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1、第 2 章 MATLAB程序设计基础 与绘图,2018/12/11,2,第一章 Matlab入门,内容提要,2.1 二维图形 2.2 三维图形 2.3 四维表现图 2.4 图形处理技术 2.5 控制语句 2.6 M文件 2.7 程序设计的辅助函数,2018/12/11,3,第一章 Matlab入门,程序设计基础,程序基本结构 顺序结构，循环结构，分支结构 顺序结构语句 赋值语句：变量名=表达式 键盘输入语句 ：变量名=input(提示信息) 屏幕输出语句 ： disp(字符串),2018/12/11,4,第一章 Matlab入门,程序设计基础,循环结构语句 for循环，语法格式如下： for
2、循环变量=初值 : 增量 : 终值 语句组 end,2018/12/11,5,第一章 Matlab入门,程序设计基础,循环结构语句 while循环，语法格式如下： while 条件式 语句组 end 在for循环和while循环中，都可以使用break语句来终止循环,2018/12/11,6,第一章 Matlab入门,程序设计基础,分支结构语句 if语句，语法格式如下： 单分支：if 条件式 语句组 end 多分枝：if 条件式1 语句组1 elseif 条件式2 语句组2 else 语句组 （这一句可以不用） end,2018/12/11,7,第一章 Matlab入门,程序设计基础,分支结构
3、语句 switch语句，语法格式如下： switch 表达式 , case 值1 , 语句1 , case 值2 , 语句2 , , otherwise 语句 , end 也可分行书写： switch 表达式 case 值1 语句1 case 值2 语句2 otherwise 语句n end,2018/12/11,8,第一章 Matlab入门,程序设计基础,其它语句 pause语句：暂停，按任意键继续 return语句：返回到函数调用处（常用于函数语句体未执行完毕时的强制返回） 强行终止程序的执行：Ctrl+C,2018/12/11,9,第一章 Matlab入门,程序设计基础,例2.1 计算
4、解：用for循环 s=0; for n=1:100 s=s+1/n2; end disp(s=, num2str(s),注：这里的n每取一次值就执行一次语句体，所以n是数，而不是数组，“/”和“”运算可以不用“./”和“ . ” 。,2018/12/11,10,第一章 Matlab入门,程序设计基础,例2.1 计算 也可以用while循环： s=0; n=1; while n=100 s=s+1/n2; n=n+1; end disp(s=, num2str(s),2018/12/11,11,第一章 Matlab入门,程序设计基础,例2.1 计算 还可以使用更简单的方法： n=1:100; s
5、=sum(1./n.2); disp(s=, num2str(s),2018/12/11,12,第一章 Matlab入门,程序设计基础,M文件的概念 命令文件：MATLAB的批处理程序文件(由若干语句行组成) 函数文件：MATLAB的内部函数和用户自定义函数文件 建立方法： 在MATLAB的M文件编辑器窗口或者其他任何文本文件编辑器中均可建立 文件主名以字母开头，由字母、数字或下划线组成（不要使用汉字）；文件扩展名为 .m （MATLAB会自动加扩展名） 保存到当前目录(Current Directory)下，或保存到其他目录并将该目录设置为搜索路径 调用方法：以该文件的主名来调用（注意：不要
6、加 .m）,2018/12/11,13,第一章 Matlab入门,程序设计基础,命令文件 例2.2 ：计算 （m的值由用户输入） 建立命令文件 eg2_2 . m ，内容如下：,调用： eg2_2,m=input(请输入：m=); n=1:m； s=sum(1./n.2),2018/12/11,14,第一章 Matlab入门,程序设计基础,函数文件 函数文件在内容上比命令文件多了一个文件头： function 因变量名, =函数名(自变量名, ) 语句组 调用函数文件也是使用文件主名，同时必须给自变量赋予确定的取值，并使用圆括号把自变量括起来 函数值由“语句组”中因变量获得的最后结果决定 函数
7、名最好与文件主名相同，以方便理解,2018/12/11,15,第一章 Matlab入门,程序设计基础,函数文件 例2.3 ：定义函数 建立函数文件 eg2_3 . m ，内容如下：,function s=f(m) n=1:m; s=sum(1./n.2);,调用： eg2_3(1000),2018/12/11,16,第一章 Matlab入门,程序设计基础,函数文件 例：定义一个计算圆锥体积的函数 建立函数文件 yuanzhui_tiji. m ，内容如下：,function v=yuanzhui_tiji(r, h) v=1/3*pi.*(r.2).*h;,调用： yuanzhui_tiji(
8、5.3, 7.6),2018/12/11,17,第一章 Matlab入门,程序设计基础,函数文件 进一步：定义一个计算圆锥体积和侧面积的函数 建立函数文件 yuanzhui_tiji_cemianji. m , 如下 ：,function v, s=f(r, h) v=1/3*pi.*(r.2).*h; s=pi.*r.*sqrt(r.2+h.2);,调用： v, s=yuanzhui_tiji_cemianji(5.3, 7.6),说明：调用多值函数时，可以按顺序只取前面的因变量值。,2018/12/11,18,第一章 Matlab入门,程序设计基础,内联函数inline（适合在命令窗口定义
9、简单函数） 定义方法： 函数名=inline(函数表达式, 自变量名, .) 调用方法：函数名(自变量取值, ) 匿名函数（ 7.0 以上版本具有此功能） 定义方法：函数名=(自变量名, .)函数表达式 调用方法：函数名(自变量取值, ),只有一个自变量时，可以省略此项不写,2018/12/11,19,第一章 Matlab入门,程序设计基础,例2.4 编写一个函数文件，对任意输入的向量x， 计算如下分段函数值构成的向量。 eg2_4a eg2_4b,2018/12/11,20,第一章 Matlab入门,绘图,点、线作图命令 平面点集或连线 plot(x, y, 图形特征符) 其中，x、y是长度
10、相同的一维数组，它们构成平面点集的横坐标和纵坐标；图形特征符用于指定颜色、点型(标记)和线型（参见P31 表2.4 ）。 不指定点型和线型时，默认实连线。 当数据点足够密集时，看起来即是“曲线图” 举例 x=0: 0.1: 2*pi ; y=sin(x) ; plot(x, y, ro-),可以在作图语句之后使用grid on命令给坐标系增加网格线，使用grid off去掉网格线。平面图默认grid off，空间图默认grid on。,2018/12/11,21,第一章 Matlab入门,绘图,点、线作图命令 多组平面点集或连线的叠加图 plot(x1, y1, 图形特征符, x2, y2,
11、图形特征符, .) 其中，x1、y1是一对长度相同的一维数组，x2、y2也是一对长度相同的一维数组， 同一自变量对应多个因变量的叠加图 plot( t , y1; y2; ) 其中，t、y1、y2 是长度相同的一维数组 注意：y1、y2、 之间必须用分号(;) 举例,2018/12/11,22,第一章 Matlab入门,绘图,点、线作图命令 空间点集或连线 plot3(x, y, z, 图形特征符) 其中x、y、z是长度相同的一维数组，它们构成空间点集的坐标 举例 t=0:0.1:4*pi; x=cos(t); y=sin(t); z=2*t; plot3(x, y, z, r* ); gri
12、d on,2018/12/11,23,第一章 Matlab入门,绘图,一元函数曲线作图命令 fplot( 一元函数 , a, b, 图形特征符) 绘制一元函数在区间a, b上的图形 其中，一元函数可以是： M函数文件名，比如：fplot( sin , 0, 2*pi , r ) 函数表达式，比如：fplot( sin(x)+2*x-1 , -10, 10 , : ) 内联函数名（不加单引号） 比如：y=inline( log(x)/exp(x) ) ; fplot( y , 1 , 10 ) 注意：在fplot命令中使用图形特征符时，点距是由软件内部决定的，用户不能干预，所以该命令通常不使用“
13、点型”。（举例）,2018/12/11,24,第一章 Matlab入门,绘图,一元函数曲线作图命令 举例 例2.5：作出函数 y=x3-x-1 和 y=|x|0.2sin(5x)在区间 -1, 2的叠加图 怎样作叠加图？ 方法一：使用plot命令一次绘制多组图（需生成点集坐标） 方法二：作完一幅图后，使用hold on命令保留该图形，继续作下一幅图， ，直到使用hold off命令释放该功能或者关闭图形窗口。 eg2_5,2018/12/11,25,第一章 Matlab入门,绘图,曲面作图命令 预备知识：平面矩形区域上的点坐标 设平面区域 axb, c yd 取 x0=a : h1 : b ,
14、 y0=c : h2 : d 则 该矩形区域上的点坐标可用直线组x与直线组y的交点坐标来表示 在MATLAB中，可以使用meshgrid命令来生成平面点集的坐标： x, y=meshgrid(x0, y0) 其结果中的x和y是同阶矩阵，分别表示矩形区域中的x坐标和对应的y坐标 以x0=1, 2, 3, 4; y0=5, 6, 7为例（演示）,2018/12/11,26,第一章 Matlab入门,绘图,曲面作图命令 mesh(x, y, z) ： 绘制空间网面图 surf(x, y, z) ： 绘制空间曲面图 其中，x和y是平面点集的坐标(通常使用meshgrid命令来生成)，z是对应的函数值坐
15、标，它们是同阶矩阵，表示曲面的三维数据。 例2.6：绘制下面的二元函数图形 eg2_6a,2018/12/11,27,第一章 Matlab入门,绘图,曲面作图命令 mesh(x, y, z) ： 绘制空间网面图 surf(x, y, z) ： 绘制空间曲面图 辅助命令 shading flat %去掉曲面图上的网格线 shading interp %去掉网格线，并使曲面光滑 shading faceted %恢复曲面图 图形视角的调整： view(方位角, 俯仰角)命令或鼠标拖动,2018/12/11,28,第一章 Matlab入门,2.2 作图,曲面作图命令 contour(x,y,z) %绘制等高线图（与mesh用法类似） contour(x,y,z, n) %画n条等高线 contour(x,y,z, h1, h2, ) %在指定高度画等高线 contour(x,y,z, h, h) %在指定的一个高度画等高线 c,h=contour(x,y,z) %画等高线，并生成高度标识数据 clabel(c,h) %给等高线标注高度值 contourf(x,y,z) %另一种等高线图(填充色彩) contour3(x,y,z) %三维等高线图 meshc(x,y,z) %在网面图下方投影等高线 surfc(x,y,z) %在曲面图下方投影等高线 eg2_
