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1、四川理工学院数学系 柏宏斌 制作 版权所有2008年11月Matlab 软件应用与开发9/1/20241第第3章章 MATLAB程序设计程序设计3.1 M文件文件3.2 程序控制结构程序控制结构3.3 函数文件函数文件3.4 程序举例程序举例3.5 程序调试程序调试9/1/202423.1 M文件文件3.1.1 M文件概述文件概述 用用MATLAB语言编写的程序，称语言编写的程序，称为为M文件。文件。M文件可以根据调用方式文件可以根据调用方式的不同分为两类：的不同分为两类： 命令（脚本）文件命令（脚本）文件(Scripts File) 函数文件函数文件(Function File)。9/1/2
2、0243在主程序里调用子程序function main()f=input(Input Fahrenheit temperature：)t=f222c(f)function c=f222c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdg%djglkdjlgkdjflgkjd%sdfgdgc=5*(f-32)/9;9/1/20244例例3-1 分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度转换为摄氏温度c。程序程序1： 首先建立命令文件并以文件名首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盘。存盘。clear; %清除工作空间中的变量清除工作空间
3、中的变量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9 然后在然后在MATLAB的命令窗口中输入的命令窗口中输入f2c，将会，将会执行该命令文件，执行情况为：执行该命令文件，执行情况为：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.77789/1/20245程序程序2： 首先建立函数文件首先建立函数文件f2c.m。function c=f2c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdgc=5*(f-32)/9; 然后在然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。的命令窗口调用该函数文件。cle
4、ar;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y) 输出情况为：输出情况为：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.11119/1/202463.1.2 M文件的建立与打开文件的建立与打开 M文件是一个文本文件，它可以用文件是一个文本文件，它可以用任何编辑任何编辑程序程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用用MATLAB提供的提供的文本编辑器文本编辑器。1建立新的建立新的M文件文件 建立新的建立新的M文件，启动文件，启动MATLAB文本编辑器
5、文本编辑器有有3种方法：种方法： (1) 菜单操作菜单操作: 从从MATLAB主窗口的主窗口的File菜单中选菜单中选择择New菜单项，再选择菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现命令，屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。文本编辑器窗口。 (2) 命令操作命令操作: 在在MATLAB命令窗口输入命令命令窗口输入命令edit，启动，启动MATLAB文本编辑器后，输入文本编辑器后，输入M文件的内文件的内容并存盘。容并存盘。 (3) 命令按钮操作命令按钮操作: 单击单击MATLAB主窗口工具栏上主窗口工具栏上的的New M-File命令按钮，启动命令按钮，启动MATLAB文本编辑文本编辑
6、器后，输入器后，输入M文件的内容并存盘。文件的内容并存盘。9/1/202472打开已有的打开已有的M文件文件 打开已有的打开已有的M文件，也有文件，也有3种方法：种方法： (1) 菜单操作菜单操作:从从MATLAB主窗口的主窗口的File菜单菜单中选择中选择Open命令，则屏幕出现命令，则屏幕出现Open对话框，对话框，在在Open对话框中选中所需打开的对话框中选中所需打开的M文件。文件。在文档窗口可以对打开的在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修文件进行编辑修改，编辑完成后，将改，编辑完成后，将M文件存盘。文件存盘。 (2) 命令操作命令操作:在在MATLAB命令窗口输入命命令窗口输入命令：
7、令：edit 文件名，则打开指定的文件名，则打开指定的M文件。文件。 (3) 命令按钮操作命令按钮操作:单击单击MATLAB主窗口工主窗口工具栏上的具栏上的Open File命令按钮，再从弹出的命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的对话框中选择所需打开的M文件。文件。9/1/202483.2 程序控制结构程序控制结构3.2.1 顺序结构顺序结构1数据的输入数据的输入 从键盘输入数据，则可以使用从键盘输入数据，则可以使用input函函数来进行，该函数的调用格式为：数来进行，该函数的调用格式为： A=input(提示信息，选项提示信息，选项)； 其中提示信息为一个字符串，用于提示其中提示信息为
