MATLAB应用基础第二章第2章MATLAB程序设计.docx
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MATLAB应用基础第二章第2章MATLAB程序设计
第2章MATLAB程序设计
MATLAB语言为解释型程序设计语言。
在程序中可以出现顺序、选择、循环三种基本控制结构,也可以出现对M-文件的调用(相当于对外部过程的调用)。
由于MATLAB开始是用FORTRAN语言编写、后来用C语言重写的,故其既有FORTRAN的特征,又在许多语言规则方面与C语言相同。
2.1顺序结构语句
在顺序结构语句中,包括表达式语句、赋值语句、输入输出语句、空语句等。
2.1.1表达式语句
格式:
表达式,%显示表达式值
表达式;%不显示表达式值
表达式%显示表达式值
如:
x+y,
sin(x);
–5
最后的表达式值暂保存在变量ans中。
2.1.2赋值语句
格式:
v=表达式,%结果送v并显示v
v=表达式;%结果送v不显示v
v=表达式%结果送v并显示v
2.1.3空语句
格式:
,
;
2.1.4输入语句
1、input语句(实际上是函数)
格式1:
input(提示字符串)
功能:
显示提示字符串,可输入数字、字符串(两端用单引号括起)、或表达式
格式2:
input(提示字符串,'s')
功能:
显示提示字符串,并把输入视为字符串
2、yesinput语句
格式:
yesinput(提示字符串,缺省值,值范围)
功能:
显示提示字符串和缺省值,若只打入回车则以缺省值作为输入值,若输入的值不在指定范围内则认为输入无效,B并等待用户重新输入。
如:
t=yesinput('指定线的颜色',…
'red','red|blue|green')
运行结果如下:
指定线的颜色(red):
yellow%不在值内
指定线的颜色(red):
blue%重输
t=
blue
x=yesinput('输入元素个数',10,[1,20])
运行结果如下:
输入元素个数(10):
x=
10
3、Keyboard语句
格式:
Keyboard
功能:
暂停M-文件的执行,并等待用户从键盘输入命令以查看或改变变量的值,直到输入return命令而返回相应的M-文件继续执行。
本语句用于调试M-文件。
4、pause语句
格式1:
pause
功能:
暂停,敲下任一键继续
格式2:
pause(n)
功能:
暂停n秒
格式3:
puaseon
功能:
本命令后的pause语句有效
格式4:
pauseoff
功能:
本命令后的pause语句无效
5、menu语句
格式:
menu('菜单名',S1,S2,…,Sk)
功能:
生成一个按钮式菜单系统
其中:
字符串S1,S2,…,Sk为菜单项(K≤32)。
函数返回值为用户选中的菜单项号。
如M-文件,menu_d.m如下:
%选择一种颜色
while1
k=menu('选择一种颜色','红色',…
'黄色','兰色','绿色','白色','关闭');
ifk==1color='Red'
elseifk==2color='Yellow'
elseifk==3color='Blue'
elseifk==4color='Green'
elseifk==5color='White'
elseifk==6break
end
end
2.1.5输出语句
1、直接终端显示
当一个表达式、赋值语句等语句用逗号或者回车作为结尾符,而不是分号作为结尾符时,该表达式或赋值语句的运行结果均在终端上显示出来。
2、diary语句(日记)
格式1:
diary文件名
功能:
打开指定的文件并将该语句之后终端显
示的内容(包括键入的命令和输出结果)记入该文件。
格式2:
diaryoff
功能:
暂停记入显示内容到指定的文件
格式3:
diaryon
功能:
继续记入显示内容到指定的文件
diary语句可产生一个日志文本文件,为以后书写报告或编辑M-文件提供素材。
2.1.6变量值的保存与恢复
1、保存工作空间中的变量到文件中
格式1:
save文件名
功能:
保存工作空间中的全体变量到指定文件(扩展名设定为.mat)中。
若省略文件名,则文件名缺省为"MATLAB.mat"。
该文件为二进制格式,称为MAT文件。
格式2:
save文件名变量名表
功能:
保存指定的变量到文件中,变量名表中两变量之间用逗号或空格分开。
格式3:
save文件名变量名表-ascii
功能:
用8位ASCII码格式保存指定的变量到文件中。
格式4:
save文件名变量名表-ascii–double
功能:
用16位ASCII码格式保存变量到指定文件中。
2、恢复变量到工作空间
