matlab入门程序08.docx
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matlab入门程序08
8M文件和面向对象编程
假如读者想灵活运用MATLAB去解决实际问题，想充分调动MATLAB——科学技术资源，想理解MATLAB版本升级所依仗的基础，那么本章内容将十分有用。
本章将涉及比较深层的MATLAB内容：
脚本；函数（一般函数、内联函数、子函数、私用函数、方法函数）；程序调试和剖析；数据结构（类、对象）；重载和继承；面向对象编程。
本章配备了许多精心设计的算例。
这些算例是完整的，可直接演练的。
读者通过这些算例，将真切感受到抽象概念的内涵、各指令间的协调，将从感知上领悟到面向对象编程的优越和至关要领。
8.1入门
【*例8.1-1】通过M脚本文件，画出下列分段函数所表示的曲面。
（1）编写M脚本文件的步骤
图8.1-1-1MATLABEditor/Debugger窗口
●点击MATLAB指令窗工具条上的NewFile图标
，就可打开如图8.1-1-1所示的MATLAB文件编辑调试器MATLABEditor/Debugger。
其窗口名为untitled，用户即可在空白窗口中编写程序。
比如输入如下一段程序
[zx81.m]
%zx81.mThisismyfirstexample.<1>
a=2;b=2;%<2>
clf;
x=-a:
0.2:
a;y=-b:
0.2:
b;
fori=1:
length（y）
forj=1:
length（x）
ifx（j）+y（i）>1
z（i,j）=0.5457*exp（-0.75*y（i）^2-3.75*x（j）^2-1.5*x（j））;
elseifx（j）+y（i）<=-1
z（i,j）=0.5457*exp（-0.75*y（i）^2-3.75*x（j）^2+1.5*x（j））;
elsez（i,j）=0.7575*exp（-y（i）^2-6.*x（j）^2）;
end
end
end
axis（[-a,a,-b,b,min（min（z））,max（max（z））]）;
colormap（flipud（winter））;surf（x,y,z）;
●点击编辑调试器工具条图标
，在弹出的Windows标准风格的“保存为”对话框中，选择保存文件夹，键入新编文件名（如zx81），点动【保存】键，就完成了文件保存。
（2）运行文件
●使zx81.m所在目录成为当前目录，或让该目录处在MATLAB的搜索路径上
●然后运行以下指令，便可得到图形。
zx81
图8.1-1-2运行zx81.m得到的图形
【*例8.1-2】通过M函数文件画出上例分段函数的曲面。
整个编程步骤和相同。
在此演示，如何在zx81.m基础上产生函数文件zx82.m。
●在编辑调试器中，选择【File:
SaveAs】子菜单，把zx81.m文件“另存为”zx82.m。
●用下面4行指令代替原文件的第<1><2>条指令。
functionzx82（a,b）
%Thisismysecondexample.
%aDefinethelimitofvariablex.
%bDefinethelimitofvariabley.
●进行上述修改后，对zx82.m再次实施“保存”操作。
●在MATLAB指令窗中，运行以下指令，就能产生与图8.1-1-2完全相同的图形。
zx82（2,2）
8.2M文本编辑器
8.2.1利用文本编辑器编写M文件
8.2.2【tools】菜单
8.3MATLAB控制流
8.3.1for循环结构
【*例8.3.1-1】一个简单的for循环示例。
fori=1:
10;%i依次取1,2,…10,.
