MATLAB上机实验报告.docx

MATLAB上机实验报告专业：_姓名：学号：运行结果为：s= 55例4:在区间-2, -0.75 内，以步长0.25,对函数y =f (x) = l+1/x求值，并列表显示。r=U；s=；forx= -2.0:0.25:-0.75y=l+l/x;r=rxj;s=s y;endr； s运行结果为ans =-2.00000.5000-1.75000.4286-1.50000.3333-1.25000.2000-1.00000-0.7500-03333注意：for循环不能用循环内重新给循环变量赋值来终止for循环的循环变审;表达式1:表达式2:表达式3,其实为一行向后。 例5：用for循环求行向量卜2,5,3,6,-2各元素之和。3=1-2,53,6,-2;s=0;k=0;for n=an%显示每一次循环变量的值k=k+l;%记录循环次数s=s+n;%计算行向量a各元素之和endk,s%显示总的循环次数和计算结果运行结果为n =-2n =5n =3n =6n =-2k=5s=10例6：观察以下程序的运行结果。data=3 9 45 6; 7 16 -1 5k=0;for n=data%显示每一次循环变量的值k=k+l; %记录循环次数x=n(l)-n(2)endk%显示总的循环次数运行结果为data =39456716-15n =37x =-4n =916x =-7n =45-1x= 46n =65x =1k =4例7：以for循环求1 ! +2 ! +10!的值。s=0;for i=l:10P=l；for j=l:iP=P*j；ends=s+p;ends运行结果为s=4037913注意：for循环可嵌套使用。例8:比拟下面两段程序的执行情况。(a) for n=l:10x(n)=sin(n*pi/10);end xn=l:10;x=sin(n*pi/10)两段程序的运行结果相同，均为x = 0.30900.58780.8090 0.95111.0000 0.95110.8090 0.58780.30900.0000当有一个等效的数组方法来解给定的问题时，应防止用for循环。后者执行更快，更 直观、简便(2) while 循环for循环的循环次数往往是固定的，而while循环可不定循环次数，其一般形式为 while关系表达式语句 end 例9:分析以下程序的功能。num=0; EPS=1;while (1+EPS)1EPS=EPS/2; num=num+l; end num=num-l EPS=2*EPS 运行结果为： num =52EPS =2.2204e-016(3)if语句if语句的一般结构是if表达式语句1else语句2end例10:以for循环求容差变量EPS o EPS=1;for n=l:100EPS=EPS/2;if (1+EPS) sco re 三(1) score N90 分，优；(2)90 score N80 分，良；(3)70 分，中；(4) 70 score 260 分，及格；(5)60Vscore,不及格， score=input(请输入卷面成绩：score=);switch fix(score/10)case 9grade=优case 8grade=良,case 7grade=4qcase 6grade：，及格, otherwisegrade：不及格end运行结果为：请输入卷面成绩：score=87 grade = 良(5)try语句try语句是MATLAB特有的语句，其一般结构是try 语句1catch 语句2 end例13:某图像文件名为pic ,但不知其存储格式为.bmp还是Jpg,试编程正确 读取该图像文件。trypicture=imread(,pic.bmp,/bmp,);filename=pic.bmp; catchpicture=imread(pic.jpg7jpg)； filename=,pic.jpg;end filename 运行结果为filename = pic.jpg(6)程序流的控制1. break 语句终止本层for或while循环，跳转到本层循环结束语句end的下一条语句。2. return 语句终止被调用函数的运行，返回到调用函数pause 语句 其调用格式有(1) pause ：暂停程序运行，按任意键继续。(2) pause(n)：程序暂停运行n秒后继续。(3) pause on/off ：允许/禁止其后的程序暂停。3. continue 语句在for循环或while循环中遇到该语句，将跳过其后的循环体语句，进行下一次循环。6.3数据的输入与输出.键盘输入语句(input) 其调用格式有(l)x = input(prompt):显示提示字符串prompt,要求用户键盘输入x的值(2) x = inputCprompt/s)：显示提示字符串，promp匕要求用户键盘输入字符型变量x值2.屏幕输出语句(disp)屏幕输出最简单的方法是直接写出欲输出的变量或数组名，后面不加分号。此外，可以 采用disp语句,其调用格式为disp(x)MATLAB文件操作(l)fopen 语句(1) fid = fopen(filename)：以只读方式翻开名为filename的二进制文件,如果文件可以 正常翻开，那么获得一个文件句柄号fid ；否那么fid=-l。(2) fid = fopen(filename,permission)：以 permission 指定的方式翻开名为 filename 的二 进制文件或文本文件，如果文件可以正常翻开，那么获得一个文件句柄号fid(非0整数)否 那么 fid =-lo(3) fclose 语句(1) status = fclose(fid)：关闭句柄号fid指定的文件。