MATLAB函数句柄和M文件要点.docx

1、MATLAB函数句柄和M文件要点第 6 章 M文件和函数句柄6.1 Matlab控制流6.2 脚本文件和函数文件6.3 Matlab的函数类别6.4 函数句柄.1 MATLAB控制流6.1.1 if-else-end 条件控制6.1.2 swith-case 控制语句6.1.3 for循环和while循环6.1.4 控制程序流和的其他常用指令.1.1 if-else-end条件控制【例6.1-1】已知，在区间，求函数的最小值。回顾与复习：x,fval,exitflag,output=fminbnd(fun,x1,x2,options) 求一元函数在区间(x1, x2)中极小值在第四章中采用的方

2、法（1）采用优化算法求极小值x1=-50;x2=5; %yx=(x)(sin(x)2*exp(-0.1*x)-0.5*sin(x)*(x+0.1); xc0,fc0,exitflag,output=fminbnd(yx,x1,x2) % % （2）据图形观察，重设fminbnd的搜索区间xx=-23,-20,-18; %fc=fc0;xc=xc0; %for k=1:2 xw,fw=fminbnd(yx,xx(k),xx(k+1); % if fw0 % ii=ii+1; xc(ii)=w; fc(ii)=f; end end fmin,kk=min(fc); % xmin=xc(kk); %

3、 if abs(f0-fmin)Nt %break % end elseif f0-fmin1e-6 % f0=fmin; % jj=1; % endend2） clearfx=(x)(sin(x)2*exp(-0.1*x)-0.5*sin(x)*(x+0.1);a=-50;b=5;xmin,fmin,n=exm060101(fx,a,b,3);fprintf(在x=%6.5f处，函数到达最小值%6.5fn,xmin,fmin)fprintf(最终子区间分割数为 %dn,n) 在x=-19.60721处，函数到达最小值-3.34765最终子区间分割数为 128 .1.2 switch-case

4、控制结构【例6.1-2】已知学生姓名和百分制分数，用“满分”，优秀、良好、及格和不及格表示学生成绩clear;% for k=1:10 a(k)=89+k;b(k)=79+k;c(k)=69+k;d(k)=59+k;end;c=d,c;% A=cell(3,5); %A(1,:)=Jack,Marry,Peter,Rose,Tom;% A(2,:)=72,83,56,94,100; % % for k=1:5 switch A2,k % case 100 % r=满分; case a % r=优秀; case b % r=良好; case c % r=及格; otherwise % r=不及格

5、; end A(3,k)=r; endAA = Jack Marry Peter Rose Tom 72 83 56 94 100 及格 良好 不及格 优秀 满分 .1.3 for循环和while循环表 6.1-3 循环结构的使用方式for 循环while循环for ix=array (commands)endwhile expression (commands) end【例6.1-3】请分别写出用for 和while 循环语句计算的程序。此外，还请写出避免循环的数值、符号计算程序。（1）for 循环方法tics1=0;for k=0:1e6s1=s1+0.2(k);end;s1 toc （2

6、）while循环方法tics2=1;k=1;while k1e6+1 %注意：上限与for循环不同 s2=s2+0.2k; k=k+1;ends2toc （3）数值求和指令tics3=sum(0.2.(0:1e6)toc （4）符号求和指令ticsyms k;s4=vpa(symsum(0.2k,0,1e6)toc 【例6.1-4】编写计算，其中，是预先给定的控制精度。（1）function S,N=exm060104(epsilon)% S,N=exm060104(epsilon)% Calculate the sum of a special series S=1+1/(1+2)+1/(1

7、+2+N)% S Sum of a special series% N The minimum among all numbers to have 1/sum(1:N)epsilon k=k+1; s=s+k; d=1/s; S=S+d;endN=k;（2）（3）S,N=exm060104(0.0001) syms k n NSINF=limit(symsum(1/symsum(k,1,n),n,1,N),N,inf) N=141;SN=vpa(symsum(1/symsum(k,1,n),n,1,N) .1.4 控制程序流的其它常用指令 break语句和continue语句􀂄

8、; 一般与if语句配合使用。􀂄 break语句用于终止循环的执行。􀂄 continue语句跳过当前循环，进入下一次。例： 求100，200之间第一个能被21整除的整数。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0continueendbreakendnn = 105 try语句try语句组1catch语句组2endtry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：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。

9、A=1,2,3;4,5,6; B=7,8,9;10,11,12;tryC=A*B;catchC=A.*B;endlasterr ans =错误使用 *内部矩阵维度必须一致。脚本文件和函数文件 M脚本文件 M函数文件 局部变量和全局变量 M函数文件的一般结构6.2.1 M脚本文件􀂄 指令集合􀂄 所产生变量驻留在matlab工作空间􀂄 Clear指令或者matlab关闭时才删除6.2.2 M函数文件􀂄 从形式上看，第一行是function引导的函数申明行􀂄 中间变量存放在临时工作空间，函数调用结束时，临时工作

