MATLAB程序设计.docx
《MATLAB程序设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB程序设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
MATLAB程序设计
封面
作者：
PanHongliang
仅供个人学习
MATLAB程序设计
MATLAB提供了一个完善的程序设计语言环境，使用户能够方便地编制复杂的程序，完成各种计算.本节先介绍关系运算、逻辑运算，再介绍M-文件（即程序文件）的结构及MATLAB的程序控制流语句.
一、关系运算和逻辑运算
1．关系运算
（1）关系运算符：
<；<=；>；>=；==；~=
（2）关系表达式：
用关系运算符将两个同类型的量（表达式）连接起来的式子.
【注】①关系运算本质上是标量运算，关系表达式的值是逻辑值（0-假1-真）；
②当作用于两个同样大小矩阵时，则分别对两个矩阵的对应元素运算，结果是一个0-1矩阵.
例1．对向量进行关系运算.
>>A=1:
5,B=5:
-1:
1%输入向量
A=12345B=54321
>>C=（A>=4）%对向量进行关系运算
C=00011
>>D=（A==B）%对向量进行关系运算
D=00100
2．逻辑运算
（1）逻辑运算符：
&（and,与）、|（or,或）、~（not,非）
（2）逻辑表达式：
用逻辑将两个逻辑量连接起来的式子.
【注】①逻辑运算本质上是标量运算，它将任何非零元素视为1（真）；
②当作用于两个同样大小矩阵时，则分别对两个矩阵的对应元素运算，结果是一个0-1矩阵.（真值表见P27）
例2．对向量进行逻辑运算.
>>a=1:
9,b=9-a
a=123456789b=876543210
>>c=~（a>4）%非运算
c=111100000
>>d=（a>=3）&（b<6）%与运算
d=000111111
3．逻辑函数
any（x）向量x中有非零元返回1，否则返回0.（向量函数）
all（x）向量x中所有元素非零返回1，否则返回0.（向量函数）
isempty（x）矩阵x为空矩阵返回1，否则返回0.
find（x）返回向量x中非零元下标，若x是矩阵，则视其为一长列向量.
例3．对向量或矩阵进行逻辑运算，或调用逻辑函数.
>>a=[10-50;-3082]
a=10-50
-3082
>>b=all（a），c=any（a）
b=1010
c=1011
>>x=isempty（a）%判定矩阵a是否为空，不能用关系式”a==[]”!
x=0
>>y=find（c）%返回向量c中非零元下标
y=134
>>z=find（a）%1个输出参数
z=[12568]’
>>[m,n]=find（a）%2个输出参数
二、M-文件的结构
M-文件就是MATLAB程序文件,它是一个包含MATLAB语句组（命令序列）的普通ASCII文本文件，其扩展名为“.m”.M-文件有两类：
脚本文件和函数文件.
1．脚本文件（亦称命令M-文件）
脚本文件的结构比较简单，它没有输入参数和输出参数，只是一些MATLAB命令行的组合.脚本文件中定义的变量都是全局变量.
例4．给定矩阵,,编写命令文件，输入矩阵A、B，并计算输出它们的和与差.
解：
建立如下M-文件SY00504.m
A=[123;456];%输入矩阵A
B=[401;012];%输入矩阵B
C=A+B%计算输出A与B的和
D=A-B%计算输出A与B的差
将上述文件以SY00504.m为名存盘，然后在命令窗口调用此M-文件，则有
>>SY00504
C=524D=-322
468444
2．函数文件（亦称函数M-文件）
和命令文件相比,函数文件稍微复杂一些.通常函数文件包含以下几个部分：
（1）函数定义行位于文件首行,以function开头,说明函数名、输入/输出参数.
（2）帮助信息紧跟函数定义行后面,以%开头的注释行,给出该函数的在线帮助.
（3）函数体函数的执行语句部分，是函数文件的核心部分.
（4）注释部分命令行中以符号“%”开始直到该行结束部分的注释语句.
例5．编写函数文件，计算任意两个同维数矩阵的和与差.（L000402.m）
解：
建立如下函数文件SY00505.m
function[C,D]=SY00405（A,B）
%给定矩阵A和B，计算输出其矩阵和C和矩阵差D
C=A+B;%计算矩阵和
D=A-B;%计算矩阵差
将上述文件以SY00405.m为名存盘，然后在命令窗口调用函数文件，则有
>>A=[123;456];B=[401;012];
>>[C,D]=SY00505（A,B）
C=524D=-322
468444
【注】
函数文件的第一行必须是函数说明语句；输入参量用圆括号括起，输出参量多于1个时用方括号括起；多个输入/输出参量时，参量之间用逗号隔开.
函数文件的变量一般是局部变量，可以用global命令将某些变量说明为全局变量.
函数文件的文件名一般应与函数说明语句中定义的函数名相一致.
函数文件可以递归调用.
三、M-文件的建立、编辑与调用
1．M-文件的建立与编辑
方法1：
在命令窗口输入命令：
edit[M-文件名]，即可打开相应M-文件编辑器.
方法2：
单击菜单“File”->“New”->“M-file”，打开空白M-文件编辑器；
方法3：
单击菜单“File”->“Open”->输入文件名，打开相应M-文件编辑器；
方法4：
在当前目录窗口中选择某M-文件，双击则可打开该M-文件编辑器；
2．M-文件的调用
方法1：
在MATLAB命令窗口中直接键入M-文件名，然后回车；
方法2：
在当前目录窗口选择某M-文件，击右键选择命令RUN，即可运行该M-文件；
方法3：
在M-文件编辑窗口中，单击工具钮RUN或菜单Debug/RUN，即可运行该M-文件.
【注】M被调用的M-文件必须位于当前目录或文件搜索路径范围内.
调用函数文件时，须事先对输入参量赋值，然后按照以下格式调用
输出参量=函数名（输入参量）（回车）
其中，实际参数和形式参数可以不同；输入参数要用小括号将其括起，输出参数多于一个时，要用中括号“[]”将其括起；参数间用逗号隔开.
四、MATLAB的控制流语句
MATLAB与其它计算机高级语言一样，有它自己的控制流语句，用户使用它们可以方便地编写出各种M-文件（应用程序）.
1．选择结构
（1）if语句
一般格式：
if<关系表达式1>
<语句体1>
elseif<关系表达式2>
<语句体2>
…
elseif<关系表达式n>
<语句体n>
else
<语句体n+1>
end
基本功能：
若表达式j（j=1,2,…,n）的值为真，则执行语句体j，然后执行end的后续命令；否则，则执行语句体n+1，然后执行end的后续命令.
【注】if语句结构中，关键字“else”和“elseif”所在语句行以及其后的语句体都不是必需的，但是关键字“end”不能省略.
例6．编写函数文件，计算分段函数
解：
编写函数文件（fenduan.m）如下：
functiony=fenduan（x）%计算分段函数
ifx<=0
>>x=-5:
0.1:
10;
>>n=length（x）;
>>fork=1:
ny（k）=fenduan（x（k））;end
>>plot（x,y）
y=0;
elseifx<=2*pi
y=sin（x）;
else
y=x-2*pi;
end
（２）switch语句
一般格式：
switch<表达式>
case值1
<语句体1>
…
case值ｎ
<语句体ｎ>
otherwise
<语句体n+1>
end
基本功能：
首先计算表达式的值，若该值与值j（j=1,2,…,n）相等，则执行语句体j，然后执行end的后续命令；否则，则执行语句体n+1，然后执行end的后续命令.
例7．编写命令文件，从键盘输入某学生成绩（5分制），计算机判断并输出该生成绩的优良等级.
解：
编写命令文件（SY00507.m）如下：
x=input（'请输入您的分数：
x='）;
switchx
case5
disp（'优秀！
'）;
case4
disp（'良好！
'）;
case3>>SY00507%运行程序
disp（'及格！
'）;请输入您的分数：
x=4
otherwise良好！
disp（'不及格！
'）
end
2．循环结构
（1）for语句
一般格式：
for循环变量=矩阵
{语句体}
end
基本功能：
循环循环变量依次取矩阵的每一列，然后执行一次语句体；遍历矩阵的各列后，然后执行end的后续命令.
【注】for语句有简化格式：
for<循环参数>=<初值>:
<步长>:
<终值>
<语句体>
end
其中步长省略时，则默认步长为1.
for循环不能由循环体内给循环变量重新赋值来终止；
for循环可以按需要进行嵌套；
例8．编写函数文件，产生m×n阶Hilber矩阵.
解：
编写函数文件（hhilb.m）如下：
functionH=hhilb（m,n）%H的i,j处元素H（i,j）=1/（i+j-1）
>>h=hhilb（3,4）%调用函数
h=11/21/31/4
1/21/31/41/5
1/31/41/51/6
H=zeros（m,n）;%预先分配数组
fori=1:
m
forj=1:
n
H（i,j）=1/（i+j-1）;
end
end
formatrat,H=H;%取有理数表示.
例_8．编写函数令文件，计算并输出A的各行向量的元素和（hanghe.m）.
>>A=[1234;5678]
A=1234
5678
>>X=hanghe（A）
X=10
26
解：
functionX=hanghe（A）
[m,n]=size（A）;%计算A维数
X=zeros（m,1）;%零初始化
fory=A
X=X+y;
end
（2）while语句
一般格式：
while<关系表达式>
<语句体>
end
基本功能：
若关系表达式值为真
（1），则反复执行语句体，直至关系表达式值为假（0），则终止循环，转而执行end的后续命令.
【注】若关系表达式计算对象为矩阵时，则只有当结果矩阵的所有元素均为真时，才执行循环体；否则（或结果矩阵为空矩阵时），不执行循环体.
用break命令可强行中止循环,转而执行该循环end的后续命令；用continue命令可中止循环中的当前迭代,转而执行该循环的下一次迭代.
for循环用于循环次数确定，而while循环用于循环次数事先不能确定.
例9．编写M-文件，计算eps的值.
解：
编写命令文件（eeps.m）如下：
（使用大写变量EPS，以便与常量eps相区别）
EPS=1;n=0;%赋初值,n用以累计循环次数
>>eeps%运行程序
升级会员 