格式1:
load
功能:
从"MATLAB.mat"文件中恢复变量
格式2:
load文件名
功能:
从指定文件中恢复变量
格式3:
load文件名-ascii
功能:
从无扩展名的文本文件中生成一个以文件名为变量名的数组(文件中含有m行、n列数据)。
格式4:
load文件名.扩展名-mat
功能:
从具有指定扩展名的MAT文件中恢复变量。
格式5:
load文件名.扩展名
功能:
从具有指定扩展名的文本文件生成与文件名同名的数组(文件中含有m行、n列数据)。
例如:
设文本文件coff.txt中的数据为:
1,2,3,4,5
6,7,8,9,10
执行命令
loadcoff.txt
则命令
coff
将显示
coff=
12345
678910
2.2选择结构
2.2.1if语句
格式1:
if表达式,语句1,…,语句n,end
语句组
功能:
若表达式值的实部非0或值为真,则执行语句1~语句n(称为语句组)
格式2:
if表达式,语句组1
else语句组2
end
功能:
若表达式值实部非0或值为真,则执行语句组1,否则执行语句组2。
格式3:
if表达式1,语句组1
elseif表达式2,语句组2
┆
elseif表达式n,语句组n
else语句组n+1
end
功能:
若表达式1为真则执行语句组1
否则,若表达式2为真则执行语句2
┆
否则若表达式n为真则执行语句组n
否则执行语句组n+1
2.2.2switch语句
格式:
switch表达式
casee1
语句组1
case{ex1,ex2,ex3,...}
语句组2
...
case{exp1,exp2,exp3,...}
语句组n
otherwise,
语句组n+1
end
功能:
若表达式的值为e1则执行语句组1
否则,若表达式的值为ex1,ex2,ex3,…中的一个,则执行语句组2
…
否则,表达式的值为exp1,exp2,exp3,…中的一个,则执行语句组n
否则,则执行语句组n+1
例如:
switchlower(METHOD)
case{'linear','bilinear'}
disp('Methodislinear')
case'cubic'
disp('Methodiscubic')
case'nearest'
disp('Methodisnearest')
otherwise
disp('Unknownmethod.')
end
(switch语句是5.0以上版本中增加的,可以用更加简洁的方式描述多向选择)
2.2.3选择语句的嵌套
当以上选择语句出现在另一个选择语句的语句组中时,即构成了选择语句的嵌套。
当选择语句嵌套时,应注意一个if必须与一个距离最近的end匹配。
2.3循环结构语句
2.3.1for语句
格式1:
for变量=初值[:
增量]:
终值
语句组%循环体
end
其中:
"增量"若省略时,增量值取为1。
功能:
表示对于变量从初值直到终值,每次变化一个增量的每一个值都执行语句组一次。
如:
forn=1:
100
x(n)=sin(n*pi/100);
end
本格式的for语句用于执行一定次数的循环
格式2:
for变量=数组名
语句组%循环体
end
功能:
每次循环时取数组的下一列元素(第一
次循环时取第1列元素)赋给变量(故变量本身成为数组),然后执行语句组,直到数组的全体列都取完为止。
如:
a=[1,5,9;0,–1,1];
forn=a,n
(1)–n
(2),end
ans=
1
ans=
6
ans=
8
2.3.2while语句
格式:
while表达式,语句组,end
当表达式的值为真或其实部为非0,重复执行语句组(循环体),直到表达式的值为0或其实部为0。
注意:
表达式为数组时全非0为真。
如:
a=[1,3,5;–1,0,1];n=0;
whilea>0,n=n+1,end
由于a中含有一个0,故一次循环也未执行。
2.3.3循环嵌套
在一个循环的循环体内又含有另一个循环结构,即构成循环的嵌套。
2.3.4break语句
格式:
break
功能:
该语句将中止当前它所在的循环。
如:
找出m~n之间的全体素数
functionu=fq(m,n)
%找出m到n的全体素数fq(m,n)
%若仅有一个参数则m=2,给出参数作为n
%若没有参数则m=2,n=100
%1999.3
ifnargin==0,
m=2;n=100;
elseifnargin==1,
n=m;m=2;
end
i=1;
fort=m:
n,
ift~=2;
forr=2:
t–1,
iffix(t/r)*r==t/r*r,
break
end
end
ifr==t–1,u(i)=t;i=i+1;end