x（i）=i;%对每个i值，重复执行由该指令构成的循环体，
end;
x%要求显示运行后数组x的值。
x=
12345678910
8.3.2while循环结构
【*例8.3.2-1】Fibonacci数组的元素满足Fibonacci规则：
，
；且
。
现要求该数组中第一个大于10000的元素。
a
（1）=1;a
（2）=1;i=2;
whilea（i）<=10000
a（i+1）=a（i-1）+a（i）;%当现有的元素仍小于10000时，求解下一个元素。
i=i+1;
end;
i,a（i）,
i=
21
ans=
10946
8.3.3if-else-end分支结构
【*例8.3.3-1】一个简单的分支结构。
cost=10;number=12;
ifnumber>8
sums=number*0.95*cost;
end,sums
sums=
114.0000
【*例8.3.3-2】用for循环指令来寻求Fibonacc数组中第一个大于10000的元素。
n=100;a=ones（1,n）;
fori=3:
n
a（i）=a（i-1）+a（i-2）;
ifa（i）>=10000
a（i）,
break;%跳出所在的一级循环。
end;
end,i
ans=
10946
i=
21
8.3.4switch-case结构
【*例8.3.4-1】学生的成绩管理，用来演示switch结构的应用。
clear;
%划分区域：
满分（100），优秀（90-99），良好（80-89），及格（60-79），不及格（<60）。
fori=1:
10;a{i}=89+i;b{i}=79+i;c{i}=69+i;d{i}=59+i;end;c=[d,c];
Name={'Jack','Marry','Peter','Rose','Tom'};%元胞数组
Mark={72,83,56,94,100};Rank=cell（1,5）;
%创建一个含5个元素的构架数组S，它有三个域。
S=struct（'Name',Name,'Marks',Mark,'Rank',Rank）;
%根据学生的分数，求出相应的等级。
fori=1:
5
switchS（i）.Marks
case100%得分为100时
S（i）.Rank='满分';%列为'满分'等级
casea%得分在90和99之间
S（i）.Rank='优秀';%列为'优秀'等级
caseb%得分在80和89之间
S（i）.Rank='良好';%列为'良好'等级
casec%得分在60和79之间
S（i）.Rank='及格';%列为'及格'等级
otherwise%得分低于60。
S（i）.Rank='不及格';%列为'不及格'等级
end
end
%将学生姓名，得分，登记等信息打印出来。
disp（['学生姓名','得分','等级']）;disp（''）
fori=1:
5;
disp（[S（i）.Name,blanks（6）,num2str（S（i）.Marks）,blanks（6）,S（i）.Rank]）;
end;
学生姓名得分等级
Jack72及格
Marry83良好
Peter56不及格
Rose94优秀
Tom100满分
8.3.5try-catch结构
【*例8.3.5-1】try-catch结构应用实例。
clear,N=4;A=magic（3）;%设置3行3列矩阵A。
try
A_N=A（N,:
）,%取A的第N行元素
catch
A_end=A（end,:
）,%如果取A（N,:
）出错，则改取A的最后一行。
end
lasterr%显示出错原因
A_end=
492
ans=
Indexexceedsmatrixdimensions.
8.3.6控制程序流的其它常用指令
8.3.6.1return指令
8.3.6.2input和keyboard指令
8.3.6.3yesinput指令
8.3.6.4pause指令
8.3.6.5break指令
8.3.6.6error和warning指令
8.4脚本文件和函数文件
8.4.1M脚本文件
8.4.2M函数文件
8.4.3局部变量和全局变量
8.4.4M文件的一般结构
【*例8.4.4-1】M函数文件示例。
[circle.m]
functionsa=circle（r,s）
%CIRCLEplotacircleofradiirinthelinespecifiedbys.
%r指定半径的数值
%s指定线色的字符串
%sa圆面积
%
%circle（r）利用蓝实线画半径为r的圆周线.
%circle（r,s）利用串s指定的线色画半径为r的圆周线.
%sa=circle（r）计算圆面积，并画半径为r的蓝色圆面.
%sa=circle（r,s）计算圆面积，并画半径为r的s色圆面.
%编写于1999年4月7日，修改于1999年8月27日。
ifnargin>2
error（'输入宗量太多。
'）;
end;
ifnargin==1
s='b';
end;
clf;
t=0:
pi/100:
2*pi;
x=r*exp（i*t）;
ifnargout==0
plot（x,s）;
else
sa=pi*r*r;
fill（real（x）,imag（x）,s）
end
axis（'square'）
8.4.5P码文件
8.4.5.1语法分析过程和伪代码
8.4.5.2P码文件的预生成
8.4.5.3内存中P码文件的列表和清除
8.4.6MATLAB的搜索过程
8.5变量的检测传递和限权使用函数
8.5.1输入输出宗量检测指令
8.5.2“变长度”输入输出宗量
【*例8.5.2-1】变长度宗量使用示例。
（1）编写函数文件ringzy.m
[ringzy.m]
functionvarargout=ringzy（r,varargin）
%RINGZYPlotaringandcalculatetheareaofthering.
