1、四川理工學(xué)院數(shù)學(xué)系 柏宏斌 制作 版權(quán)所有2008年11月Matlab 軟件應(yīng)用與開(kāi)發(fā)1沐風(fēng)書(shū)屋e第3章 MATLAB程序設(shè)計(jì)3.1 M文件3.2 程序控制結(jié)構(gòu)3.3 函數(shù)文件3.4 程序舉例3.5 程序調(diào)試2沐風(fēng)書(shū)屋e3.1 M文件3.1.1 M文件概述 用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，稱(chēng)為M文件。M文件可以根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類(lèi)： 命令（腳本）文件(Scripts File) 函數(shù)文件(Function File)。3沐風(fēng)書(shū)屋e在主程序里調(diào)用子程序function main()f=input(Input Fahrenheit temperature：)t=f222c(f)function

2、 c=f222c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdg%djglkdjlgkdjflgkjd%sdfgdgc=5*(f-32)/9;4沐風(fēng)書(shū)屋e例3-1 分別建立命令文件和函數(shù)文件，將華氏溫度f(wàn)轉(zhuǎn)換為攝氏溫度c。程序1： 首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盤(pán)。clear; %清除工作空間中的變量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口中輸入f2c，將會(huì)執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.77785沐風(fēng)書(shū)屋e程序

3、2： 首先建立函數(shù)文件f2c.m。function c=f2c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdgc=5*(f-32)/9; 然后在MATLAB的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文件。clear;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y) 輸出情況為：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.11116沐風(fēng)書(shū)屋e3.1.2 M文件的建立與打開(kāi) M文件是一個(gè)文本文件，它可以用任何編輯程序來(lái)建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。1建立新的M文件 建立

4、新的M文件，啟動(dòng)MATLAB文本編輯器有3種方法： (1) 菜單操作: 從MATLAB主窗口的File菜單中選擇New菜單項(xiàng)，再選擇M-file命令，屏幕上將出現(xiàn)MATLAB 文本編輯器窗口。 (2) 命令操作: 在MATLAB命令窗口輸入命令edit，啟動(dòng)MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內(nèi)容并存盤(pán)。 (3) 命令按鈕操作: 單擊MATLAB主窗口工具欄上的New M-File命令按鈕，啟動(dòng)MATLAB文本編輯器后，輸入M文件的內(nèi)容并存盤(pán)。7沐風(fēng)書(shū)屋e2打開(kāi)已有的M文件 打開(kāi)已有的M文件，也有3種方法： (1) 菜單操作:從MATLAB主窗口的File菜單中選擇Open命令，則屏幕出現(xiàn)O

5、pen對(duì)話(huà)框，在Open對(duì)話(huà)框中選中所需打開(kāi)的M文件。在文檔窗口可以對(duì)打開(kāi)的M文件進(jìn)行編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤(pán)。 (2) 命令操作:在MATLAB命令窗口輸入命令：edit 文件名，則打開(kāi)指定的M文件。 (3) 命令按鈕操作:單擊MATLAB主窗口工具欄上的Open File命令按鈕，再?gòu)膹棾龅膶?duì)話(huà)框中選擇所需打開(kāi)的M文件。8沐風(fēng)書(shū)屋e3.2 程序控制結(jié)構(gòu)3.2.1 順序結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)的輸入 從鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，則可以使用input函數(shù)來(lái)進(jìn)行，該函數(shù)的調(diào)用格式為： A=input(提示信息，選項(xiàng))； 其中提示信息為一個(gè)字符串，用于提示用戶(hù)輸入什么樣的數(shù)據(jù)。 如果在input函數(shù)調(diào)用時(shí)采用s選

6、項(xiàng)，則允許用戶(hù)輸入一個(gè)字符串。例如，想輸入一個(gè)人的姓名，可采用命令： xm=input(Whats your name?,s);9沐風(fēng)書(shū)屋e2數(shù)據(jù)的輸出 MATLAB提供的命令窗口輸出函數(shù)主要有disp函數(shù)，其調(diào)用格式為 disp(輸出項(xiàng)) 其中輸出項(xiàng)既可以為字符串，也可以為矩陣。10沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-2 輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。 程序如下： x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);11沐風(fēng)書(shū)屋e例3-3 求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。程序