else
u(i)=t;i=i+1;
end
end
执行fq的运行结果:
ans=
Columns1through12
23571113171923293137
Columns13through24
414347535961677173798389
Column25
97
2.4文件读写函数
1、fopen函数
fid=fopen('文件名','权限')
其中:
权限—可为‘r’(只读)、‘w’(只写)、
‘a’(追加)、‘rb’(二进制文件
只读)、‘wb’(二进制文件只写)、
‘ab’(二进制文件追加)、‘rt’(文
本文件只读)、‘wt’(文本文件只
写)、‘at’(文本文件追加)。
功能:
函数执行成功,fid中为一整数,表示文件代号;否则为–1。
(fid:
规定标准输入为0,标准输出为1,错误信息文件为2)
2、fclose函数
fclose(fid)
或fclose('all')
3、fprintf函数
count=fprintf(fid,'格式串',输出名表)
功能:
将输出名表中的成员依次按格式串输出到fid文件中,返回输出的字节数。
关于格式串的规定与C相同。
如%s(字符串输出)、%d(整数输出)、%10.2f(实数输出,共10个字符宽,含两位小数)等。
4、Fscanf函数
[变量,count]=fscanf(fid,'格式串',长度)
功能:
从文件fid中读取指定长度(按格式串控制)的数据到变量中,count为读入字节数,若长度省略,表示整个文件。
若为[m,n]表示读入一个m行n列的矩阵到变量中。
5、fread函数
[变量,count]=fread(fid,长度)
功能:
读fid文件中的二进制数据到变量中,长度含义同fscanf函数。
6、fwrite函数
count=fwrite(fid,变量)
功能:
将变量中的全体元素按二进制形式写入fid文件中。
count为成功写入的元素个数。
7、fgetl函数与fgets函数
变量=fgetl(fid)
变量=fgets(fid)
功能:
均为从fid中读入一行,但前者读入时不含回车换行,而后者包含回车换行。
还有其它一些函数,请参阅相关书籍。
2.5MATLAB的编程与调试环境
2.5.1MATLAB的编程与调试窗口
在新建或打开一个M文件时,将出现
MATLAB的编程与调试窗口。
利用该窗口,可打开多个M文件,对每个M文件可设置/取消断点(F12)、单步跟踪M函数文件的运行(F10)、察看或修改有关变量的当前值和变量名(打开工作空间浏览器WorkspaceBrowser)等,从而加快程序设计进程。
关于MATLAB的编程与调试窗口的使用
和MATLAB调试命令的使用,请自学教程有关部分。
2.6一个可运行MATLAB命令的函数
格式:
eval('字符串')
功能:
该函数将执行宏替换:
即把字符串看成一个命令(有点类似于C中的System函数)
如:
forn=1:
3
eval(['M',num2Str(n),'=magic(n)'])
end
执行后结果为:
M1=%1阶魔方阵
1
M2=%2阶魔方阵
13
42
M3=%3阶魔方阵
816
357
492
注意:
程序中方括号的使用,可把其中各字符子串拼接起来,也可写成:
f=['M',num2str(n),'magic(n)']);
eval(f)
又如:
m=5;t='1/(i-1+j)';
a=zeros(m);
fori=1:
m
forj=1:
m
a(i,j)=eval(t);
end
end
a
执行后结果为:
a=
1.00000.50000.33330.25000.2000
0.50000.33330.25000.20000.1667
0.33330.25000.20000.16670.1429
0.25000.20000.16670.14290.1250
0.20000.16670.14290.12500.1111
2.7局部工作空间和基本工作空间
在MATLAB命令窗口中使用的工作空间为基本工作空间,在该窗口中定义的变量、非函数文件中定义的变量以及全局变量均存在于该工作空间中。
各函数文件中所定义的变量仅存在于相应的局部工作空间中,也就是说,一个函数文件执行结束后,其定义的变量也随之消失了。
函数文件之间可以通过输入、输出参数传递信息。
也可以通过使用全局变量传递信息。
global变量名表
该命令使相应变量名表中的变量成为全局变量,出现在各函数中global命令中的相同变量名将取得同一值(即全局变量是按共名原理设计的)。
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