%r基圆半径
%调用格式
%[x1,y1,x2,y2,s1,s2]=ringzy（r,r2,'PropertyName','PropertyValue',...）
%
（1）无输出时，绘圆或环。
%
（2）有输出时，不绘图。
%（x1,y1）,（x2,y2）分别是两个圆的坐标点；
%s1是基圆面积；
%s2为正值时，表示内环面积；为负值时，表示外环面积。
vin=length（varargin）;Nin=vin+1;%<11>
error（nargchk（1,Nin,nargin））%检查输入变量数目是否合适
ifnargout>6%检查输出变量数目是否合适
error（'Toomanyoutputarguments'）
end
t=0:
pi/20:
2*pi;x=r*exp（i*t）;s=pi*r*r;
ifnargout==0
switchNin
case1
plot（x,'b'）
case2
r2=varargin{1};%<22>
x2=r2*exp（i*t）;
plot（x,'b'）;holdon;plot（x2,'b'）;holdoff
otherwise
r2=varargin{1};%<26>
x2=r2*exp（i*t）;
plot（x,varargin{2:
end}）;holdon%利用元胞数组设置对象属性<28>
plot（x2,varargin{2:
end}）;holdoff%利用元胞数组设置对象属性<29>
end;
axis（'square'）
else
varargout{1}=real（x）;varargout{2}=imag（x）;%<33>
varargout{5}=pi*r*r;varargout{6}=[];%<34>
ifNin>1
r2=varargin{1};%<36>
x2=r2*exp（i*t）;
varargout{3}=real（x2）;varargout{4}=imag（x2）;%<38>
varargout{6}=pi*（r^2-r2^2）;%<39>
end;
end
（2）有输出情况：
请读者自己用plot（x1,y1,x2,y2）检验下列三个调用示例的运行结果。
r1=1;r2=3;
[x1,y1,x2,y2,s1,s2]=ringzy（r1）;
[x1,y1,x2,y2]=ringzy（r1,r2）;
[x1,y1,x2,y2,s1,s2]=ringzy（r1,r2）;
（3）无输出情况：
为节省篇幅，在此给出三个调用示例。
r1=1;r2=0.6;
subplot（1,3,1）,ringzy（r1,r2）,
subplot（1,3,2）,ringzy（r1,r2,'Marker','o'）
subplot（1,3,3）,ringzy（r1,r2,'LineWidth',5,'Color',[10.40]）
图8.5.2-1-1变长度输入宗量不同调用格式产生的图形
8.5.3跨空间变量传递
8.5.3.1跨空间计算串表达式的值
【*例8.5.3.1-1】evalin运行机理与eval的异同。
（1）编写M函数文件
[evalinzzy.m]
functiony1=evalinzzy（a,s）
t=（0:
a）/a*2*pi;
y1=subevalinzzy（4,s）;
%------------subfunction-------------
functiony2=subevalinzzy（a,s）
t=（0:
a）/a*2*pi;ss='a*exp（i*t）';
switchs
case{'base','caller'}
y2=evalin（s,ss）;
case'self'
y2=eval（ss）;
end
（2）在Notebook或MATLAB指令窗中运行以下指令
clear,a=30;t=（0:
a）/a*2*pi;sss={'base','caller','self'};
fork=1:
3
y0=evalinzzy（8,sss{k}）;
subplot（1,3,k）
plot（real（y0）,imag（y0）,'r','LineWidth',3）,axissquareimage
end
图8.5.3.1-1利用不同工作空间中的变量值计算eval（'a*exp（i*t）'）
8.5.3.2跨空间赋值
【*例8.5.3.2-1】assignin运作机理示范。
（1）编写M函数文件
[assigninxyq.m]
functiony=assigninxyq（x）
y=sqrt（x）;t=x^2;
assignin（'base','yy',t）
（2）在Notebbok或MATLAB指令窗中运行以下指令
clear;x=4;y=assigninxyq（x）;
disp（[blanks（5）,'x',blanks（5）,'y',blanks（4）,'yy']）,disp（[x,y,yy]）
xyyy
4216
8.5.4子函数和私用函数
8.5.4.1子函数
8.5.4.2私用函数
8.6串演算函数
8.6.1eval
【*例8.6.1-1】计算“表达式”串，产生向量值。
clear,t=pi;cem='[t/2,t*2,sin（t）]';y=eval（cem）
y=
1.57086.28320.0000
【*例8.6.1-2】计算“语句”串，创建变量。
clear,t=pi;eval（'theta=t/2,y=sin（theta）'）;who
theta=
1.5708
y=
1
Yourvariablesare:
tthetay
【*例8.6.1-3】计算“替代”串。
A=ones（2,1）;B=ones（1,3）;c=eval（'B*A','A*B'）,errmessage=lasterr
c=
111
111
errmessage=
Errorusing==>*
Innermatrixdimensionsmustagree.
