第三章 MATLAB编程.docx
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第三章MATLAB编程
第三章MATLAB编程
MATLAB语言与其他计算机语言一样，可以用来进行编程。
充分利用MATLAB数据结构的特点，可以使程序结构简单，提高编程效率。
3.1M文件
3.1.1M文件概述
用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。
因为这些文件名的未尾是.M形式，例如一个文件名为bessel.m，提供bessel函数语句．M文件可以根据调用方式的不同分为两类：
命令文件（ScriptFile）和函数文件（FunctionFile）。
例3-1分别建立命令文件和函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c。
程序1：
首先建立命令文件并以文件名ff2cc1.m存盘。
clear;%清除工作空间中的变量
f=input（'InputFahrenheittemperature：
'）;
c=5*（f-32）/9
然后在MATLAB的命令窗口中输入ff2cc1，将会执行该命令文件，执行情况为：
>>ff2cc1
InputFahrenheittemperature：
73
c=
22.7778
程序2：
（详细见后3.3）
首先建立函数文件ff2cc2.m。
functionc=ff2cc2（f）
c=5*（f-32）/9
然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。
>>cc=ff2cc2（70）
cc=
21.1111
3.1.2M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。
1．建立新的M文件
为建立新的M文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法：
（1）菜单操作。
从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现MATLAB文本编辑器窗口。
（2）命令操作。
在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。
（3）命令按钮操作。
单击MATLAB主窗口工具栏上的NewM-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。
2．打开已有的M文件
打开已有的M文件，也有3种方法：
（1）菜单操作。
从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中选中所需打开的M文件。
在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。
（2）命令操作。
在MATLAB命令窗口输入命令：
edit文件名，则打开指定的M文件。
（3）命令按钮操作。
单击MATLAB主窗口工具栏上的OpenFile命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。
3.2程序控制结构
程序的控制结构有顺序结构、分支结构和循环结构3种，任何复杂的程序都是由这3种基本结构构成的。
3.2.1顺序结构
顺序结构是指按照程序中语句的排列顺序执行，直到程序的最后一条语句。
这是最简单的一种程序结构。
一般涉及数据的输入、计算或处理、输出等内容。
1．数据的输入
从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为：
A=input（提示信息，选项）；
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。
例如，从键盘上输入正整数n,可以用以下命令来完成。
n=input（‘输入正整数n=’）；
如果在input函数调用时采用's'选项，则允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：
xm=input（'What''syourname?
','s'）;
2．数据的输出
MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为
disp（输出项）
其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。
例3-2输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。
程序如下：
x=input（'Inputxplease.'）;
y=input（'Inputyplease.'）;
z=x;x=y;y=z;
disp（x）;disp（y）;
例3-3求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。
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
暂停程序的执行可以使用pause函数，其调用格式为：
pause（延迟秒数）
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序继续执行。
若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。
3.2.2选择结构
1．if语句
在MATLAB中，if语句有3种格式。
（1）单分支if语句：
if条件
语句组
end
当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句。
图3-1
（2）双分支if语句：
if条件
语句组1
else
语句组2
end
当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。
图3-2
例3-4计算分段函数的值。
程序gxc3_4.m如下：
x=input（'请输入x的值:
'）;
ifx<=0
y=（x+sqrt（pi））/exp
（2）;
else
y=log（x+sqrt（1+x*x））;
end
y
在MATLAB命令窗口运行该程序，运行结果为：
>>gxc3_4
请输入x的值:
3.5
y=
1.9657
>>gxc3_4
请输入x的值:
-2.5
y=
-0.0985
（3）多分支if语句：
if条件1
语句组1
elseif条件2
语句组2
……
elseif条件m
语句组m
else
语句组n
end
语句用于实现多分支选择结构。
图3-3
例3-5试建立下列M文件，并运行。
N=input（'N='）
%判断输入数的正负性
ifN<0
A='negative'
%判断是否为空
elseifisempty（n）==1
A='empty'
elseifrem（n,2）==1
A='even'
else
A='odd'
end
输出结果为：
N=[]
A=empty
N=4
A=odd
N=-2
A=negative
2．switch语句
switch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：
switch表达式
case表达式1
语句组1
case表达式2
语句组2
……
case表达式m
语句组m
otherwise
语句组n
end
当表达式的值等于表达式1的值时，执行语句组1，当表达式的值等于表达式2的值时，执行语句组2，…，当表达式的值等于表达式m的值时，执行语句组m，当表达式的值不等于case所列的表达式的值时，执行语句组n。
当任意一个分支的语句执行完后，直接执行switch语句的下一句。
例3-6某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下（商品价格用price来表示）：
price<200没有折扣
200≤price<5003%折扣
500≤price<10005%折扣
1000≤price<25008%折扣
2500≤price<500010%折扣
5000≤price14%折扣
输入所售商品的价格，求其实际销售价格。
程序如下：
price=input（'请输入商品价格'）;
switchfix（price/100）
case{0,1}%价格小于200
rate=0;
case{2,3,4}%价格大于等于200但小于500
rate=3/100;
casenum2cell（5:
9）%价格大于等于500但小于1000
rate=5/100;
casenum2cell（10:
24）%价格大于等于1000但小于2500
rate=8/100;
casenum2cell（25:
49）%价格大于等于2500但小于5000
rate=10/100;
otherwise%价格大于等于5000
rate=14/100;
end
price=price*（1-rate）%输出商品实际销售价格
3．try语句
语句格式为：
try
语句组1
catch
语句组2
end
try语句先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。
例3-7矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。
先求两矩阵的乘积，若出错，则自动转去求两矩阵的点乘。
程序如下：
A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];
try
C=A*B;
catch
C=A.*B;
end
C
lasterr%显示出错原因
3.2.3循环结构
1．for语句
for语句的格式为：
for循环变量=表达式1:
表达式2:
表达式3
循环体语句
end
其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。
步长为1时，表达式2可以省略。
例3-8计算
程序如下：
clear;s=0;
forn=1:
100
s=s+1/n/n;
end
s
运行上述程序，结果如下：
s=
1.6350
在实际MATLAB编程中，采用循环语句会降低其执行速度，所以前面的程序通常由下面的程序来代替：
>>n=1:
100;s=sum（1./n.^2）
s=
1.6350
for语句更一般的格式为：
for循环变量=矩阵表达式
循环体语句
end
执行过程是依次将矩阵的各列元素赋给循环变量，然后执行循环体语句，直至各列元素处理完毕。
例3-9写出下列程序的执行结果。
s=0;
a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];
fork=a
s=s+k;
end
disp（s'）;
运行上述程序，结果为：
39485766
2．while语句
while语句的一般格式为：
while（表达式）
循环体语句
end
其执行过程为：
若表达式为真，则执行循环体语句，执行后再判断条件表达式是否成立，如果不成立则跳出循环。
图3-4
上述例子改用while语句编制写，程序如下：
>>clear;s=0;n=1;
>>whilen<=100,s=s+1/n/n;n=n+1;end
>>s
s=
1.6350
例3-10从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们之和。
程序如下：
sum=0;
cnt=0;
val=input（'Enteranumber（endin0）:
'）;
while（val~=0）
sum=sum+val;
cnt=cnt+1;
val=input（'Enteranumber（endin0）:
'）;
end
if（cnt>0）
sum
mean=sum/cnt
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