 将跳过循环体中所有剩下的语句，继续下 一次循环。例4.13 求100，200之间第一个能被21整除 的整数。 程序如下： for n=100:200 if rem(n,21)=0continue end break end n4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

7、为循环的嵌套，或称为多重循环结构。 例4.14 若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完 数，如6=1+2+3，所以6是完数。求1,500之间的全部完 数。 for m=1:500 s=0; for k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k; end end if m=sdisp(m); end end例4.15 用筛选法求某自然数范围内的全部素数。程序如下： m=input(m=); p=1:m; p(1)=0; for i=2:sqrt(m)for j=2*i:i:mp(j)=0;end end n=find(p=0); p(n)4.3 函数文件 4.3.1 函数文件的基

8、本结构函数文件由function语句引导，其基本结 构为：function 输出形参表=函数名(输入形参表)注释说明部分函数体语句 其中以function开头的一行为引导行，表示 该M文件是一个函数文件。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 输出形参多于一个时，则应该用方括号括 起来。例4.16 编写函数文件求半径为r的圆的面 积和周长。函数文件如下： function s,p=fcircle(r) %CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r %r 圆半径 %

9、s 圆面积 %p 圆周长 %2006年2月30日编 s=pi*r*r; p=2*pi*r;4.3.2 函数调用 函数调用的一般格式是：输出实参表=函数名(输入实参表)要注意的是，函数调用时各实参出现 的顺序、个数，应与函数定义时形参 的顺序、个数一致，否则会出错。函 数调用时，先将实参传递给相应的形 参，从而实现参数传递，然后再执行 函数的功能。例4.17 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐 标(,)之间的转换。 函数文件tran.m： function rho,theta=tran(x,y) rho=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x);调用tran.m的命令

10、文件main1.m： x=input(Please input x=:); y=input(Please input y=:); rho,the=tran(x,y); rho the在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函 数可以调用别的函数，甚至调用它自身。一个 函数调用它自身称为函数的递归调用。例4.18 利用函数的递归调用，求n！。n!本身就是以递归的形式定义的：显然，求n!需要求(n-1)!，这时可采用递归 调用。递归调用函数文件factor.m如下： function f=factor(n) if n1error(RNDPRM1 accepts as inputs only ve

11、ctors); end Y=; %从一个空矩阵开始 l=n; %X的元素个数 for i=1:n k=1+fix(l*rand); %随机选择Y的下一个元素的位置 x=X(k); %被选择的元素Y=Y,x; %将X添加到Y中X(k)=; %从X中删除x元素 l=l-1 ; %更新X的元素个数 end第二个程序用函数的递归调用： function Y=rndprm2(X) %RNDPRM2 用递归调用产生一个行向量的任意排列 %RNDPRM2(X)产生一个X的任意排列 m,n=size(X); l=n; if m1error(RNDPRM2 accepts as inputs only vect

12、ors) end if n=1Y=X; else k=1+fix(l*rand); %随机选择Y的下一个元素的位置 x=X(k); %被选择的元素 X(k)=; %从X中删除x元素 Z=rndprm2(X); %将剩下的元素随机排列Y=Z,x; %构造输出向量l=l-1; end4.3.3 函数参数的可调性在调用函数时，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4.20 nargin用法示例。函数文件examp

13、.m： function fout=charray(a,b,c) if nargin=1fout=a; elseif nargin=2fout=a+b; elseif nargin=3fout=(a*b*c)/2; end命令文件mydemo.m： x=1:3; y=1;2;3; examp(x) examp(x,y) examp(x,y,3)4.3.4 全局变量与局部变量 全局变量用global命令定义，格式为： global 变量名例4.21 全局变量应用示例。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) global ALPHA B

14、ETA f=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(1,2)4.4 程序调试 4.4.1 程序调试概述 一般来说，应用程序的错误有两类，一类是 语法错误，另一类是运行时的错误。语法 错误包括词法或文法的错误，例如函数名 的拼写错、表达式书写错等。 程序运行时的错误是指程序的运行结果有错 误，这类错误也称为程序逻辑错误。4.4.2 MATLAB调试菜单MATLAB的M文件编辑器除了能编辑修 改文件外，还能对程序进行调试。通过调 试菜单，可以查看和修改函数工作空间中 的变量，从而准确地找到运行错误。通过 调试菜单设置断点可以使程序运行到某一 行暂停运行，这时可以查看和修改各个工 作空间中的变量。通过调试菜单可以一行 一行地运行程序。下面介绍调试菜单 Debug。 4.4.3 调试命令除了采用调试菜单调试程序外， MATLAB还提供了一些命令用于程 序调试。命令的功能和调试菜单命令 类似，具体使用方法请读者查询 MATLAB帮助文档。