8、一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。用户输入什么样的数据。 如果在如果在input函数调用时采用函数调用时采用s选项，选项，则允许用户输入一个字符串。例如，想输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：入一个人的姓名，可采用命令： xm=input(Whats your name?,s);9/1/202492数据的输出数据的输出 MATLAB提供的命令窗口提供的命令窗口输出函数主要有输出函数主要有disp函数，其调用函数，其调用格式为格式为 disp(输出项输出项) 其中输出项既可以为字符串，其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。也可以为矩阵。9/1/202410
9、 例例3-2 输入输入x,y的值，并将它们的值互换后的值，并将它们的值互换后输出。输出。 程序如下：程序如下： x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);9/1/202411例例3-3 求一元二次方程求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。的根。程序如下：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=,num2s
10、tr(x(1),x2=,num2str(x(2);9/1/2024123程序的暂停程序的暂停 暂停程序的执行可以使用暂停程序的执行可以使用pause函数，函数，其调用格式为：其调用格式为： pause(n) %延迟延迟n秒秒 pause %省略延迟时间，直接使用，省略延迟时间，直接使用，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。继续执行。 若要强行中止程序的运行可使用如下若要强行中止程序的运行可使用如下命令：命令： Ctrl+C9/1/2024133.2.2 选择结构选择结构1if语句语句 在在MATLAB中，中，if语句有语句有3种格式。种格式。 (1
11、) 单分支单分支if语句：语句： if 条件条件 语句组语句组 end 当条件成立时，则执行语句组，执行完当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行之后继续执行if语句的后继语句，若条件不语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行成立，则直接执行if语句的后继语句。语句的后继语句。9/1/202414 (2) 双分支双分支if语句：语句： if 条件条件 语句组语句组1 else 语句组语句组2 end 当条件成立时，执行语句组当条件成立时，执行语句组1，否则执，否则执行语句组行语句组2，语句组，语句组1或语句组或语句组2执行后，再执行后，再执行执行if语句的后继语句。语句的后继语句。9/1
12、/202415 例例3-4 计算分段函数的值。计算分段函数的值。 程序如下：程序如下：x=input(请输入请输入x的值的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(abs(c)-abs(0); else disp(c); end9/1/2024182switch语句语句 switch语句根据表达式的取值不同，分别执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：行不同的语句，其语句格式为： switch 表达式表达式 case 表达式表达式1 语句组语句组1 case 表达式表达式2 语句组语句组2 case 表达式表达式m 语句组语句组m otherwise
13、 语句组语句组n end 当表达式的值等于当表达式的值等于表达式表达式1的值时，执行的值时，执行语句组语句组1，当表达式的，当表达式的值等于表达式值等于表达式2的值时，的值时，执行语句组执行语句组2，当，当表达式的值等于表达式表达式的值等于表达式m的值时，执行语句组的值时，执行语句组m，当表达式的值不等，当表达式的值不等于于case所列的表达式的所列的表达式的值时，执行语句组值时，执行语句组n。当任意一个分支的语句当任意一个分支的语句执行完后，直接执行执行完后，直接执行switch语句的下一句。语句的下一句。9/1/202419例例3-6 某商场对顾客所购买的商品实行打折某商场对顾客所购买的商
14、品实行打折销售，标准如下销售，标准如下(商品价格用商品价格用price来表示来表示)： price200 没有折扣没有折扣 200price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1000price2500 8%折扣折扣 2500price sans = 39 48 57 669/1/2024282while语句语句 while语句的一般格式为：语句的一般格式为： while (条件条件) 循环体语句循环体语句 end 其执行过程为：若条件成立，则执行循其执行过程为：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，如环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则
15、跳出循环。果不成立则跳出循环。9/1/202429 例例3-11 从键盘输入若干个数，当输入从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这时结束输入，求这些数的平均值和它们之和。些数的平均值和它们之和。程序如下：程序如下：Sum=0;Cnt=0;Val=input(Enter a number (end in 0):);while (Val=0) Sum=Sum+Val; Cnt=Cnt+1; Val=input(Enter a number (end in 0):);endif (Cnt 0) Sum Mean=Sum/Cntend9/1/2024303break语句和语句和continue语
16、句语句 与循环结构相关的语句还有与循环结构相关的语句还有break语句和语句和continue语句。它们一般与语句。它们一般与if语句配合使用。语句配合使用。 break语句用于终止循环的执行。当在循环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。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。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。体中所有剩下的语句，继续下一次循环。
17、9/1/202431例例3-12 求求100，200之间第一个能被之间第一个能被21整除整除的整数。的整数。程序如下：程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn9/1/2024324循环的嵌套循环的嵌套 如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为称为循环的嵌套循环的嵌套，或称为，或称为多重循环结构多重循环结构。 例例3-13 若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完数，如数，如6=1+2+3，所以，所以6是完数。求是完数。求1,5
18、00之间的全部完数。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); endend9/1/202433 3.3 函数文件函数文件3.3.1 函数文件的基本结构函数文件的基本结构 函数文件由函数文件由function语句引导，其基本结构为：语句引导，其基本结构为： function 输出形参表输出形参表=函数名函数名(输入形参表输入形参表) 注释说明部分注释说明部分(不能有空行不能有空行) 函数体语句函数体语句 其中以其中以function开头的一行为引导行，表示该开头的一行为引导行
19、，表示该M文件文件是一个函数文件。是一个函数文件。 函数名的命名规则与变量名相同，由字母开头，包括函数名的命名规则与变量名相同，由字母开头，包括字母、数字、下划线，变量的长度不能超过系统函数字母、数字、下划线，变量的长度不能超过系统函数namelengthmax 所规定的值所规定的值(63)。名字不能与。名字不能与MATLAB预留关键字同（用预留关键字同（用iskeyword可列出所有的关键字）可列出所有的关键字） 输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出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。参数。当输出形参多于一个时，则应该用方
20、括号括起来。9/1/202434 例例3-14 编写函数文件求半径为编写函数文件求半径为r的圆的面积的圆的面积和周长。和周长。 函数文件如下：函数文件如下： function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圆半径圆半径%s 圆面积圆面积%p 圆周长圆周长%2006年年3月月15日编日编s=pi*r*r;p=2*pi*r;9/1/2024353.3.2 函数调用函数调用 函数调用的一般格式是：函数调用的一般格式是： 输出实参表输出实参表=函数名函数名(输入实参表输入实
21、参表) 要注意的是，函数调用时各实参出现要注意的是，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。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，然后再执行函形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。数的功能。9/1/202436 例例3-15 利用函数文件，实现直角坐标利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标与极坐标(,)之之间的转换。间的转换。 函数文件函数文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqr
22、t(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 调用调用tran.m的命令文件的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以中，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。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。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。9/1/202437 上面问题也可以在如下上面问题也可以在如下test.m函数文件里调用函数文件里调用子程序
23、：子程序：function rho,the=testx=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rho;the; function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);9/1/202438 例例3-16 利用函数的递归调用，求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：本身就是以递归的形式定义的： 显然，求显然，求n!需要求需要求(n-1)!，这时可采用递归，这时可采用递归调用。递归调用函数文件调用。递归调用
24、函数文件factor.m如下：如下：function f=factor(n)if n=1 f=1;else f=factor(n-1)*n; %递归调用求递归调用求(n-1)!end9/1/2024393.3.3 函数参数的可调性函数参数的可调性 在调用函数时，在调用函数时，MATLAB用两个用两个永久变量永久变量nargin和和nargout分别记录调分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的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，从而被调用时的
25、输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。决定函数如何进行处理。9/1/202440 例例3-17 nargin用法示例。用法示例。 函数文件函数文件examp.m：function fout=examp (a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2;end 命令文件命令文件mydemo.m：x=1:3;y=1;2;3;examp(x)examp(x,y)examp(x,y,3)9/1/2024413.3.4 全局变量与局部变量全局变量与局部变量 全局变量用全局变量用glob
26、al命令定义，格式为：命令定义，格式为： global 变量名变量名例例3-18 全局变量应用示例。全局变量应用示例。 先建立函数文件先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中输入：在命令窗口中输入：global ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)9/1/2024423.4 程序举例程序举例例例3-19 猜数游戏。首先由计算机产生猜数游戏。首先由计算机产生1,100之间的随机整数，然后由用户之
27、间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数。根据用户猜测猜测所产生的随机数。根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示于产生的数，则显示“High”，小于则，小于则显示显示“Low”，等于则显示，等于则显示“You won”，同时退出游戏。用户最多可以猜同时退出游戏。用户最多可以猜7次。次。9/1/202443猜数游戏源代码x=fix(1+rand(1)*(100-1); for i=1:7 y=input(请输入你猜的数：请输入你猜的数：); if y=x disp(You won) break; elseif yx disp(high)
28、if i=7 disp(Game over!); end endend9/1/202444例例3-20 Fibonacci数列定义如下：数列定义如下：f1=1f2=1fn=fn-1+fn-2 (n2)求求Fibonacci数列的第数列的第20项。项。9/1/202445Fibonacci数列源程序数列源程序1：fibo_1.mfunction fn=fibo_1(n)if n=1 fn=1;elseif n=2 fn=1;else fn=fibo_1(n-1)+fibo_1(n-2);end9/1/202446Fibonacci数列源程序数列源程序1：fibo_2.mfunction fn=f
29、ibo_2(n)fn(1)=1;fn(2)=1;for i=3:n fn(i)=fn(i-1)+fn(i-2);end9/1/202447Fibonacci数列求解主程序：数列求解主程序：Fibo_test.mn=input(请输入要求的Fibonacci数列的项（n2）：);fn_1=fibo_1(n)fn_2=fibo_2(n)9/1/2024483.5 程序调试程序调试3.5.1 程序调试概述程序调试概述 一般来说，应用程序的错误有两类：一般来说，应用程序的错误有两类： （1）是语法错误；）是语法错误； 语法错误包括词法或文法的错误，例如函数语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写
30、错、表达式书写错等。名的拼写错、表达式书写错等。 （2）是运行时的错误。）是运行时的错误。 程序运行时的错误是指程序的运行结果有错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。误，这类错误也称为程序逻辑错误。9/1/2024493.5.2 调试器调试器1Debug菜单项菜单项 该菜单项用于程序调试，需要与该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。菜单项配合使用。2Breakpoints菜单项菜单项 该菜单项共有该菜单项共有6个菜单命令，前两个是个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和清除断点的，后用于在程序中设置和清除断点的，后4个是个是设置停止条
31、件的，用于临时停止设置停止条件的，用于临时停止M文件的执文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在相当于在M文件指定的行号前加入了一个文件指定的行号前加入了一个keyboard命令。命令。9/1/202450 3.5.3 P码文件操作码文件操作 当当M文件首次被调用是，文件首次被调用是，MATLAB 将首先对将首先对该文件进行语法分析，并把生成的相应内部代码该文件进行语法分析，并把生成的相应内部代码（伪代码）存放在内存，此后将从内存调用该（伪代码）存放在内存，此后将从内存调用该M文件。文件。inmem %罗列出内存中的罗列出内存中的P码（伪代码）文件码（伪代码）文件Pcode filename %在当前目录下生成在当前目录下生成filename.p，该文件可以当作该文件可以当作filename.m文件一样使用，其他文件一样使用，其他用户可以使用该代码，但不能看到代码的内容。用户可以使用该代码，但不能看到代码的内容。Pcode filename -inplace %在在filename.m所在目录所在目录 下生成下生成filename.pClear filename %清除内存中的清除内存中的filename.p 文件文件Clear functions %清除内存中的所有清除内存中的所有P文件文件9/1/202451
