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1、MATLAB程序设计程序设计1 M文件文件2 程序控制结构程序控制结构3 函数文件函数文件4 程序举例程序举例5 程序调试程序调试1 M文件文件1.1 M文件概述文件概述 用用MATLAB语言编写的程序，称为语言编写的程序，称为M文件。文件。M文件可以根据调用方式的不同分为文件可以根据调用方式的不同分为两类：两类：命令文件命令文件(Script File)和和函数函数文件文件(Function File)。例例1 分别建立命令文件和函数文件，将华氏分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度温度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.
2、m存盘。存盘。clear;%清除工作空间中的变量清除工作空间中的变量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=22.7778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)c=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。clear;y=input(I
3、nput Fahrenheit temperature：);x=f2c(y)输出情况为：输出情况为：Input Fahrenheit temperature：70c=21.1111x=21.1111注意命令行后的分号注意命令行后的分号 ;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，它可以用任何编辑程序文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。提供的文本编辑器。1建立新的建立新的M文件文件 为建立新的为建立新的M文件，启动文件，启动MATLAB文本编辑器有文本编辑
4、器有3种方法：种方法：(1)菜单操作。从菜单操作。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。在命令操作。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。单击命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏主窗口工具栏上的上的New M-File命令按钮，启动命令按钮，启动MATLAB文本编文本编辑器后，输入辑器后，输入M
5、文件的内容并存盘。文件的内容并存盘。2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。从菜单操作。从MATLAB主窗口的主窗口的File菜菜单中选择单中选择Open命令，则屏幕出现命令，则屏幕出现Open对话对话框，在框，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文文件。在文档窗口可以对打开的件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编文件进行编辑修改，编辑完成后，将辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。文件存盘。(2)命令操作。在命令操作。在MATLAB命令窗口输入命命令窗口输入命令：令：edit 文件名，则打开指定的文件名，则
6、打开指定的M文件。文件。(3)命令按钮操作。单击命令按钮操作。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。2 程序控制结构程序控制结构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函数来进函数来进行，该函数的调用格式为：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，用于提示用户其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。输入什么样的数据。如果在如果在i
7、nput函数调用时采用函数调用时采用s选项，则允选项，则允许用户输入一个字符串。例如，想输入一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：个人的姓名，可采用命令：xm=input(Whats your name?,s);2数据的输出数据的输出 MATLAB提供的命令窗口输出函提供的命令窗口输出函数主要有数主要有disp函数，其调用格式为函数，其调用格式为 disp(输出项输出项)其中输出项既可以为字符串，也可其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。以为矩阵。例例2 输入输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。的值，并将它们的值互换后输出。程序如下：程序如下：x=input(In
8、put x please.);y=input(Input y please.);z=x;x=y;y=z;disp(x);disp(y);例例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=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);3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：p
9、ause(延迟秒数延迟秒数)如果省略延迟时间，直接使用如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到用户按任一键后程则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。序继续执行。若要强行中止程序若要强行中止程序,可使用可使用Ctrl+C命令。命令。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)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，执行完之当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行后继续执行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i
10、f语句的后继语句。语句的后继语句。(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，否则执行，否则执行语句组语句组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。例例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);end2switch语句语句 switch语句根据表达式的取值不同，分别
11、执行不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：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 语句组语句组n end当表达式的值等于表达式当表达式的值等于表达式1的值的值时，执行语句组时，执行语句组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，执行语的值时，执行语句组句组2，当表达式的值等于，当表达式的值等于表达式表达式m的值时，执行语句组的值时，执行语句组m，当表达式的值不等于，当表达式的值不等于case所列所
12、列的表达式的值时，执行语句组的表达式的值时，执行语句组n。当任意一个分支的语句执行完当任意一个分支的语句执行完后，直接执行后，直接执行switch语句的下一语句的下一句。句。例例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 0)sum mean=sum/cntend3break语句和语句和continue语句语句 与循环结构
13、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语句配合使语句配合使用。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，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。继续执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，继续下跳过循环体中所有剩下的语句，继续下一次循环。一次循环。例例12 求求100，
14、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 continueendbreakendn4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，就称为如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。循环的嵌套，或称为多重循环结构。例例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1,500之间的全部完数。之间的全部完数。for m=1:500 s=0;f
15、or k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k;end end if m=s disp(m);endend3 函数文件函数文件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 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，表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参