如果fid是已经翻开的文件句柄 号,成功关闭，status =0；否那么status = -1(2) status = fclose(all)：关闭所有文件(标准的输入/输出和错误信息文件除外)。成功关 闭，status =0：否那么 status = -1例13编写函数，统计M文件中源代码的行数(注释行和空白行不计算在内)。function y = lenm(sfile)% lenm count the code lines of a M-file,% not include the comments and blank liness=deblank(sfile);%删除文件名sfile中的尾部空格if length(s)2&any(lower(s(end-l:end)=.m)s=(s；.m,;%判断有无扩展名.m,假设没有，那么加上endif exist(s/file)=2;error(s/ not exist);return;end%判断指定的m文件是否存在；假设不存在，那么显示错误信息并返回fid=fopen(s；r);count=0;%翻开指定的 m 文件while feof(fid);line=fgetl(fid);%逐行读取文件的数据if isempty(line)| | strncmp(deblanks(line),%,l);%判断是否为空白行或注释行continue;%假设是空白行或注释行那么执行下一次循环endcount=count+l;%记录源代码的行数end y=count;%删除字符串中的首尾空格的函数function st=deblanks(s);st=fliplr(deblank(fliplr(deblank(s);以lenm.m为例，调用并验证该函数。 sfile=lenm; y = lenm(sfile)y= 17面向对象编程创立类目录创立一个新类，首先应该为其创立一个类目录。(2)建立类的数据结构在MATLAB中，常用结构数组建立新类的数据结构，以存储具体对象的各种数据。创立类的基本方法为了使类的特性在MATLAB环境中稳定而符合逻辑，在创立一个新类时，应该尽 量使用MATLAB类的标准方法。例14:创立一个名为curve的对象。(1)首先创立一个类目录curve,放在 c:my_classe 目录下，即 c:my_classescurve, 通过addpath命令将类目录增加到MATLAB的搜索路径中：addpath c:my_classes;(2)创立对象构造函数。具体如下：function c=curve(a)%curve类的对象构造函数%c = curve创立并初始化一个curve对象%参数a为1X2的细胞数组，al为函数名，a2为函数描述%函数必须和fplot要求的形式相同，即y = f(x),参见fplot %如果没有传递参数，那么返回包含x轴的一个对象if nargin=0%在此情况下为默认的构造函数c.fcn=;c.descr=;c=class(c；curve,);%返回一个不能对类方法访问的空结构curve对象elseif isa(a, curve)c=a;%如果传递的参数是一个curve对象，那么返回该对象的副本elseif (ischar(al) & ischar(a2)c.fcn=al;c.descr=a2;c=class(cz curve); %返回一个 curve 对象elsedispfCurve class error #1: Invalid argument.)%如果传递的参数是错误类型，那么将给出错误信 息End为了画出curve对象的曲线，创立plot方法如下：function p=plotl(cz limits)% curve.plotl在limits指定的区域中画出对象curve的图形% limits为x轴的坐标范围(xmin xmax),% 或 x、y 轴的坐标范围(xmin xmax ymin ymax).step=(limits(2)-limits(l)/40;x=limits(l):step:limits(2);%画出函数图形fplot(c.fcnjimits);title(c.descr);执行以下命令： parabola=curve(x*x，抛物线)parabola = curve object: 1-by-l plotl(parabola,-2 2);MATLAB程序优化(1)预先声明数组空间。这样MATLAB就不必在每次输出结果时都重新调整数组的 大小(2)代码向量化。向量化主要是指用向量操作代替传统的循环语句，作为面向矩阵 运算的语言(3)在if,while和switch等语句中使用产生标量结果的条件表达式，可以加快判断语句(4)输入/输出数据时尽量使用函数load和save,它们比低级I /0文件函数快。(5)把程序中耗时的局部单独用C语言或Fortranc语言写成MEX文件，通常能 提高运行速度(6) MATLAB 7.0集成开发环境是用JVM实现的。可以启动不带集成环境的 MATLAB(执行MATLAB-nojvm命令启动)以增加程序执行时的可用内存。(7)在程序中随时清除不再使用的大数组以释放内存，例如clearA或A =o(8)由于MATLAB采用堆栈技术管理内存，因此为了防止内存碎片，可在程序中多 次调用函数Pack o(9)利用代码剖析工具profile全面优化程序设计。