第4章 matlab在编程方面的应用.docx

1、第4章 matlab在编程方面的应用.matlab在编程方面的应用本章主要对matlab在编程方面的应用作一个较详细的介绍，其中涉及了编程必然须注意的变量类型、数据类型、程序控制语句及matlab函数等相关内容。一、 变量、语句1 变量命名规则 必须以字母开头； 可以由字母、数字和下划线混合组成； 字符长度应不大于31个。注意：matlab区分大小写。2 局部变量和全局变量通常，每个函数体内都有自己定义的变量，不能从其他函数和MATLAB工作空间访问这些变量，这些变量即是局部变量。如果要使某个变量在几个函数中和MATLAB函数空间都能使用，可以把它定义为全局变量。全局变量就是用关键字“glob

2、al”声明的变量。全局变量名尽量大写，并能够反映它本身的含义。如果需要在几个函数中和MATLAB工作空间都能访问一个全局变量，那么必须在每个函数中和MATLAB工作空间内都声明该变量为全局变量为全局的。全局变量需要在函数体的变量赋值语句之前说明，整个函数以及所有对函数的递归调用都可以利用全局变量。注意：实际编程中，应尽量避免使用全局变量，因为全局变量的值一旦在一个地方被改变，那么在其他包括该变量的函数中都将改变，这样由可能会出现不可遇见的情况。如果需要用全局变量，建议全局变量名要长，能反映它本身的含义，并且最好所有字母都大写，并由选择地以首次出现的M文件的名字开头。3 基本语句MATLAB可以

3、认为是一种解释性语言，用户可以在MATLAB命令窗口键入命令，也可以在编辑器内编写应用程序，这样MATLAB软件对此命令或程序中各条语句进行翻译，然后在MATLAB环境下对它进行处理，最后返回运算结果。 MATLAB语言的基本语句结构为: 变量名列表表达式其中等号左边的变量名列表为MATLAB语句的返回值，等号右边的是表达式的定义，它可以是MATLAB允许的矩阵运算，也可以是函数调用。等号右边的表达式可以由分号结束，也可以由逗号或回车结束，但它们的含义是不同的，如果用分号结束，则左边的变量的结果将不在屏幕上显示，否则将把结果全部显示出来。MATLAB语言和C语言不同，在调用函数时MATLAB允

4、许一次返回多个结果，这时等号左边是 括起来的变量列表。注意：表达式中的运算符号两侧允许有空格，以增加可读性。但在复数或符号表达式中要尽量避免，以防出错。在MATLAB的基本语句结构中，等号左边的变量名列表和等号一起可以省略，这时将把表达式的执行结果自动赋给变量“ans”，并显示到命令窗口中。4 数据类型MATLAB下的数据类型最大的特点就是每一种数据类型都是以数组为基础，都是从数组派生出来的，MATLAB事实上把每种类型的数据都作为数组处理。MATLAB下有六种基本数据类型，分别是：double（双精度数值），char（字符），sparse（稀疏数据），storage（存储型），cell（单元

5、数组），struct（结构）。其中存储类型是一个虚拟数据类型，这是MATLAB后来几个版本新增的定义，它包括：int8（8位整型），uint8（无符号8位整型），int16（16位整型），uint16（无符号16位整型），int32（32位整型），uint32（无符号32位整型）。MATLAB有两种工作方式：交互式的命令行工作方式M文件的程序工作方式一. M文件用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。 M文件有两类：命令文件和函数文件。命令文件：没有输入参数，也不返回输出参数。函数文件：可以输入参数，也可返回输出参数。M文件的建立与编辑建立新的M文件： 从MATLAB命令窗口的File菜单中

6、选择New菜单项，再选择M-file命令。命令文件将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后在MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。【例1】 建立一个命令文件将变量a,b的值互换。 e31m文件：a=1:9; b=11,12,13;14,15,16;17,18,19; c=a;a=b;b=c; a b 在MATLAB的命令窗口中输入e31，将会执行该命令文件1. input函数：用于向计算机输入一个参数。调用格式： A=input(提示信息，选项)；注：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(Whats your

7、 name:,s)【例2】 求一元二次方程a2 +bx+c=0的根。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)将该程序以aa.m文件存盘，然后运行aa.m文件。2 pause函数：暂停程序的执行。调用格式： pause(延迟秒数)注：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。3 disp函数：命令窗口输出函数。调用格式： disp(输出项)注：输出项为字符串或矩阵。例如 A=Hello,MATLAB; disp(