16、名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。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。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。例例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%2004年年7月月30日编日编s=pi*r*r;p=2*pi*r;3.2 函数调用函数调用
17、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(输入实参表输入实参表)要注意的是，函数调用时各实参出要注意的是，函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个数一致，否则会出形参的顺序、个数一致，否则会出错。函数调用时，先将实参传递给错。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，相应的形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。然后再执行函数的功能。例例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)与极坐与极坐标标(,)之间的转换。之间的转换。函数文件函数文件tran.m：fun
18、ction rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(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。一个函数可以调用别的函数，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。调用它自身称为函数的递归调用。例例16 利用函数的递归调用，求利用函数的递归调
19、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)!end3.3 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用两个永用两个永久变量久变量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用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要
20、在函数文件中包含这的个数。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两个变量，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文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。数，从而决定函数如何进行处理。例例17 nargin用法示例。用法示例。函数文件函数文件examp.m：function fout=charray(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)exa
21、mp(x,y)examp(x,y,3)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global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)5 程序调试程序调试5.1 程序调试概述程
22、序调试概述一般来说，应用程序的错误有两类，一类一般来说，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时的错误。是语法错误，另一类是运行时的错误。语法错误包括词法或文法的错误，例如语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写错、表达式书写错等。函数名的拼写错、表达式书写错等。程序运行时的错误是指程序的运行结果有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。错误，这类错误也称为程序逻辑错误。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，该菜单项用于程序调试，Breakpoints菜单项菜单项:用于在程序中设置和清除断点的，或临时用于在程序中设置和
23、清除断点的，或临时停止停止M文件的执行，并给用户一个检查文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在局部变量的机会，相当于在M文件指定文件指定的行号前加入了一个的行号前加入了一个keyboard命令。命令。5.3 调试命令调试命令 除了采用调试器调试程序外，除了采用调试器调试程序外，MATLAB还提供了一些命令用于程还提供了一些命令用于程序调试。命令的功能和调试器菜单序调试。命令的功能和调试器菜单命令类似，具体使用方法请读者查命令类似，具体使用方法请读者查询询MATLAB帮助文档。帮助文档。MATLAB文件操作文件操作1 文件的打开与关闭文件的打开与关闭2 文件的读写操作文件的读写操作
24、1 文件的打开与关闭文件的打开与关闭1.1 文件的打开文件的打开fopen函数的调用格式为：函数的调用格式为：fid=fopen(E:XD obA.txt，打开方，打开方式式)其中文件名用字符串形式，表示待打开其中文件名用字符串形式，表示待打开的数据文件。常见的打开方式有：的数据文件。常见的打开方式有：r表示对打开的文件读数据，表示对打开的文件读数据，w表示对表示对打开的文件写数据，打开的文件写数据，a表示在打开的表示在打开的文件末尾添加数据。文件末尾添加数据。fid用于存储文件句柄值，句柄值用来标用于存储文件句柄值，句柄值用来标识该数据文件，其他函数可以利用它对识该数据文件，其他函数可以利用
25、它对该数据文件进行操作。该数据文件进行操作。文件数据格式有两种形式，一是二进制文文件数据格式有两种形式，一是二进制文件，二是文本文件。在打开文件时需要进件，二是文本文件。在打开文件时需要进一步指定文件格式类型，即指定是二进制一步指定文件格式类型，即指定是二进制文件还是文本文件。文件还是文本文件。1.2 文件的关闭文件的关闭文件在进行完读、写等操作后，应及时关闭。文件在进行完读、写等操作后，应及时关闭。关闭文件用关闭文件用fclose函数，调用格式为：函数，调用格式为：sta=fclose(fid)该函数关闭该函数关闭fid所表示的文件。所表示的文件。sta表示关闭文表示关闭文件操作的返回代码，
26、若关闭成功，返回件操作的返回代码，若关闭成功，返回0，否，否则返回则返回1。2 文件的读写操作文件的读写操作2.1 二进制文件的读写操作二进制文件的读写操作1读二进制文件读二进制文件fread 函数可以读取二进制文件的数据，并将函数可以读取二进制文件的数据，并将数据存入矩阵。其调用格式为：数据存入矩阵。其调用格式为：A,COUNT=fread(fid,size,precision)其中其中A用于存放读取的数据，用于存放读取的数据，COUNT返回所读返回所读取的数据元素个数，取的数据元素个数，fid为文件句柄，为文件句柄，size为可为可选项，若不选用则读取整个文件内容，若选用选项，若不选用则读
27、取整个文件内容，若选用则它的值可以是下列值：则它的值可以是下列值：(1)N表示读取表示读取 N个元素到一个列向量。个元素到一个列向量。(2)Inf表示读取整个文件。表示读取整个文件。(3)M,N表示读数据到表示读数据到MN的矩阵中，数据的矩阵中，数据按列存放。按列存放。precision代表读写数据的类型代表读写数据的类型2写二进制文件写二进制文件fwrite 函数按照指定的数据类型将矩阵中的元函数按照指定的数据类型将矩阵中的元素写入到文件中。其调用格式为：素写入到文件中。其调用格式为：COUNT=fwrite(fid,A,precision)其中其中COUNT返回所写的数据元素个数，返回所写
28、的数据元素个数，fid为为文件句柄，文件句柄，A用来存放写入文件的数据，用来存放写入文件的数据，precision用于控制所写数据的类型，其形式与用于控制所写数据的类型，其形式与fread函数相同。函数相同。例例1 建立一数据文件建立一数据文件magic5.dat，用，用于存放于存放5阶魔方阵。阶魔方阵。程序如下：程序如下：fid=fopen(magic5.dat,w);cnt=fwrite(fid,magic(5),int32);fclose(fid);2.2 文本文件的读写操作文本文件的读写操作1读文本文件读文本文件fscanf 函数的调用格式为：函数的调用格式为：A,COUNT=fsca
29、nf(fid,format,size)其中其中A用以存放读取的数据，用以存放读取的数据，COUNT返回所读返回所读取的数据元素个数。取的数据元素个数。fid为文件句柄。为文件句柄。format用以控制读取的数据格式，由用以控制读取的数据格式，由%加上格式符组加上格式符组成，常见的格式符有成，常见的格式符有d，f，e，s。size为可选项，决定矩阵为可选项，决定矩阵A中数据的排列形式。中数据的排列形式。2写文本文件写文本文件 t2.m fprintf 函数的调用格式为：函数的调用格式为：COUNT=fprintf(fid,format,A)其中其中A存放要写入文件的数据。先按存放要写入文件的数据。先按format指定的格式将数据矩阵指定的格式将数据矩阵A格式格式化，然后写入到化，然后写入到fid所指定的文件。所指定的文件。格式符与格式符与fscanf函数相同。函数相同。电子装备结构教育部重点实验室电子装备结构教育部重点实验室Key Laboratory of Electronic Equipment Structures of Ministry of EducationNEXT.NEXT.Xidian University