6.4 程序调试MATLAB提供了一系列程序调试命令，利用这些命令，可以在调试过程中设置、清除和 列出断点，逐行运行M文件，在不同的工作区检查变量，用来跟踪和控制程序的运行，帮 助寻找和发现错误。6.5 习题.简述使用m文件与在MATLAB窗口中直接输入命令有何异同，有何优缺点答：相同点：M文件和命令窗口一样都可以运行程序，命令是相同的不同点：直接输入不能保存，M文件可以保存；直接输入遇到多语句命令时，比 较麻烦，而M文件就没有这个问题；直接输入可以直接显示每步的结果，可以及时修改； M文件要运行时检查错误。函数只能用M文件来写。M文件可以重复使用，而直 接输入命令不能重复命令窗口的优点：简单快捷又强大；缺点：可重复性低，不便于次的重复运算和程序的 修改；M文件的优点：能自己加入函数，程序，编程语言，易于寻找错误，易于修改，可储 存；缺点：需要创立文件，计算简单的数据时不如命令窗口快捷.简述脚本形式的M文件与函数形式的M文件的异同？答：(1)相同点：脚本文件与函数文件的相同点是都具有M文件的基本特点，如保存 格式为ASCII码的形式，符合命名规那么.(2)不同点：脚本文件是命令的集中，只需输入脚本文件名，就可以一次执行所有命 令。没有输入、输出参数，没有参数传递功能，文件名可以任意取，一般需要由其他语句调 用，函数文件的首行语句必须以function开始，有函数名，文件名必须与函数名一致，函数 空间生成的变量是局部变量。可以包含输入输出参数，有参数传递功能。1 .编写一个函数projectl.m ,其功能是判断某一年是否为闰年。解：function result=projectl(n)if(mod(n/4)=0 & mod(n,100)=0 )| | (mod(n,400)=0 & mod(nz100)=0)disp(,此年是闰年为elsedispC此年不是闰年，)；end4 .编制一个函数，使得该函数能对输入的两个数值进行比拟并返回其中的最小值解：x=input(输入数值：x=)；y=input(,输入数值:y=);if xymin=y;elsemin=x;endmin5 .试计算以下循环语句操作的步数。(l)for i=-1000:1000循环次数：2001(2)forj=l:2:20循环次数：106 .观察以下循环语句，计算每个循环的循环次数和循环结束之后var的值。(1) var=l;while mod(varz10)=0var=var+lendvar=10循环次数：9次(2) var=2;while var100var=varA2;endvar=3 循环次数：0次7.假设有一整数矩阵A ,请编制一个函数，将此整数矩阵以ASCII码的整数方式储存 在文件之中。例如当矩阵A的内容如表6-6所示。123456那么储存于文件的内容为123456解：A=;a=l;for k=l:2for j=l:3A(kJ)=a;a=a+l;end end8.先将A=magic(10)的数据以uint8的数据类型存入一个二进制文件mytest.bin中, 执行命令(write ；再执行命令fread将此魔方阵读至工作空间的一个变量。解：A=magic(10);fid = fopenCmytest.bin/wb);fwrite(fid,A/uint8)；fclose(fid);fid = fopen(mytest.bin7rb)；B=fread(fid,10/10；uint8)fclose(fid);实验五-、实验目的3二、实验内容3三、实验步骤31 . M文件的编辑32 .程序流程控制结构3for循环结构41) while循环结构5练习52) if-else-end 分支结构5) switc-case 结构63 .子函数和参数传递6练习74 . 局部变量和全局变量8MATLAB上机练习6.1 M文件8(1)脚本文件8(2)函数文件-9MATLAB的程序控制结构9(2) while 循环-12(3)if 语句12(4)switch 语句13(5)try 语句14程序流的控制14数据的输入与输出14(1)键盘输入语句 14(2)屏幕输出语句14MATLAB文件操作(l)fopen 语句15(2) fclose 语句15面向对象编程15仓犍类目录 15(2)建立类的数据结构 15(3)创立类的基本方法16MATLAB程序优化176.2 程序调试17实验五MATLAB程序设计一、实验目的掌握MATLAB程序设计的主要方法，熟练编写MATLAB函数。二、实验内容(1)M文件的编辑。(2)程序流程控制结构。(3)子函数调用和参数传递。(4)局部变量和全局变量。三、实验步骤.M文件的编辑选择MATLA的菜单File|New|M-file,翻开新的M文件进行编辑，然后输入以下内容, 并保存文件名为expl.mo%M脚本文件%功能：计算自然数列1100的数列和s=0;for n=l:100s=s+n;ends运行结果：s= 5050保存好文件后，在命令窗口输入expl即可运行该脚本文件，注意观察变显空间。接 着创立M函数文件，然后输入以下内容，并保存文件名exp2.m%这是M函数文件%功能：计算自然数列1x的数列和function s=exp2(x)s=0;for n=l:xs=s+n;end保存好文件后，在命令窗口输入clears=exp2(100)open%命令可以翻开M文件进行修改open conv%翻开 conv 函数运行结果：s= 50501 .