matlab实验报告1.docx
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matlab实验报告1
实验报告
课程名称：
可视化计算机语言
实验项目名称：
matlab程序设计
学院：
信息工程学院
专业：
电子信息工程
指导教师：
报告人：
学号：
班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务部制
一、实验目的与要求：
1、熟练掌握matlab的程序流程控制结构。
2、熟悉掌握M文件的结构和函数调用。
3、掌握内联函数和函数句柄的使用。
4、了解程序性能剖析窗口。
二、内容和步骤：
MATLAB的语法规则简洁，编程效率高，作为一个完整的程序语言，MATLAB也有各种程序流程控制，文件格式和函数调用的规则，通过对函数的调用就能够组成庞大的程序，完成复杂的功能。
1.使用程序流程控制
Fibonacci数列的各元素为：
1、1、2、3、5、8、...满足一下关系
F1=1F2=1Fn=Fn-1+Fn-2
用M函数文件实现，数列的元素个数为输入变量。
（1）按M函数文件格式创建文件开头。
functionf=shiyan0501（n）
%SHIYAN0501
%Fibonacci数列
%n元素个数
%f构成Fibonacci数列向量
%
%copyright2015-11-25
（2）用while循环实现程序功能
f
（1）=1;
f
（2）=1;
i=2;
whilei<=n
f（i+1）=f（i-1）+f（i）;
i=i+1;
End
运行后，输入参数10，运行结果如下所示：
（3）使用for循环实验
fori=2:
n
f（i+1）=f（i-1）+f（i）;
end
运行结果如下所示：
（4）当某个元素大于50时，退出循环结构，程序修改如下：
fori=2:
n
iff（i）>10
break
else
f（i+1）=f（i-1）+f（i）;
end
end
当某个元素大于50，程序便退出循环结构
当n=10，最后一个元素刚好是大于50的，正好退出循环结构
当n=12时，第十个元素对应的f（i）大于50，于是退出循环结构，不再运行f（11）,f（12）了。
（5）将该.m文件生成P码文件
>>pcodeshiyan0501
将shiyan0501.m删除，重新运行该文件夹，结果如下所示：
练习：
将该M文件函数改为M脚本文件，将数列元素个数通过键盘输入，程序应该如何修改？
①将M文件函数另存为M脚本文件；
②在函数前加
n=input（'pleaseinputanum:
'）
便可通过键盘键入文件
运行结果如下所示：
pleaseinputanum:
12
n=
12
ans=
1123581321345589
2.使用函数调用
计算arcsin（x），
（1）子函数factorial计算n!
子函数factorial计算n!
输入参数为n，使用for循环实现的阶乘，输出参数为阶乘。
在matlab界面中选择“file->new->function”命令，创建一个新的函数文件，修改输入输出参数和函数名。
functionf=factorial（n）%[output_args]=Untitled7（input_args）
%UNTITLED7此处显示有关此函数的摘要
%此处显示详细说明
f=1;
form=1:
n
f=m*f;
（2）子函数cal.子函数cal是计算系数
functionk=cal（n1）
%计算系数
form=1:
n1
k=factorial（2*n1）/（2^（2*n1）*（factorial（n1））^2*（2*n1+1））;
end
输入参数n=5
运行结果如下图所示：
>>cal（5）
ans=
0.0224
本函数中调用了求阶乘的子函数factorial
（3）主程序shiyan0502.求主函数计算arcsinx，输入参数为x,输出参数为arcsinx的计算结果。
程序如下所示：
functiony=shiyan0502（x）
%shiyan0502arcsinx
n=1;
ifabs（x）<1
y=x;
whilecal（n）>0.0001
y=y+cal（n）*x^（2*n+1）;
n=n+1;
end
else
disp（'输入错误'）;
y=0;
return
end
运行结果：
>>y=shiyan0502（0.7）
y=
0.7754
当输入参数不满足条件是退出程序：
>>y1=shiyan0502
（2）
输入错误
y1=
0
练习：
如果不使用子函数factorial，而直接在cal函数中计算阶乘，应如何修改程序。
修改cal函数如下所示：
functionk=cal（n1）
%计算系数
f=1;
f1=1;
form=1:
2*n1
f1=m*f1;
end
form=1:
n1
f=m*f;
end
k=f1/（2^（2*n1）*f^2*（2*n1+1））;
end
调用程序shiyan0502，运行结果如下所示：
>>y=shiyan0502（0.7）
y=
0.7754
运行结果与使用子函数factorial的运行结果一致。
（4）使用程序性能剖析。
选择菜单‘view’->‘profile’命令；或使用在命令窗口输入‘profileviewer’命令都可以打开程序性能剖析窗口。
在程序性能剖析窗口的‘命令输入栏’中输入需要剖析的命令，‘y=shiyan0502（0.7）’,然后单击‘startprofiling’按钮，查看剖析报告。
（5）程序的调试。
当有多个函数调用时，由于函数变量的工作空间是独立的，被调用的函数执行结束后变量消失，因此调试时要使用matlab调试器查看运行过程中的变量值。
①设置断点。
在需要查看的程序的地方设置断点，
>>shiyan0502（0.7）
K>>y
y=
0.7000
K>>x=0.5
x=
0.5000
在K>>输入x=0.5即可将x的值从0.7修改为0.5.