8、A)输出为： Hello,MATLAB（一）选择结构选择结构的语句有if语句和switch语句。1 if语句 格式一： if 条件 语句组 Endif rand(1)0.5disp(i love you)end格式二： if 条件 语句组1 else 语句组2 end?if rand(1)0.5disp(i love you)elsedisp(i donot love you)end(一)选择结构格式三： 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m+1 end【例4】 输入三角形的三条边，求面积。 A=input(请输入三角形的三

9、条边：); if A(1)+A(2)A(3) & A(1)+A(3)A(2) & A(2)+A(3)A(1) p=(A(1)+A(2)+A(3)/2; s=sqrt(p*(p-A(1)*(p-A(2)*(p-A(3); disp(s); else disp(不能构成一个三角形。) end运行： 请输入三角形的三条边：4 5 6 9.9216【例5】 输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为其他字符则原样输出。c=input(,s); if c=A & c=a& cx = zeros(1,6); % x是一个的零矩阵 i = 1; while i x【例

10、7】 根据例3.6中求y的表达式，求： (1)y3 break; end i=i+1; end n=i-1 y=y-f3 循环的嵌套如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。多重循环的嵌套层数可以是任意的。可以按照嵌套层数，分别叫做二重循环、三重循环等。处于内部的循环叫作内循环，处于外部的循环叫作外循环。【例8】 求100,1000以内的全部素数。 n=0; for m=100:1000 flag=1; j=m-1; i=2; while i=j & flag if rem(m,i)=0 flag=0; end i=i+1; end if flag n=

11、n+1; prime(n)=m; end end prime %变量prime存放素数四函数文件1函数文件格式函数文件是另一种形式的M文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上，MATLAB提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。【例9】 编写函数文件求小于任意自然数n的Fibonacci数列各项。 function f=ffib(n) %用于求Fibonacci数列的函数文件 %f=ffib(n) %1999年9月30日编 f=1,1; i=1; while f(i)+f(i+1)n f(i+2)=f(i)+f(i+1); i=i+1; end将以上函数文件以文件名ffib.m存盘，然后在

12、MATLAB命令窗口输入以下命令，可求小于2 000的Fibonacci数。 ffib(2000)2函数调用 函数文件编制好后，就可调用函数进行计算了。如上面定义ffib函数后，调用它求小于2000的Fibonacci数。函数调用的一般格式是： 输出实参表=函数名(输入实参表)【例10】 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)之间的转换。函数文件tran.m： function gama,theta=tran(x,y) gama=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x); 调用tran.m的命令文件main1.m： x=input(Please input x=

13、:); y=input(Please input y=:); gam,the=tran(x,y); gam the【例11】 利用函数的递归调用，求n！。 function f=factor(n) if n=1 f=1; else f=factor(n-1)*n; end return; %返回 在命令文件main2.m中调用函数文件factor.m： for i=1:10 fac(i)=factor(i); end fac程序运行结果是： fac = Columns 1 through 6 1 2 6 24 120 720 Columns 7 through 10 504 40320 362

14、880 36288003 函数所传递参数的可调性MATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：函数所传递参数数目的可调性。凭借这一点，一个函数可完成多种功能。 在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。【例12】 nargin用法示例函数文件examp.m： function fout=charray(a,b,c) if nargin=1 fout=a; elseif nargin=2 fout=a+b; els

15、eif nargin=3 fout=(a*b*c)/2; end命令文件mydemo.m： x=1:3;y=1;2;3; examp(x) examp(x,y) examp(x,y,3)执行mydemo.m后的输出是： ans = 1 2 3 ans = 2 4 6 ans = 21【例13】 全局变量应用示例 在MATLAB中，全局变量用命令global定义。函数文件的内部变量是局部的，与其他函数文件及MATLAB工作空间相互隔离。但是，如果在若干函数中，都把某一变量定义为全局变量，那么这些函数将公用这一个变量。全局变量的作用域是整个MATLAB工作空间，即全程有效。所有的函数都可以对它进行

16、存取和修改。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。【例13】 全局变量应用示例先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y) %add two variable global ALPHA BETA f=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(1,2)输出为： s = 5习 题1. 输入20个数，求其中最大数和最小数。要求分别用循环结构和调用MATLAB的max函数、min函数来实现。2. 求Fibonacci数列 (1)大于4000的最小项。 (2)5000之内的项数。3. 写出下列程序的输出结果:s=0; a=12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23; for k=a for j=1:4 if rem(k(j),2)=0 s=s+k(j); end end end s