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第第5章章 MATLAB程序设计程序设计M文件介绍文件介绍MATLAB程序控制结构程序控制结构函数调用和参数传递函数调用和参数传递第1页 MATLAB有两种工作方式：有两种工作方式：（1）交互式命令行工作方式）交互式命令行工作方式 通常通常matlab以以指令驱动模式指令驱动模式工作，即在工作，即在matlab 窗口下当用户输入窗口下当用户输入单行指令单行指令时，时，matlab 马上处理这条指令，并显示结果，这马上处理这条指令，并显示结果，这就是就是matlab命令行方式命令行方式。第2页（2）M文件程序工作方式文件程序工作方式 较多命令较多命令 重复输入重复输入 将要输入全部指令按次序放到一个将要输入全部指令按次序放到一个扩展扩展名为名为“.m”文本文件文本文件中，每次运行时中，每次运行时只要输只要输入入M文件文件名即可文件文件名即可。这种工作模式称为。这种工作模式称为M文件程序工作方式。文件程序工作方式。第3页 5.1 M文件介绍文件介绍 用用MATLAB语言编写程序，称为语言编写程序，称为M文件文件。5.1.1 M文件建立与编辑文件建立与编辑 M文件是一个文本文件，它能够用任何编辑程文件是一个文本文件，它能够用任何编辑程序来建立和编辑，而普通惯用且最为方便是序来建立和编辑，而普通惯用且最为方便是使用使用MATLAB提供文本编辑器提供文本编辑器。1、建立新、建立新M文件文件 开启开启MATLAB文本编辑器有文本编辑器有3种方法：种方法：方法一：方法一：菜单操作菜单操作 File New M-file MATLAB Editor窗口窗口 输入输入M文件内容并存盘。文件内容并存盘。第4页方法二：命令操作方法二：命令操作 在在MATLAB命令窗口输入命令命令窗口输入命令edit，开启，开启MATLAB文本编辑器后，输入文本编辑器后，输入M文件内容并存盘。文件内容并存盘。方法三：命令按钮操作方法三：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New M-File命令按命令按钮钮 ，开启，开启MATLAB文本编辑器后，输入文本编辑器后，输入M文件文件内容并存盘。内容并存盘。注意：注意：M文件存放位置默认情况下是文件存放位置默认情况下是 MATLAB安装目录下安装目录下work子目录。子目录。第5页2、编辑已经有、编辑已经有M文件文件方法一：方法一：菜单操作菜单操作 File Open Open对话框对话框 M文件文件方法二：方法二：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 文件名文件名方法三：方法三：命令按钮操作命令按钮操作工具栏工具栏Open File 选择所需打开选择所需打开M文件。文件。第6页 MATLAB提供了两种源程序文件格式：提供了两种源程序文件格式：脚脚本文件本文件和和函数文件函数文件，这两种文件扩展名均为，这两种文件扩展名均为“.m”。M脚本（脚本（Scripts）文件（命令行文件）：没有）文件（命令行文件）：没有输入参数，也不返回输出参数；输入参数，也不返回输出参数；M函数（函数（Functions）文件：）文件：既能够有输入参数、既能够有输入参数、输出参数，也能够没有输入参数、输出参数。输出参数，也能够没有输入参数、输出参数。5.1.2 M脚本文件和脚本文件和M函数文件函数文件第7页一、一、M脚本文件（命令行文件）脚本文件（命令行文件）本质：是一串指令集合，与在命令窗口本质：是一串指令集合，与在命令窗口逐行执行文件中全部指令，其结果是一样。逐行执行文件中全部指令，其结果是一样。将需要运行命令编辑到一个命令文件中，将需要运行命令编辑到一个命令文件中，然后在然后在MATLAB命令窗口直接输入该命令文命令窗口直接输入该命令文件名字（执行方法）件名字（执行方法），就会次序执行命令文，就会次序执行命令文件中命令，该文件称为件中命令，该文件称为脚本文件脚本文件。第8页（1）脚本文件中命令格式和前后次序，与在）脚本文件中命令格式和前后次序，与在命令窗口中输入指令无区分；命令窗口中输入指令无区分；（2）与在命令窗口中直接运行命令一样，脚）与在命令窗口中直接运行命令一样，脚本文件产生变量都驻留在本文件产生变量都驻留在MATLABworkspace中，能够方便查看变量；中，能够方便查看变量；脚本文件能够直接访问脚本文件能够直接访问workspace中全部数据；中全部数据；（3）文件文件名要防止与）文件文件名要防止与MATLAB内置内置函数与工具箱中函数重名，并要放在搜索路函数与工具箱中函数重名，并要放在搜索路径内。径内。第9页例例1：建立一个脚本文件，将变量：建立一个脚本文件，将变量a、b值交换。值交换。解：建立解：建立li1.m文件文件a=1:9;b=11 12 13;14 15 16;17 18 19;c=a;a=b;b=c;ab指令窗口执行该程序指令窗口执行该程序 li1a=11 12 13 14 15 16 17 18 19b=1 2 3 4 5 6 7 8 9第10页二、二、M函数文件函数文件 函数文件函数文件(Function file)是另一个形式是另一个形式M文件，文件，每每一个函数文件都定义一个函数一个函数文件都定义一个函数。1.脚本文件和函数文件区分：脚本文件和函数文件区分：（1）M脚本文件不需要输入任何参数，也不返回任何脚本文件不需要输入任何参数，也不返回任何参数，主要是为了处理在命令窗口中重复输入命令繁琐参数，主要是为了处理在命令窗口中重复输入命令繁琐操作；操作；M函数文件通常包含输入参数，也能够返回输出函数文件通常包含输入参数，也能够返回输出参数，主要处理参数传递和函数调用问题。参数，主要处理参数传递和函数调用问题。（2）脚本文件对）脚本文件对workspace中变量进行操作；函数文件中变量进行操作；函数文件变量为局域变量，只有其输出变量保留在变量为局域变量，只有其输出变量保留在workspace中。中。第11页2.函数文件格式函数文件格式 function 输出形参表输出形参表=函数名（输入形参表）函数名（输入形参表）函数帮助信息行函数帮助信息行 函数体函数体是函数功效实现部分是函数功效实现部分 特定规则：特定规则：m函数文件第一行必须以单词函数文件第一行必须以单词function作为引导词；作为引导词；函数信息行：给出函数帮助信息，帮助信息要函数信息行：给出函数帮助信息，帮助信息要从从%开开头，并放在一行开头，用头，并放在一行开头，用help+函数名可查询到；函数名可查询到；第12页 函数名命名规则与变量名相同；函数名命名规则与变量名相同；m函数文件函数文件文件名文件名能能够直接用够直接用函数名函数名.m，也能够与函数名不一样，不过，也能够与函数名不一样，不过调用调用时使用文件名时使用文件名；当函数输出形参多于当函数输出形参多于1个时，应用个时，应用方括号，参数之间用方括号，参数之间用逗号隔开：逗号隔开：function a,b=mfile(x,y)；当函数无输出参数时，；当函数无输出参数时，输出参数项应为空，或者用空中括号表示：输出参数项应为空，或者用空中括号表示：function mfile(x,y)或者或者function =mfile(x,y)；函数执行后，函数执行后，只保留最终返回结果只保留最终返回结果，不保留任何中间过，不保留任何中间过程。程序中变量均为程。程序中变量均为局部变量局部变量，不保留在工作空间中，其，不保留在工作空间中，其变量只在函数运行期间有效，随函数调用结束而从工作空变量只在函数运行期间有效，随函数调用结束而从工作空间消除。间消除。第13页解：解：首先建立函数文件首先建立函数文件li2.m。函数文件内容：函数文件内容：function li2%ab交换交换 a=1:9;b=11 12 13;14 15 16;17 18 19;c=a;a=b;b=c;a b例例2：建立一个函数文件，将变量：建立一个函数文件，将变量a、b值交换。值交换。第14页例例3：建立函数文件，将华氏温度：建立函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度转换为摄氏温度c解：解：首先建立函数文件首先建立函数文件f2c.m。函数文件内容：函数文件内容：function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9 f2c(100)c=37.7778 第15页5.2 MATLAB程序控制结构程序控制结构5.2.1 条件分支结构条件分支结构条件分支结构条件分支结构依据一定条件来执行各条语句。依据一定条件来执行各条语句。1if语句语句 (1)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，执行完之后继当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行续执行if语句后继语句，若条件不成立，则直接执语句后继语句，若条件不成立，则直接执行行if语句后继语句。语句后继语句。第16页(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，不然，不然执行语句组执行语句组2，语句组，语句组1或语句组或语句组2执行执行后，再执行后，再执行if语句后继语句。语句后继语句。第17页(3)多分支多分支if语句：语句：if 条件条件1 语句组语句组1 elseif 条件条件2 语句组语句组2 elseif 条件条件m 语句组语句组m else 语句组语句组n end 第18页function y=shuru(x)if x=1 y=2*x.2+1 elseif(x-1)y=0 else y=-x.3 end例例4：计算函数：计算函数y=第19页例例5：编程判断一年是否是闰年：编程判断一年是否是闰年function leapyear(year)%使用该程序判断是否是闰年使用该程序判断是否是闰年sign=0;if mod(year,4)=0 sign=0;elseif mod(year,400)=0 sign=1;elseif mod(year,100)=0 sign=0;else sign=1;endif sign=1 fprintf(%4d year is a leap year!n,year)else fprintf(%4d year is not a leap year!n,year)end执行结果：执行结果：leapyear(1904)1904 year is a leap year!leapyear(1900)1900 year is not a leap year!第20页2、Switch语句语句 假如在一个程序中，必须假如在一个程序中，必须针对某个针对某个变量不一样取值情况进行对应操作变量不一样取值情况进行对应操作，switch语句比语句比if语句更方便。语句更方便。switch语语句用于实现多重选择句用于实现多重选择。第21页语法：语法：switch 分支条件（函数、变量、表示式）分支条件（函数、变量、表示式）case 条件条件1（标量、字符串）（标量、字符串）执行语句执行语句1 case 条件条件2 条件条件3 条件条件4 执行语句执行语句2 case otherwise 执行语句执行语句n end第22页例例6：编写函数文件，将百分制成绩转换为五级制成绩：编写函数文件，将百分制成绩转换为五级制成绩function f=trangrade(x)switch fix(x/10)case 10 9 f=A;case 8 f=B;case 7 f=C;case 6 f=D;otherwise f=E;end运行结果：运行结果：trangrade(97)ans=A trangrade(67)ans=D trangrade(55)ans=E第23页例例7 某商场对用户所购置商品实施打折销售，某商场对用户所购置商品实施打折销售，标准以下标准以下(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 2500price5000 10%折扣折扣 5000price 14%折扣折扣 输入所售商品价格，求其实际销售价格。输入所售商品价格，求其实际销售价格。第24页function shurujiage(price)switch fix(price/100)case 0,1%价格小于价格小于200 rate=0;case 2,3,4%价格大于等于价格大于等于200但小于但小于500 rate=3/100;case num2cell(5:9)%价格大于等于价格大于等于500但小于但小于1000 rate=5/100;case num2cell(10:24)%价格大于等于价格大于等于1000但小于但小于2500 rate=8/100;case num2cell(25:49)%价格大于等于价格大于等于2500但小于但小于5000 rate=10/100;otherwise%价格大于等于价格大于等于5000 rate=14/100;endprice=price*(1-rate)%输出商品实际销售价格输出商品实际销售价格 第25页5.2.2 循环结构循环结构1.while循环循环 while循环以不定次数重复执行一组语句。语法为：循环以不定次数重复执行一组语句。语法为：while 逻辑表示式逻辑表示式 循环体语句循环体语句end while语句执行过程，只要表示式里面全部元素为语句执行过程，只要表示式里面全部元素为真，就执行真，就执行while和和end之间语句，不然就结束循环。在之间语句，不然就结束循环。在设计设计while循环时，循环时，应在循环体内有修改应在循环体内有修改“逻辑表示式逻辑表示式”部分，部分，确保执行了一定次数后能够退出循环。确保执行了一定次数后能够退出循环。第26页例例8：用：用while循环求循环求1100间整数和间整数和 sum=0;i=1;while i=100 sum=sum+i;i=i+1;end sum sum=5050第27页例例9：编写函数文件求小于自然数：编写函数文件求小于自然数n婓波纳契数列各项。婓波纳契数列各项。该数列是一整数数列，其中每个数等于前面两数之和。该数列是一整数数列，其中每个数等于前面两数之和。function f=fbnq(n)%计算婓波纳契数列各项计算婓波纳契数列各项f=1 1;i=1;while f(i)+f(i+1)fbnq(30)ans=1 1 2 3 5 8 13 21第28页2.for循环循环 for循环允许一条或者一组语句被重复执行预先指循环允许一条或者一组语句被重复执行预先指定次数。定次数。for循环语法为：循环语法为：for 循环变量循环变量=表示式表示式1：表示式：表示式2：表示式：表示式3 循环体循环体 end说明说明：表示式表示式1值为循环变量初值，表示式值为循环变量初值，表示式2值为步长，表值为步长，表示式示式3值为循环终值，当步长为值为循环终值，当步长为1时，能够省略。表示式时，能够省略。表示式值能够是正整数、负整数或者小数。值能够是正整数、负整数或者小数。循环次数怎样计算？循环次数怎样计算？第29页例例10：使用：使用for循环计算循环计算 以及以及I!（I=1:10）值。）值。解：编写脚本文件解：编写脚本文件forsum.msum=0;part=1;for i=1:10 part=part*i;fprintf(part(%d)=%dn,i,part)sum=sum+part;endfprintf(sum=%dn,sum)运行结果：运行结果：forsumpart(1)=1part(2)=2part(3)=6part(4)=24part(5)=120part(6)=720part(7)=5040part(8)=40320part(9)=362880part(10)=3628800sum=4037913第30页5.2.3 试探结构试探结构 试探式语句给用户提供了一个错误捕捉机制，能试探式语句给用户提供了一个错误捕捉机制，能够将编译系统发觉错误捕捉，控制对发生错误进行处够将编译系统发觉错误捕捉，控制对发生错误进行处理。其格式为：理。其格式为：try 语句段语句段1 catch 语句段语句段2 end说明：说明：本语句结构首先试探性执行语句段本语句结构首先试探性执行语句段1，若发觉错误，若发觉错误，将错误信息赋给将错误信息赋给lasterr变量，并放弃执行语句段变量，并放弃执行语句段1，转，转而执行语句段而执行语句段2中语句。中语句。第31页例例11：编写矩阵乘法计算，如有语法错误，给犯错误信息：编写矩阵乘法计算，如有语法错误，给犯错误信息 X=magic(4);Y=ones(4,3);tryZ=X*Ycatchfprintf(not conformable.)endZ=34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 34 X=magic(4);Y=ones(3);tryZ=X*Ycatchfprintf(not conformable.n)endnot conformable.lasterrans=Error using=mtimesInner matrix dimensions must agree.第32页5.2.4 人机交互命令人机交互命令1.break命令命令 break使用在循环语句中，普通经过使用在循环语句中，普通经过if语句来调用语句来调用break，从而使系统跳出循环。，从而使系统跳出循环。%鸡兔同笼，头鸡兔同笼，头36，腿，腿100，问有鸡兔各几只，问有鸡兔各几只i=1;while 36-i0 if i*2+(36-i)*4=100 break;end i=i+1;endfprintf(The number of chickens is%dn,i);fprintf(The number of rabbits is%dn,36-i);第33页2.continue命令命令 continue使用在循环语句中，作用是使用在循环语句中，作用是结束此次循环结束此次循环，即跳过循环体中下面还未执行语句，即跳过循环体中下面还未执行语句，接着执行下一次循接着执行下一次循环。环。%请列出请列出110之间奇数之间奇数for i=1:10 if mod(i,2)=0 continue end fprintf(%4d,i);endfprintf(n);执行结果执行结果 continue_exam 1 3 5 7 9第34页3.input命令命令 提醒用户从键盘输入数值、字符串和表示式，并接提醒用户从键盘输入数值、字符串和表示式，并接收该输入。收该输入。调用格式：调用格式：A=input（提醒信息，选项）（提醒信息，选项）说明：说明：（1）A=input（statement）：在屏幕上显示）：在屏幕上显示statement，等候用户输入，并将数值赋给，等候用户输入，并将数值赋给A；（2）A=input（statement，s）：将输入作为）：将输入作为字符串，而不是数值赋给变量；字符串，而不是数值赋给变量；（3）假如没有任何输入字符，而只按回车键，将返回）假如没有任何输入字符，而只按回车键，将返回一个空矩阵。一个空矩阵。n则表示换行输出。则表示换行输出。第35页例例12：计算一元二次方程：计算一元二次方程ax2+bx+c=0根根a=input(a=?n);b=input(b=?n);c=input(c=?);d=b2-4*a*c;x=(-b+sqrt(d)/(2*a)(-b-sqrt(d)/(2*a)执行结果：执行结果：input_exama=?1b=?2c=?3x=-1.0000+1.4142i -1.0000-1.4142i第36页4.pause命令命令 该命令作用是暂停程序执行，适合用于程序调试时，该命令作用是暂停程序执行，适合用于程序调试时，查看中间结果情况。查看中间结果情况。调用格式：调用格式：pause（延迟秒数）（延迟秒数）说明：说明：（1）pause：使程序运行停顿，等按任意键继续运行；：使程序运行停顿，等按任意键继续运行；（2）pause(n)：在继续执行前中止执行程序：在继续执行前中止执行程序n秒；秒；（3）pause on：允许后续：允许后续pause命令中止程序运行；命令中止程序运行；（4）pause off：确保后续：确保后续pause或或pause(n)命令都不中命令都不中止程序运行。止程序运行。第37页例例13：pause函数使用说明函数使用说明function pause_examt=0:0.05:3*pi;x=sin(t);y=cos(t);plot(t,x);pauseplot(t,y);pause(3);plot(t,x+y);第38页5.disp命令命令 该命令作用是命令窗口输出字符串或矩阵。该命令作用是命令窗口输出字符串或矩阵。调用格式：调用格式：disp（输出项）（输出项）例例14:输入输入x,y值，并将它们值交换后输出。值，并将它们值交换后输出。程序以下：程序以下：x=input(Input x please.);y=input(Input y please.);disp(xy值交换值交换)z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);第39页6.keyboard命令命令 在在M文件中请求键盘输入命令，能够经过文件中请求键盘输入命令，能够经过输入输入return并按回车以中止并按回车以中止keyboard模式。模式。K return7.error语句语句调用格式：调用格式：error（message）显示错误信息，并将控制权交给键盘，显显示错误信息，并将控制权交给键盘，显示示message。假如。假如message是空，则是空，则error命令命令将不起作用。将不起作用。第40页例例15：编写程序求解一元二次方程，假如根为复数，输：编写程序求解一元二次方程，假如根为复数，输犯错误信息，并不输出计算结果。犯错误信息，并不输出计算结果。function error_test(a,b,c)%解方程解方程a*x2+b*x+c=0d=b2-4*a*c;if d error_test(1,2,3)?Error using=error_testThe roots are complex!error_test(1,4,3)x=-1 -3第41页8.warning语句语句调用格式：调用格式：warning（message）显示警告信息，显示警告信息，它不会终止程序运行它不会终止程序运行，而仅给出警，而仅给出警告信息。告信息。9.return命令命令 return命令能够使当前函数正常退出。该语句惯用命令能够使当前函数正常退出。该语句惯用于函数末尾，以正常结束函数运行，也能够用于其它地于函数末尾，以正常结束函数运行，也能够用于其它地方，首先对特定条件判断，然后依据需要调用该命令使方，首先对特定条件判断，然后依据需要调用该命令使函数终值运行。函数终值运行。第42页5.3 函数调用和参数传递函数调用和参数传递5.3.1 函数类型函数类型1.匿名函数匿名函数 匿名函数是不需要匿名函数是不需要M文件，文件，只包含一个只包含一个MATLAB表示式表示式，任意多个输入和一个输出任意多个输入和一个输出，能够在命令窗口、，能够在命令窗口、M文件中定义，其语法为：文件中定义，其语法为：f=(arglist)expression说明：说明：（1）expression是该函数函数体，是该函数函数体，arglist是输入参数列是输入参数列表；表；（2）匿名函数能够含有多个输入参数，如）匿名函数能够含有多个输入参数，如sum=(x,y)(3*x+4*y)。第43页 t=()disp(Good Afternoon!);t()Good Afternoon!squ=(x)x2squ=(x)x2 squ(10)ans=100 sumAxBy=(x,y)2*x+4*y;sumAxBy(2,4)ans=20第44页2.主函数和子函数主函数和子函数主函数和子函数区分：主函数和子函数区分：（1）MATLAB允许一个允许一个M函数文件包含多个函数代码，函数文件包含多个函数代码，其中第一个出现函数称为主函数，其余函数为子函数。其中第一个出现函数称为主函数，其余函数为子函数。（2）保留时所用函数名称与主函数定义名相同。）保留时所用函数名称与主函数定义名相同。（3）主函数能够在）主函数能够在M文件外部调用，而子函数不行。文件外部调用，而子函数不行。（4）同一文件主函数和子函数工作空间是相互独立。）同一文件主函数和子函数工作空间是相互独立。第45页例例16：编写一函数，要求输入任意两个数后，求出这：编写一函数，要求输入任意两个数后，求出这两数之和与绝对值之和积。两数之和与绝对值之和积。function ch=sub(x,y)%主函数主函数ch=sub1(x,y)*sub2(x,y);function ch=sub1(x,y)%子函数子函数1ch=x+y;function ch=sub2(x,y)%子函数子函数2ch=abs(x)+abs(y);运行结果：运行结果：sub(4,3)ans=49 sub(4,-3)ans=7第46页5.3.2 局部变量和全局变量局部变量和全局变量1.局部变量（局部变量（Local Variables）局部变量是在函数体内部变量，其影响范围是本函局部变量是在函数体内部变量，其影响范围是本函数内部，而且不加载到数内部，而且不加载到MATLAB工作空间。局部变量工作空间。局部变量只在函数执行期间存在，当函数执行完变量就消失。只在函数执行期间存在，当函数执行完变量就消失。2.全局变量（全局变量（Global Variables）全局变量是能够在不一样函数工作空间和全局变量是能够在不一样函数工作空间和MATLAB工作空间中共享使用变量。在使用前必须用工作空间中共享使用变量。在使用前必须用global定义，而且在任何使用该变量函数中都要加以定定义，而且在任何使用该变量函数中都要加以定义，即使在命令窗口中也不加以例外。义，即使在命令窗口中也不加以例外。第47页function f=global_exam(x,y)%define 2 global variablesglobal A Bf=A*x+B*y;在命令窗口中输入在命令窗口中输入 global A B A=1;B=2;f=global_exam(2,3)f=8第48页5.3.3 函数参数函数参数1.函数调用函数调用函数调用方式：函数调用方式：输出实参表输出实参表=函数名（输入实参表）函数名（输入实参表）2.函数参数个数函数参数个数nargin：该函数输入实参个数：该函数输入实参个数nargout：该函数输出实参个数：该函数输出实参个数nargin在函数体内取得实际输入变量个数nargout在函数体内取得实际输出变量个数nargin(fun)在函数体外获取定义输入参数个数nargout(fun)在函数体外获取定义输出参数个数第49页例例17：编程实现，若只输入一个变量，系统提醒输入错：编程实现，若只输入一个变量，系统提醒输入错误，若输入两个、三个变量，则将各变量相加，将和输误，若输入两个、三个变量，则将各变量相加，将和输出。出。function f=nargintest(a,b,c)if nargin nargintest(1)?Error using=nargintestNot enough input arguments nargintest(1,2)ans=3 nargintest(1,2,3)ans=6 nargintest(1,2,3,4)?Error using=nargintestToo many input arguments.第50页