《matlab程序设计3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab程序设计3（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6章 MATLAB程序设计,MATLAB有两种常用的工作方式， 交互式命令行操作方式， M文件的编程工作方式,6.1 M文件,M文件有两种形式：脚本文件（Script File）和函数文件（Function File）。脚本文件通常用于执行一系列简单的MATLAB命令，运行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；函数文件和脚本文件不同，它可以接受参数，也可以返回参数，在一般情况下，用户不能靠单独键入其文件名来运行函数文件，而必须由其他语句来调用，MATLAB的大多数应用程序都是由函数文件的形式给出的。,6.1.1 局部变量与全局变量,函数文件所定义的变量是局部变量，这
2、些变量独立于其他函数的局部变量和工作空间的变量，即只能在该函数的工作空间引用，而不能在其它函数工作空间和命令工作空间引用。,如果某些变量定义成全局变量，就可以在整个MATLAB工作空间进行存取和修改，以实现共享。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。 用命令global定义全局变量，其格式为： global A B C 习惯上我们可以将全局变量定义为大写字母。,6.1.2 M文件的编辑与运行,新建文件： 单击MATLAB的主界面的工具栏上的图标； 在命令窗口输入命令edit建立新文件，或输入命令edit filename， 利用MATLAB主界面的File|New子菜单，再从右拉菜单中
3、选择“M-file”项；,打开文件： 编辑文件： 保存文件,运行文件,l 在命令窗口输入要运行的文件名即可开始运行，需要注意的是，在运行前，一定要先保存文件，否则运行的是保存前的程序。 l 如果在编辑器中完成编辑后需要直接运行，可以选择编辑器的Debug|Save and Run选项（如果文件已经保存过，该选顶则变为Run）。 按F5键则保存程序并直接运行；如果是新建M文件，则弹出“保存文件”对话框，用户保存文件后直接运行。,6.1.3 脚本文件,脚本文件是M文件中最简单的一种，不需要输入输出参数，用命令语句可以控制MATLAB命令工作空间的所有数据。在运行过程中，产生的所有变量均是命令工作空
4、间变量，这些变量一旦生成，就一直保存在内存空间中，除非用户运行clear命令将它们清除。,运行一个脚本文件等价于从命令窗口中顺序运行文件里的命令。由于脚本文件只是一串命令的集合，因此只需像在命令窗口中输入命令那样，依次将命令编辑在脚本文件中即可。,例6. 1 编程计算向量元素的平均值。 % average_1.m 计算向量元素的平均值 x=input(输入向量：x=); m,n =size(x); %判断输入量的大小 if(m=1)|(n=1)| (m=1)& (n=1) %判断输入是否为向量 error(必须输入向量。) end average=sum(x)/length(x),注意：运行前
5、，应该将文件存放的目录设置成可搜索路径，设置方法见1.7。例外一种简单的方法是：选择编辑器的Debug|Save and Run或按F5键直接运行，若文件不在搜索路径列表中，则弹出图6.1所示对话框，可以将文件所在的目录设置成当前目录、添加到MATLAB搜索路径的开头或最后，然后直接运行。,6.1.4 函数文件,如果M文件的第一个可执行语句以function开始，该文件就是函数文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上，MATLAB提供的函数命令大部分都是由函数文件定义的，这足以说明函数文件的重要。,函数文件区别于脚本文件之处在于脚本文件的变量为命令工作空间变量，在文件执行完成后保留在命令工作
6、空间中；而函数文件内定义的变量为局部变量，只在函数文件内部起作用，当函数文件执行完后，这些内部变量将被清除。,例6. 2 编写average_2函数用于计算向量元素的平均值。 function y=average_2(x) % 函数average_2(x)用以计算向量元素的平均值。 % 输入参数x为输入向量，输出参数y为计算的平均值。 % 非向量输入将导致错误。 m,n=size(x); %判断输入量的大小 if(m=1)|(n=1)| (m=1) %计算向量x所有元素的平均值, z=1:99; average_2(z) ans = 50,通常函数文件由以下几个基本部分组成： （1）函数定义行
7、：函数定义行由关键字function引导，指明这是一个函数文件，并定义函数名、输入参数和输出参数，函数定义行必须为文件的第一个可执行语句，函数名与文件名相同，可以是MATLAB中任何合法的字符。 函数文件可以带有多个输入和输出参数，如： function x,y,z=sphere(theta,phi,rho) 也可以没有输出参数，如： function printresults(x),（2）H1行：H1行就是帮助文本的第一行，是函数定义行下的第一个注释行，是供lookfor查询时使用的。一般来说为了充分利用MATLAB的搜索功能，在编制M文件时，应在H1行中尽可能多地包含该函数的特征信息。由于
8、在搜索路径上包含average的函数很多，因此用lookfor average可能会查询到多个有关的命令。如： lookfor average_2 average_2.m: % 函数average_2(x)用以计算向量元素的平均值。,（3）帮助文本：在函数定义行后面，连续的注释行不仅可以起到解释与提示作用，更重要的是为用户自己的函数文件建立在线查询信息，以供help命令在线查询时使用。如： help average_2 函数average_2(x)用以计算向量元素的平均值。 输入参数x为输入向量，输出参数y为计算的平均值。 非向量输入将导致错误,（4）函数体：函数体包含了全部的用于完成计算及给