10、空间变量立即被清除。 M函数文件的一般结构function 输出形参表=函数名(输入形参表)注释说明部分；函数体语句；具体：􀂄 1.函数申明行。􀂄 2.help和lookfor帮助使用。􀂄 3.在线帮助文本区，包括函数输入输出宗量的含义，调用格式说明。（在线帮助文本，help菜单下matlab help）。􀂄 4.编写和修改记录。用于软件档案管理。􀂄 5.函数体。Matlab指令。6.2.3 局部变量和全局变量􀂄 局部变量： 存在于函数空间内部的中间变量。产生于该函数的运行之中，影响范围

11、也仅仅限于该函数。􀂄 全局变量：基本工作空间和几个不同函数空间共享一个变量，即全局变量。必须逐个用global函数加以定义。一个函数改变其值，则所有的同名变量值改变。【例6.2-1】编写一个M函数文件。它具有以下功能：（A）根据指定的半径，画出蓝色圆周线；（B）可以通过输入字符串，改变圆周线的颜色、线型；（C）假若需要输出圆面积，则绘出圆。（1）function S,L=exm060201(N,R,str)% exm060201.m The area and perimeter of a regular polygon (正多边形的面积和周长)% N The number o

12、f sides % R The circumradius% str A line specification to determine line type/color% S The area of the regular polygon% L The perimeter of the regular polygon% exm060201 用蓝实线画半径为 1 的圆% exm060201(N) 用蓝实线画外接半径为 1 的正 N 边形% exm060201(N,R) 用蓝实线画外接半径为 R 的正 N 边形% exm060201(N,R,str) 用 str 指定的线画外接半径为 R 的正 N

13、边形% S=exm060201(.) 给出多边形面积 S ,并画相应正多边形填色图% S,L=exm060201(.) 给出多边形面积 S 和周长L,并画相应正多边形填色图% Zhang Zhiyong 编写于 2006-1-31switch nargin case 0 N=100;R=1;str=-b; case 1 R=1;str=-b; case 2 str=-b; case 3 ; % otherwise error(输入量太多。);end;t=0:2*pi/N:2*pi;x=R*sin(t);y=R*cos(t); if nargout=0 plot(x,y,str);elseif

14、nargout2 error(输出量太多。);else S=N*R*R*sin(2*pi/N)/2; % L=2*N*R*sin(pi/N); % fill(x,y,str)endaxis equal squarebox onshg （2） S,L=exm060201(6,2,-g) %图 6.2-1 绿色正六边形例2：求圆周率function piva = PiMonteCarlo(n)% PiMonteCarlo(n)，用随机投点法模拟圆周率pi，作出模拟图. n为投点次数，可以是非负整数标量或向量.% piva = PiMonteCarlo(n)，用随机投点法模拟圆周率pi，返回模拟值p

15、iva. 若n为标量（向量），则piva也为标量（向量）.x = 0;y = 0;d = 0;m = length(n); % 求变量n的长度pivalue = zeros(m,1); % 为变量pivalue赋初值% 通过循环用投点法模拟圆周率pifor i = 1:m x = 2*rand(n(i),1)-1; % 随机投点的横坐标 y = 2*rand(n(i),1)-1; % 随机投点的纵坐标 d = x.2+y.2; pivalue(i) = 4*sum(d 1 % 如果n为向量，则返回圆周率的模拟值与投点个数的散点图 figure; % 新建一个图形窗口 plot(n,pivalu

16、e,k.); % 绘制散点图 h = refline(0,pi); % 添加参考线 set(h,linewidth,2,color,k); % 设置参考线属性 text(1.05*n(end),pi,pi,fontsize,15); % 添加文本信息 xlabel(投点个数); ylabel(pi的模拟值); % 添加坐标轴标签 else % 如果n为标量，则返回投点法模拟圆周率的示意图 figure; % 新建一个图形窗口 plot(x,y,k.); % 绘制散点图 hold on; % 绘制边长为2的正方形 h = rectangle(Position,-1 -1 2 2,LineWidt

17、h,2); t = linspace(0,2*pi,100); % 定义一个角度向量 plot(cos(t),sin(t),k,linewidth,2); % 绘制单位圆 xlabel(X); ylabel(Y); % 添加坐标轴标签 title(Pi的模拟值： num2str(pivalue); % 添加标题 axis(-1.1 1.1 -1.1 1.1); axis equal; % 设置坐标轴属性 endelse piva = pivalue; % 输出圆周率的模拟值end p = PiMonteCarlo(1000:5000:50000) % 返回圆周率pi的模拟值向量 PiMonte

