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1、第4章 MATLAB程序设计 4.1 M文件 4.2 程序控制结构 4.3 函数文件 4.4 程序调试,4.1 M文件 4.1.1 M文件的分类 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
2、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),4.1.2 M文件的建立与打开 M文件是一个文本文件,它可以用任何编辑程序来建立和编辑,而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。 1建立新的M文件 为建立新的M文件,启动MATLAB文本编辑器有3种方法: (1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项,再选择M-fi
3、le命令,屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。 (2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit,启动MATLAB文本编辑器后,输入M文件的内容并存盘。 (3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令按钮,启动MATLAB文本编辑器后,输入M文件的内容并存盘。,2打开已有的M文件 打开已有的M文件,也有3种方法: (1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令,则屏幕出现Open对话框,在Open对话框中选中所需打开的M文件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改,编辑完成后,将M文件存盘。 (2) 命令操作。在MATLA
4、B命令窗口输入命令:edit 文件名,则打开指定的M文件。 (3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命令按钮,再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。,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
5、的命令窗口输出函数主要有disp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
6、按任一键后程序继续执行。 若要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1 else 语句组2 end 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=10 y=cos(x+1)
7、+sqrt(x*x+1); else y=x*sqrt(x+sqrt(x); end y,(3) 多分支if语句: 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n end 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 end,2switch语句 switch语句根据表达式的取值不同,分别执行不同的语句,其语句格式为: switch 表达式 c
8、ase 表达式1 语句组1 case 表达式2 语句组2 case 表达式m 语句组m otherwise 语句组n end,当表达式的值等于表达式1的值时,执行语句组1,当表达式的值等于表达式2的值时,执行语句组2,当表达式的值等于表达式m的值时,执行语句组m,当表达式的值不等于case所列的表达式的值时,执行语句组n。当任意一个分支的语句执行完后,直接执行switch语句的下一句。,例4.5 某商场对顾客所购买的商品实行打折销售,标准如下(商品价格用price来表示): price200 没有折扣 200price500 3%折扣 500price1000 5%折扣 1000price25
9、00 8%折扣 2500price5000 10%折扣 5000price 14%折扣 输入所售商品的价格,求其实际销售价格。,程序如下: price=input(请输入商品价格); switch fix(price/100) case 0,1 %价格小于200 rate=0; case 2,3,4 %价格大于等于200但小于500 rate=3/100; case num2cell(5:9) %价格大于等于500但小于1000 rate=5/100; case num2cell(10:24) %价格大于等于1000但小于2500 rate=8/100; case num2cell(25:49
10、) %价格大于等于2500但小于5000 rate=10/100; otherwise %价格大于等于5000 rate=14/100; end price=price*(1-rate) %输出商品实际销售价格,3try语句 语句格式为: try 语句组1 catch 语句组2 end try语句先试探性执行语句组1,如果语句组1在执行过程中出现错误,则将错误信息赋给保留的lasterr变量,并转去执行语句组2。,例4.6 矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容,否则会出错。先求两矩阵的乘积,若出错,则自动转去求两矩阵的点乘。 程序如下: A=1,2,3;4,5,6; B=7,8,9;10,11,1
11、2; try C=A*B; catch C=A.*B; end C lasterr %显示出错原因,4.2.3 循环结构 1for语句 for语句的格式为: for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3 循环体语句 end 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。,例4.7 一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。输出全部水仙花数。 程序如下: for m=100:999 m1=fix(m/100); %求m的百位数字 m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位数字 m3=rem(m,
12、10); %求m的个位数字 if m=m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 disp(m) end end,例4.8 已知y,当n=100时,求y的值。 程序如下: y=0;n=100; for i=1:n y=y+1/i/i; end y,例4.9 求定积分。 以梯形法为例,程序如下: a=0;b=3*pi; n=1000; h=(b-a)/n; x=a; s=0; f0=exp(-0.5*x)*sin(x+pi/6); for i=1:n x=x+h; f1=exp(-0.5*x)*sin(x+pi/6); s=s+(f0+f1)*h/2; f0=f1; end s,在实际
13、MATLAB编程中,采用循环语句会降低其执行速度,所以前面的程序通常由下面的程序来代替: n=100; i=1:n; f=1./i.2; y=sum(f),for语句更一般的格式为: for 循环变量=矩阵表达式 循环体语句 end 执行过程是依次将矩阵的各列元素赋给循环变量,然后执行循环体语句,直至各列元素处理完毕。,例4.10 写出下列程序的执行结果。 s=0; a=12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23; for k=a s=s+k; end disp(s);,2while语句 while语句的一般格式为: while (条件) 循环体语句 end 其执行
14、过程为:若条件成立,则执行循环体语句,执行后再判断条件是否成立,如果不成立则跳出循环。,例4.11 从键盘输入若干个数,当输入0时结束输入,求这些数的平均值和它们之和。 程序如下: sum=0; n=0; val=input(Enter a number (end in 0):); while (val=0) sum=sum+val; n=n+1; val=input(Enter a number (end in 0):); end if (n 0) sum mean=sum/n end,例4.12 根据矩阵指数的幂级数展开式求矩阵指数。 程序如下: X=input(Enter X:); E=
15、zeros(size(X); F=eye(size(X); n=1; while norm(F,1)0 E=E+F; F=F*X/n; n=n+1; end E expm(X),3break语句和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
16、数。 程序如下: for n=100:200 if rem(n,21)=0 continue end break end n,4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。 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=s disp(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)