【*例8.6.1-4】计算“合成”串。
CEM={'cos','sin','tan'};
fork=1:
3
theta=pi*k/12;
y（1,k）=eval（[CEM{1},'（',num2str（theta）,'）']）;
end
y
y=
0.96590.86600.7071
8.6.2feval
【例8.6.2-1】feval和eval运行区别之一：
feval的FN绝对不能是表达式。
x=pi/4;Ve=eval（'1+sin（x）'）
Ve=
1.7071
Vf=feval（'1+sin（x）',x）
?
?
?
Cannotfindfunction'1+sin（x）'.
【*例8.6.2-2】feval和eval调用区别：
feval的FN只接受函数名。
本例两种方法以后者为好。
randn（'seed',1）;A=rand（2,2）;
[ue,de,ve]=eval（'svd（A）'）;
disp（'Resultsbyeval'）;disp（[ue,de,ve]）;disp（blanks
（1））
[uf,df,vf]=feval（'svd',A）;
disp（'Resultsbyfeval'）;disp（[uf,df,vf]）
Resultsbyeval
0.61800.78620.551600.46160.8871
0.7862-0.618000.30380.8871-0.4616
Resultsbyfeval
0.61800.78620.551600.46160.8871
0.7862-0.618000.30380.8871-0.4616
8.6.3内联函数
8.6.3.1内联函数的创建
8.6.3.2涉及内联函数性质的指令
8.6.3.3内联函数创建和应用示例
【*例8.6.3.3-1】演示：
内联函数的第一种创建格式；使内联函数适于“数组运算”。
clear,F1=inline（'sin（rho）/rho'）%第一种格式创建内联函数
F1=
Inlinefunction:
F1（rho）=sin（rho）/rho
f1=F1
（2）%内联函数的一种使用方法
f1=
0.4546
FF1=vectorize（F1）%产生适于“数组运算”的内联函数
xx=[0.5,1,1.5,2];ff1=FF1（xx）
FF1=
Inlinefunction:
FF1（rho）=sin（rho）./rho
ff1=
0.95890.84150.66500.4546
【*例8.6.3.3-2】演示：
第一种内联函数创建格式的缺陷；含向量的多宗量输入的赋值。
G1=inline（'a*exp（x
（1））*cos（x
（2））'）,G1（2,[-1,pi/3]）
G1=
Inlinefunction:
G1（a）=a*exp（x
（1））*cos（x
（2））
_?
?
?
Errorusing==>inline/subsref
Toomanyinputstoinlinefunction.
G2=inline（'a*exp（x
（1））*cos（x
（2））','a','x'）,G2（2,[-1,pi/3]）
G2=
Inlinefunction:
G2（a,x）=a*exp（x
（1））*cos（x
（2））
ans=
0.3679
【*例8.6.3.3-3】演示：
产生向量输入、向量输出的内联函数；这种向量函数的调用方法。
Y2=inline（'[x
（1）^2;3*x
（1）*sin（x
（2））]'）
argnames（Y2）%观察内联函数的输入宗量
Y2=
Inlinefunction:
Y2（x）=[x
（1）^2;3*x
（1）*sin（x
（2））]
ans=
'x'
x=[4,pi/6];%向量输入的赋值
y2=Y2（x）%获得向量输出
y2=
16.0000
6.0000
【*例8.6.3.3-4】演示：
最简练格式创建内联函数；内联函数可被feval指令调用。
Z2=inline（'P1*x*sin（x^2+P2）',2）%必须是大写字母P
Z2=
Inlinefunction:
Z2（x,P1,P2）=P1*x*sin（x^2+P2）
z2=Z2（2,2,3）%直接计算内联函数
fz2=feval（Z2,2,2,3）%注意：
这里，应写Z2，不能写成'Z2'。
z2=
2.6279
fz2=
2.6279
8.7创建用户工具箱
8.7.1MATLAB对工具箱文件的管理特点
8.7.2建立用户工具箱须知
8.8调试和剖析
8.8.1直接调试法
8.8.2调试器的使用
8.8.2.1图形式调试器
8.8.2.2调试器应用示例
【*例8.8.2.2.-1】本例的目标：
对于任意随机向量，画出鲜明标志该随机向量均值、标准差的频数直方图（如图8.8.2.2-1-1），或给出绘制这种图形的数据。
图8.8.2.2-1-1带均值、标准差标志的频数直方图
（1）根据题目要求写出以下两个M文件
[histzzy.m]
function[nn,xx,xmu,xstd]=histzzy（x）
xmu=mean（x）;
xstd=std（x）;
[nn,xx]=hist（x）;
ifnargout=
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