18、Carlo(100:50:20000) % 绘制模拟值与投点个数的散点图 PiMonteCarlo(1000) .2 MATLAB的函数类别从扩展名M观察，MATLAB的M文件分为M脚本文件和M函数文件。那么，在MATLAB中，函数Function 又被细分为：主函数；子函数；嵌套函数；私用函数；匿名函数等。限于篇幅，本节只对主函数、子函数及匿名函数进行阐述。.2.1 主函数（Primary function）.2.2 子函数（Subfunction）【例6.3-1】编写一个内含子函数的M函数绘图文件。（1）function Hr=exm060301(flag )% exm060301.m D

19、emo for handles of primary functions and subfunctions% flag 可以取字符串 line 或 circle 。% Hr 子函数cirline的句柄t=(0:50)/50*2*pi;x=sin(t);y=cos(t);Hr=cirline; % feval(Hr,flag,x,y,t)% function cirline(wd,x,y,t)% switch wdcase line plot(t, x, b ,t , y, r, LineWidth, 2)case circle plot(x, y, -g, LineWidth, 8), axi

20、s square offotherwise error(输入宗量只能取 line 或 circle ！ )endshg（2） HH=exm060301(circle) ? 未定义与 char 类型的输入参数相对应的函数 exm060301。HH = cirline图 6.3-1 绿色圆周线HH=exm060301(line) HH = cirline （3） t=0:2*pi/5:2*pi;x=cos(t);y=sin(t); % HH(circle,x,y,t) CC=functions(HH) CC = function: cirline type: scopedfunction file

21、: E:2016秋Matlabprogramexm060301.m parentage: cirline exm060301 图 6.3-2 由子函数绘制的绿色正五边形.2.3 匿名函数（Anonymous function）（1）匿名函数的创建FH(arglist)expr（2）匿名函数的调用FH(arglist) 直接调用格式.3 函数句柄 函数句柄（Function handle）是MATLAB的一种数据类型。 包含了函数的路径、函数名、类型以及可能存在的重载方法；好处：（1）. 引入函数句柄是为了使feval及借助于它的泛函指令工作更可靠；（2）. 使“函数调用”像“变量调用”一样方便

22、灵活；（3）. 提高函数调用速度，特别在反复调用情况下更显效率；（4）. 提高软件重用性，扩大子函数和私用函数的可调用范围；（5）. 迅速获得同名重载函数的位置、类型信息。可以与变量一样方便地使用：比如说，在现在这个目录运行时，创建了本目录一个函数的句柄，当转到其他目录时，可以通过函数句柄直接调用上一个目录的函数，而不需要把那个函数文件复制过来，因为创建的函数句柄中已经包含了路径信息；提高函数调用速度：因为matlab对函数的调用每次都是要搜索所有的路径，从set path中可以看到，路径是非常的多的，所以如果一个函数在程序中需要经常用到的话，使用函数句柄，对速度会有提高的.3.1 函数句柄的

23、创建和观察（1）创建函数句柄hm=magic hm = magic （2）函数句柄的调用M1=hm(4)M2=feval(hm,4) M1 = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1M2 = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 【例6.4-1】为magic函数创建文件句柄，并观察其内涵（1）hm=magic hm = magic （2）class(hm)isa(hm, function_handle) ans =function_handleans = 1 （3）CC=functions(hm) CC = func

24、tion: magic type: simple file: D:Matlab R2014atoolboxmatlabelmatma. （4）M1=hm(4) M1 = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 （5）M2=feval(hm,4) M2 = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 .3.2 函数句柄的基本用法原函数调用格式argout1, argout2, , argoutn=FunName(argin1, argin2, , arginn)Hfun=FunName函数句柄调用格式argout1, arg

25、out2, , argoutn=Hfun(argin1, argin2, , arginn)【例6.4-2】（1）S,L=exm060201(3,2,-r) % S = 5.1962L = 10.3923S = 图 6.4-1 直接调用函数exm060201所画的红色等边三角形（2）Hexm=exm060201, % （3）which(exm060201) （5）S,L=exm060201(3,2,-r) （6）S,L=Hexm(3,2,-r) % 图 6.4-2 在新视野中里用函数句柄Hexm所画的红色等边三角形 思考题1：猜数游戏首先由计算机产生1,100之间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数。根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示“High”，小于则显示“Low”，等于则显示“You won”，同时退出游戏。用户最多可以猜7次。a=ceil(100*rand(1);for i=1:7 b=input(the number is ?); if ba xx=high else if ba xx=low else xx=you are right a break end endend