9、输出参数赋值等工作的语句，这些语句可以是调用函数、流程控制、交互式输入/输出、计算、赋值、注释和空行。 （5）注释：以%起始到行尾结束的部分为注释部分，MATLAB的注释可以放置在程序的任何位置，可以单独占一行，也可以在一个语句之后，如： %非向量输入将导致错误 m,n=size(x); %判断输入量的大小,6.1.5 函数调用,调用函数文件的一般格式为： 输出参数表=函数名(输入参数表) 调用函数时应注意： （1）当调用一个函数时，输入和输出参数的顺序应与函数定义时的一致，其数目可以按少于函数文件中所规定的输入和输出参数调用函数，但不能使用多于函数文件所规定的输入和输出参数数目。例如： x,
10、y=sin(pi) y=linspace(2),（2）在编写函数文件调用时常通过nargin、nargout函数来设置缺省输入参数，并决定用户所希望的输出参数。函数nargin可以检测函数被调用时用户指定的输入参数个数；函数nargout可以检测函数被调用时用户指定的输出参数个数。在函数文件中通过nargin、nargout函数，可以适应函数被调用时，用户输入和输出参数数目少于函数文件中function语句所规定数目的情况，以决定采用何种缺省输入参数和用户所希望的输出参数。,function y = linspace(d1, d2, n) %LINSPACE Linearly spaced v
11、ector. if nargin = 2 n = 100; end n = double(n); y = d1+(0:n-2)*(d2-d1)/(floor(n)-1) d2;,（3）当函数有一个以上输出参数时，输出参数包含在方括号内。例如，m,n=size(x)。注意：m,n在左边表示函数的两个输出参数m和n；不要把它和m,n在等号右边的情况混淆，如y=m,n表示数组y由数组m和n所组成。 （4）当函数有一个或多个输出参数，但调用时未指定输出参数，则不给输出变量赋任何值。,function t=toc % TOC Read the stopwatch timer. Global TICTOC
12、 If nargout1 elapsed_time=etime(clock,TICTOC) else t=etime(clock,TICTOC); end,如果用户调用toc时不指定输出参数t，例如： tic toc elapsed_time = 4.0160 函数在命令窗口显示函数工作空间变量elapsed_time的值，但在MATLAB命令工作空间里不给输出参数t赋任何值，也不创建变量t。,如果如果用户调用toc时指定输出参数t，例如： tic out=toc out = 2.8140 则以变量out的形式返回到命令窗口，并在MATLAB命令工作空间里创建变量out。,（5）函数有自己的独
13、立工作空间，它与MATLAB的工作空间分开。除非使用全局变量，函数内变量与MATLAB其它工作空间之间唯一的联系是函数的输入和输出参数。如果函数任一输入参数值发生变化，其变化仅在函数内出现，不影响MATLAB其它工作空间的变量。函数内所创建的变量只驻留在该函数工作空间，而且只在函数执行期间临时存在，以后就消失。因此，从一个调用到另一个调用，在函数工作空间以变量存储信息是不可能的。,（6）在MATLAB其它工作空间重新定义预定义的变量（例如pi），它不会延伸到函数的工作空间；反之亦然，即在函数内重新定义预定义的变量不会延伸到MATLAB的其它工作空间中。 （7）如果变量说明是全局的，函数可以与其
14、它函数、MATLAB命令工作空间和递归调用本身共享变量。为了在函数内或MATLAB命令工作空间中访问全局变量，全局变量在每一个所希望的工作空间都必须说明。,（8）全局变量可以为编程带来某些方便，但却破坏了函数对变量的封装，所以在实际编程中，无论什么时候都应尽量避免使用全局变量。如果一定要用全局变量，建议全局变量名要长、采用大写字母，并有选择地以首次出现的M文件的名字开头，使全局变量之间不必要的互作用减至最小。 （9）MATLAB以搜寻脚本文件的同样方式搜寻函数文件。例如，输入cow，MATLAB首先认为cow是一个变量；如果它不是，那么MATLAB认为它是一个内置函数；如果还不是，MATLAB
15、检查当前cow.m的目录或文件夹；如果仍然不是，MATLAB就检查cow.m在MATLAB搜寻路径上的所有目录或文件夹。,（10）从函数文件内可以调用脚本文件。在这种情况下，脚本文件查看函数工作空间，不查看MATLAB命令工作空间。从函数文件内调用的脚本文件不必调到内存进行编译，函数每调用一次，它们就被打开和解释。因此，从函数文件内调用脚本文件减慢了函数的执行。 （11）当函数文件到达文件终点，或者碰到返回命令return，就结束执行和返回。return命令提供了一种结束函数的简单方法，而不必到达文件的终点。,6.2 MATLAB的程序控制结构,作为一种程序设计语言，MATLAB语言和其他的程
16、序设计语言一样，除了按正常顺序执行的程序结构外，还提供了各种控制程序流程的语句，如循环语句、条件语句、开关语句等。控制流程极其重要，通过对流程控制语句的组合使用，可以实现多种复杂功能的程序设计，经常出现在M文件中。,6.2.1 循环结构,在MATLAB中实现循环结构的语句有两种：for循环语句和while循环语句,1. for 循环,for循环允许一组命令以固定的和预定的次数重复。For循环的一般形式是： for 循环控制变量=表达式1:表达式2:表达式3 语句 end 在for循环语句中，循环体内不能出现对循环控制变量的重新设置，否则将会出错；for循环允许嵌套使用。,例6. 3 求的值。 s=0; for n=1:10 s=s+n; end s,例6. 4 在区间2 ,0.75 内，以步长0.25，对函数y=f(x) = 1+1/x求值，并列表显示。 r= ; s= ; for x= -2.0:
