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1、3-3-3 3 MATLAB程序设计程序设计一、一、MATLABMATLAB的操作与使用的操作与使用MATLAB的基本数据单元是既不需要指的基本数据单元是既不需要指定维数，也不需要说明数据类型的矩阵（向定维数，也不需要说明数据类型的矩阵（向量和标量为矩阵的特例），而且数学表达式量和标量为矩阵的特例），而且数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。因此和运算规则与通常的习惯相同。因此MATLAB是一种演算式语言，编程简单，使是一种演算式语言，编程简单，使用方便。用方便。1.1.MATLAB语句形式语句形式（1）变量）变量=表达式表达式（2）表达式）表达式其中表达式是用运算符将有关运算量连接起来其中表
2、达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子，通过等于符号将表达式的值赋给变量。的式子，通过等于符号将表达式的值赋给变量。表达式的末尾表达式的末尾不加不加“；”时，时，Matlab系统将会系统将会在语句执行之后，窗口自动显示出语句执行的结果；在语句执行之后，窗口自动显示出语句执行的结果；加加“；”时，时，Matlab系统只把数值赋给变量，不系统只把数值赋给变量，不显示计算结果，此时尽管结果没有显示，但它依然显示计算结果，此时尽管结果没有显示，但它依然被赋值并在被赋值并在MATLAB工作空间中分配了内存，以工作空间中分配了内存，以后可随时显示或调用。后可随时显示或调用。2.2.变量变量变量命名规则：
3、变量命名规则：必须以字母开头；必须以字母开头；可以由字母、数字和下划线混合组成，不能可以由字母、数字和下划线混合组成，不能包含有标点符号；包含有标点符号；变量长度应不大于变量长度应不大于63个；个；字母区分大小写。字母区分大小写。3.3.特殊变量特殊变量 在在MATLAB工作空间中，还驻留一些由工作空间中，还驻留一些由系统本身定义的系统本身定义的特殊特殊变量。这些变量。这些特殊特殊变量有特变量有特定的含义，在使用时，应尽量避免对这些变量定的含义，在使用时，应尽量避免对这些变量重新赋值。重新赋值。4.4.运算符运算符(1)(1)算术运算符算术运算符MATLAB表达式的基本算术运算符表达式的基本算
4、术运算符(2)(2)关系运算符关系运算符在在MATLAB里共有六个关系运算符里共有六个关系运算符关系运算符将生成一个关系运算符将生成一个0-1矩阵，当运算数相应元素为真时，矩阵，当运算数相应元素为真时，对应位置上生成对应位置上生成1，否则为，否则为0。(3)逻辑运算符逻辑运算符结果是一个结果是一个0-1矩阵。当逻辑表达式的值为真时，赋值矩阵。当逻辑表达式的值为真时，赋值1，否，否则为则为0。二、绘图二、绘图MATLAB提供了丰富的绘图功能，在这里介绍提供了丰富的绘图功能，在这里介绍几种常用的绘图命令。几种常用的绘图命令。1.基本形式基本形式MATLAB最基本的二维图形的绘图命令为最基本的二维图
5、形的绘图命令为plot，它是以它是以MATLAB的内部函数形式出现的。它的功能的内部函数形式出现的。它的功能是把一组成对的数据分别画到是把一组成对的数据分别画到x轴和轴和y 轴上。若轴上。若x和和y是两个等长向量，那么命令是两个等长向量，那么命令plot（x,y）就绘制了就绘制了x和和y之间的线性坐标图。图中自动给出坐标、边框。之间的线性坐标图。图中自动给出坐标、边框。例如绘制例如绘制y=sin(x)图形。图形。x=0:0.01:pi*3;y=sin(x);plot(x,y)MATLAB显示图形是以图形窗口显示图形是以图形窗口形式显示的，并且可以显示多个图形窗形式显示的，并且可以显示多个图形窗
6、口。口。图形窗口使用图形窗口使用figure命令打开新窗命令打开新窗口，使用口，使用figure(m)命令切换窗口。命令切换窗口。例如：例如：x=0:0.01:pi*3;y1=sin(x);y2=0.5*x.2;plot(x,y1),figure,plot(x,y2)图形的说明与标记图形的说明与标记1.title()%给图形加标题；给图形加标题；2.xlabel()%x轴的标注；轴的标注；3.ylabel()%y轴的标注；轴的标注；4.grid on%在图上添加坐标轴网格；在图上添加坐标轴网格；5.gtext()%使用鼠标增加曲线标记；使用鼠标增加曲线标记；6.axis(xmin xmax y
7、min ymax)%将将x轴与轴与y轴限定在指定的范围内。轴限定在指定的范围内。2.多重线型多重线型 在一个图形中可以绘制多重线型，最简单的使用在一个图形中可以绘制多重线型，最简单的使用命令是命令是plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)将将x1,y1,xn,yn图形绘制在一个图形中，而且图形绘制在一个图形中，而且分别采用不同的颜色或线型。分别采用不同的颜色或线型。3.图形颜色与线型图形颜色与线型 图形颜色与线型是在图形颜色与线型是在plot 命令中一起给出，命令中一起给出，例如例如plot(x1,y1,c1,x2,y2,c2,)其中的其中的c1,c2等表示由颜色字符和线型字符等表示由颜
8、色字符和线型字符组成的字符串。组成的字符串。若不指定颜色，若不指定颜色，MATLAB则对每一条曲线则对每一条曲线由蓝色开始，循环遍历由蓝色开始，循环遍历6种颜色，即：蓝、绿、种颜色，即：蓝、绿、红、青、紫、黄。缺省的线型为实线。红、青、紫、黄。缺省的线型为实线。MATLAB中有中有8种颜色，其字符为：种颜色，其字符为：y（黄），黄），m（紫），紫），c（青），青），r（红）红）g（绿），绿），b（蓝），蓝），w（白），白），k（黑）黑）MATLAB中有中有9种线型，其字符为：种线型，其字符为：.（点）（点）。（圆圈）。（圆圈）（叉）（叉）+（加号）（加号）*（星号）（星号）（实线）（实线）：（
9、点线）：（点线）-.（点划线）（点划线）-（虚线）（虚线）4.图形控制图形控制MATLAB提供了一组图形控制命令，大大增提供了一组图形控制命令，大大增强了图形显示能力。强了图形显示能力。（1）同一图窗绘制多个图形，）同一图窗绘制多个图形，M的命令格式为：的命令格式为：hold on即保留当前图形和所有的坐标性质，以便随后即保留当前图形和所有的坐标性质，以便随后的图形命令可以加到已存在的图形中。如果要取消的图形命令可以加到已存在的图形中。如果要取消以上命令，执行：以上命令，执行：hold off即返回默认的模式中，即即返回默认的模式中，即plot命令将擦去前面命令将擦去前面的图形，然后重新设置坐
10、标属性，绘制新的图形。的图形，然后重新设置坐标属性，绘制新的图形。（2）在一个图形区域里表示多个图形，）在一个图形区域里表示多个图形，M的的命令格式为：命令格式为：subplot(mnk)其中其中 m：上下分割的个数上下分割的个数n：左右分割的个数左右分割的个数k：分割后的子图编号分割后的子图编号 5 5.fplot指令指令对于以对于以x为输入，以为输入，以y为输出的函数关系式为输出的函数关系式y=f(x)其绘图可以使用其绘图可以使用fplot命令将某个函数区命令将某个函数区间的变化图形绘制出来，命令格式为：间的变化图形绘制出来，命令格式为：fplot(函数运算式函数运算式，xmin xmax
11、)例例 某系统的函数关系式为：某系统的函数关系式为：要求绘制要求绘制x在在0至至10之间变化的图形。之间变化的图形。MATLAB输入命令为：输入命令为：fplot(1/(x.3-2*x+4),0 10)三、程序控制语句三、程序控制语句1.循环语句循环语句MATLAB中的循环语句包括中的循环语句包括for循环和循环和while循循环两种类型。环两种类型。（1）for循环循环for循环的基本格式为：循环的基本格式为：for循环变量循环变量=起始值：步长：终止值起始值：步长：终止值循环体（运算式）循环体（运算式）end步长的缺省值是步长的缺省值是1。步长可以在正实数或负实。步长可以在正实数或负实数范
12、围内任意指定，对于正数，循环变量的值大于数范围内任意指定，对于正数，循环变量的值大于终止值时，循环结束；对于负数，循环变量的值小终止值时，循环结束；对于负数，循环变量的值小于终止值时，循环结束。于终止值时，循环结束。例例计算计算1+2+3 +100的值。的值。程序如下：程序如下：sum=0;fori=1:100sum=sum+i;endsumi 例例计算控制系统计算控制系统Bode图横坐标图横坐标110的对数刻度值。的对数刻度值。程序如下：程序如下：forn=1:10 x(n)=log10(n);endx 说明说明:for循环语句的循环变量可以是一个数循环语句的循环变量可以是一个数组；组；fo
13、r循环语句可以嵌套使用；循环语句可以嵌套使用；for循环语句的循环体内对循环变量的循环语句的循环体内对循环变量的重新赋值不会终止循环的执行，也不会重新赋值不会终止循环的执行，也不会改变循环执行的结果；改变循环执行的结果；for循环语句可以被等价的数组运算代循环语句可以被等价的数组运算代替。替。（2）while循环循环while循环的基本格式为：循环的基本格式为：while表达式表达式循环体循环体 end若表达式为真，则执行循环体的内容，执若表达式为真，则执行循环体的内容，执行后再判断表达式是否为真，若为假则跳出循行后再判断表达式是否为真，若为假则跳出循环体，向下继续执行，否则继续执行循环体。环
14、体，向下继续执行，否则继续执行循环体。While循环和循环和for循环的区别在于，循环的区别在于，while循循环结构的循环体被执行的次数不是确定的，而环结构的循环体被执行的次数不是确定的，而for结构中循环体的执行次数是确定的。结构中循环体的执行次数是确定的。2.if 条件分支语句条件分支语句if条件分支语句为程序流程控条件分支语句为程序流程控制提供了一种条件分支选择结构，制提供了一种条件分支选择结构，在在MATLAB中，中，if 条件分支语句有条件分支语句有3种格式。这三种格式均以种格式。这三种格式均以“if”开头，以开头，以“end”结束。结束。（1）单分支）单分支if-end语句语句
15、if-end格式：格式：if逻辑表达式逻辑表达式执行语句执行语句end当逻辑表达式的值为真时，执行该结当逻辑表达式的值为真时，执行该结构中的执行语句内容，执行完之后向下继构中的执行语句内容，执行完之后向下继续执行；若逻辑表达式的值为假时，则跳续执行；若逻辑表达式的值为假时，则跳过结构中的执行语句继续向下执行。过结构中的执行语句继续向下执行。（2）双分支）双分支if-else-end语句语句if-else-end格式：格式：if逻辑表达式逻辑表达式执行语句执行语句1else执行语句执行语句2end当逻辑表达式的值为真时，则执行语句当逻辑表达式的值为真时，则执行语句1，然后跳过语句，然后跳过语句2
16、向下执行；若逻辑表达式向下执行；若逻辑表达式的值为假时，则跳过执行语句的值为假时，则跳过执行语句1而执行语句而执行语句2，然后向下执行。，然后向下执行。（3）多分支）多分支if-elseif-end语句语句 if-elseif-end格式：格式：if逻辑表达式逻辑表达式1执行语句执行语句1 elseif 逻辑表达式逻辑表达式2执行语句执行语句2elseif 逻辑表达式逻辑表达式m执行语句执行语句melse执行语句执行语句nend若逻辑表达式若逻辑表达式1的值为真，则执行语句的值为真，则执行语句1；如果；如果为假，则要判断逻辑表达式为假，则要判断逻辑表达式2的值是真还是假，若的值是真还是假，若为真，则执行语句为真，则执行语句2，否则向下执行；若所有表达，否则向下执行；若所有表达式均为假，则执行语句式均为假，则执行语句n。这种语句用于实现多分。这种语句用于实现多分支选择结构。支选择结构。