程序流程控制结构1) for循环结构for n=l:10n end运行结果：n =1 n =2 n =3n =4n =5n =6n =7n =8n =9n =10另一种形式的for循环:n=10:-l:5的列数for i=n%循环的次数为向量iend运行结果：n =1098765i =10i =9i =8i =7i =5while循环结构 在命令窗口输入： clear,clc;x=l;while 1x=x*2end运行结果：x =Infx =Inf将会看到MATLAB进入死循环，因为while判断的值恒为真，这时须按下Ctrl +C键 来中断运行，并且可看到x的值为无穷大。练习2) while循环结构：(1)请把exp2.m函数文件用while循环改写。解：function s=exp2(x)s=0;n=0;while n10e-6s=s+(-l)An/(2*n+l);k=l/(2*n+l);n=n+l;endpi=4*s运行结果pi = 3.14162) if-else-end 分支结构if-else-end分支有如下3种形式。(a) if表达式语句组1end(b) if表达式语句组1else语句组2 end(c) if 表达式A语句组1elseif 表达式B语句组2elseif语句组3else语句组nEndswitch-case 结构创立M脚木文件exp3.m,输入以下内容并在命令窗口中运行。%功能：判断键盘输入的数是奇数还是偶数n=input(n=)； if isempty(n)error(please input n)endswitch mod(n,2)case 1A奇数case 0A8偶数end运行结果：n=2018A=偶数n=2019A =奇数3.子函数和参数传递x有一个函数g(x) En! (x =1,2,3)，试编写实现该函数的函数文件。 n 1function g=exp4(x)%主函数g=0;for n=l:x g=g+fact(n);%调用子函数%子函数endfunction y=fact(k) y=i;for i=l:ky=y i;end输入参数可以由函数nargin计算，下面的例子sinplot2(),当只输入一个参数w 时,sinplot2()函数会给p赋予默认值0。 function y=sinplot (w,p)if nargin2erro(ztoo many input)endif nargin=lP=0;endx=linspace(0,2*pi,500);z=sin(x.*w+p)；练习：(1)编写求矩形面积函数rect ,当没有输入参数时，显示提示信息；当只输入一个参 数时，那么以该参数作为正方形的边长计算其面积；当有两个参数时，那么以这两个参数为长 和宽计算其面积。解:function s=rect(xzy)switch(nargin)case 0error(illegal argument);case 1s=x*x;case 2s=x*y;end(2)编写一个字符串加密函数nch=my_code(ch,x),其中ch是字符串参数，x为整 数；加密方法是：把ch的每一个字符的ASCII码值加上x ,得到的即为加密后的新的字符 串nch o由于可显示ASCH码值是有范围的(32 , 126),因此当得到的ASCII码值大于126 时，需要减去93。同理，再编写一个解码函数nch=my_dcode(ch ,x)。提示：char(32:126)可获得ASCII码值为32126的字符。解：力口密：function nch=my_code(ch,x) nch=ch+x;if nch126nch=nch-95;char(nch)elsechar(nch)end解码：function nch=my_code(ch,x)nch=ch-x;if (nch x=input(输入向量：x=);mzn =size(x);%判断输入量的大小if(m=l)|(n=l)| (m=l)& (n=l) %判断输入是否为向量error(必须输入向量。,)end%计算向量x所有元素的平均值average=sum(x)/length(x) 输入向量：x=l 2 3average =2(2)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。MATLAB提供的函数命令大局部都是由函数文件定义的. 例2：编写函数average_2()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);%判断输入最的大小if-(m=l)| (n=l)| (m=l)& (n=l) % 判断输入是否为向量 error(必须输入向量。,)y=sum(x)/length(x);%计算向量x所有元素的平均值(3)函数调用调用函数文件的一般格式为【输出参数表上函数名(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。(2)在编写函数文件调用时常通过nargin、nargout函数来设置默认输入参数，并决定 用户所希望的输出参数。(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。(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，那么不给输出变量赋任何 值。(5)函数有自己的独立工作空间，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其他工作空间之间唯一的联系是函数的输入和输需参数。6.2 MATLAB的程序控制结构(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例3：求$=1的值。n从1到10s=0;for n=l:10s=s+n;end