去除断点，查看结果：
ans=
0.7236
结果与x值为0.7时不一致，当x=0.7时，y=0.7754，由此可知，x的值已被修改。
②单步运行
>>shiyan0502（0.7）
9n=n+1;
K>>
按单步运行键：
可看到箭头不断的移动：
（6）使用函数句柄。
在命令窗口使用函数句柄调用函数。
>>h_shiyan0502=@shiyan0502
h_shiyan0502=
@shiyan0502
>>y=feval（h_shiyan0502,0.5）
y=
0.5236
（7）使用全局变量。
Matlabe的编程不提倡使用全局变量，本例中的程序主要是为了查看全局变量的概念。
将n作为全局变量，子函数factorial不修改，子函数cal程序和主函数shiyan0502修改如下：
functiony=shiyan0502（x）
%shiyan0502arcsinx
globaln;
n=1;
ifabs（x）<1
y=x;
whilecal（n）>0.0001
y=y+cal（n）*x^（2*n+1）;
n=n+1;
end
else
disp（'输入错误'）;
y=0;
return
end
functionk=cal（n1）
globaln
form=1:
n
k=factorial（2*n）/（2^（2*n）*（factorial（n））^2*（2*2*n+1））;
End
global为设置的全局变量，子函数没有输入变量，而用全局变量n传递。
在全局变量前设置断点，然后运行程序，当程序运行到断点处停止，接着不断使用单步运行调试，结果如下所示：
|
|
|
练习：
使用单步运行调试，查看全局变量n的变化，并在工作空间查看n；
3、利用泛函命令实现数值分析
①创建函数shiyan0503实现上述表达式关系。
functiony=shiyan0503（t）
%shiyan0503y=（sin（t））.^2.*exp（a*t）-b*abs（t）
a=0.1;
b=0.5;
y=（sin（t））.^2.*exp（a*t）-b*abs（t）;
②查看该函数的输出波形，如下图所示：
③利用函数名求零点，在上图中可以看相互在0的附近有2个过零点
x1=fzero（'shiyan0503',0.5）
x2=fzero（'shiyan0503',-0.5）
运行结果如下所示：
>>shiyan0503_1
x1=
0.5198
x2=
-0.5993
④利用函数句柄求过零点
>>x1=fzero（@shiyan0503,0.5）
x1=
0.5198
>>x2=fzero（@shiyan0503,-0.5）
x2=
-0.5993
⑤利用函数句柄求极小值，由②图可知，极小值有多个，查看其中2个
>>x1=fminbnd（@shiyan0503,0.1,0.7）
x1=
0.2511
>>x2=fminbnd（@shiyan0503,2,5）
x2=
3.3233
练习：
利用函数句柄求[-1，1]的面积。
>>x=-1:
0.1:
1;
>>y=shiyan0503（x）;
>>area=trapz（x,y）%用梯形计算积分
area=
0.0485
>>area1=quad（@shiyan0503,-1,1）%用quad计算积分
area1=
0.0469
（2）使用内联函数
①创建内联函数f
>>a=0.1;
>>b=0.5;
>>f=inline（'（sin（t））.^2.*exp（.1*t）-0.5*abs（t）','t'）
f=
内联函数:
f（t）=（sin（t））.^2.*exp（.1*t）-0.5*abs（t）
②绘制曲线图
>>t=-10:
0.1:
10;
>>y=feval（f,t）;
>>plot（t,y）
③求过零点
>>x1=fzero（f,0.5）
x1=
0.5198
④求极小值
>>x2=fminbnd（f,0.1,0.7）
x2=
0.2511
练习：
利用内联函数求8附近的极小值
x=fminbnd（f,7.9,8.1）
x=
8.0999
x2=fminbnd（f,7.99,8.01）
x2=
8.0099
（3）使用字符串
①创建字符串
>>g='（sin（x））.^2.*exp（.1*x）-.5*abs（x）'
g=
（sin（x））.^2.*exp（.1*x）-.5*abs（x）
②绘制曲线图
>>x=-10:
0.1:
10;
>>y=eval（g,x）;
>>plot（x,y）
运行程序得到下图：
③求零点
>>x1=fzero（g,0.5）
x1=
0.5198
自我练习：
（1）编写函数计算输入参数r为圆半径的圆面积和周长。
程序如下所示：
g='pi*r^2'
k='2*pi*r'
r=input（'请输入圆的半径r:
'）
disp（'圆的面积
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