7、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);12沐風(fēng)書(shū)屋e3程序的暫停 暫停程序的執(zhí)行可以使用pause函數(shù)，其調(diào)用格式為： pause(n) %延遲n秒 pause %省略延遲時(shí)間，直接使用，則將暫停程序，直到用戶(hù)按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。 若要強(qiáng)行中止程序的運(yùn)行可使用如下命令： Ctrl+C13沐風(fēng)書(shū)屋e3.2.2 選擇結(jié)構(gòu)1if語(yǔ)句 在MATLAB中，if語(yǔ)句有3種格式。 (

8、1) 單分支if語(yǔ)句： if 條件 語(yǔ)句組 end 當(dāng)條件成立時(shí)，則執(zhí)行語(yǔ)句組，執(zhí)行完之后繼續(xù)執(zhí)行if語(yǔ)句的后繼語(yǔ)句，若條件不成立，則直接執(zhí)行if語(yǔ)句的后繼語(yǔ)句。14沐風(fēng)書(shū)屋e (2) 雙分支if語(yǔ)句： if 條件 語(yǔ)句組1 else 語(yǔ)句組2 end 當(dāng)條件成立時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組1，否則執(zhí)行語(yǔ)句組2，語(yǔ)句組1或語(yǔ)句組2執(zhí)行后，再執(zhí)行if語(yǔ)句的后繼語(yǔ)句。15沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-4 計(jì)算分段函數(shù)的值。 程序如下：x=input(請(qǐng)輸入x的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(abs(c)-abs(0); else disp(c); end18沐風(fēng)書(shū)屋e2switch語(yǔ)句 sw

9、itch語(yǔ)句根據(jù)表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語(yǔ)句，其語(yǔ)句格式為： switch 表達(dá)式 case 表達(dá)式1 語(yǔ)句組1 case 表達(dá)式2 語(yǔ)句組2 case 表達(dá)式m 語(yǔ)句組m otherwise 語(yǔ)句組n end 當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式1的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組1，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式2的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組2，當(dāng)表達(dá)式的值等于表達(dá)式m的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組m，當(dāng)表達(dá)式的值不等于case所列的表達(dá)式的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組n。當(dāng)任意一個(gè)分支的語(yǔ)句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語(yǔ)句的下一句。19沐風(fēng)書(shū)屋e例3-6 某商場(chǎng)對(duì)顧客所購(gòu)買(mǎi)的商品實(shí)行打折銷(xiāo)售，標(biāo)準(zhǔn)如下(商品價(jià)格用price來(lái)表示)： price20

10、0 沒(méi)有折扣 200price500 3%折扣 500price1000 5%折扣 1000price2500 8%折扣 2500price sans = 39 48 57 6628沐風(fēng)書(shū)屋e2while語(yǔ)句 while語(yǔ)句的一般格式為： while (條件) 循環(huán)體語(yǔ)句 end 其執(zhí)行過(guò)程為：若條件成立，則執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，執(zhí)行后再判斷條件是否成立，如果不成立則跳出循環(huán)。29沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-11 從鍵盤(pán)輸入若干個(gè)數(shù)，當(dāng)輸入0時(shí)結(jié)束輸入，求這些數(shù)的平均值和它們之和。程序如下：Sum=0;Cnt=0;Val=input(Enter a number (end in 0):);while (Val

11、=0) Sum=Sum+Val; Cnt=Cnt+1; Val=input(Enter a number (end in 0):);endif (Cnt 0) Sum Mean=Sum/Cntend30沐風(fēng)書(shū)屋e3break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句 與循環(huán)結(jié)構(gòu)相關(guān)的語(yǔ)句還有break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句。它們一般與if語(yǔ)句配合使用。 break語(yǔ)句用于終止循環(huán)的執(zhí)行。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語(yǔ)句時(shí)，程序?qū)⑻鲅h(huán)，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)語(yǔ)句的下一語(yǔ)句。 continue語(yǔ)句控制跳過(guò)循環(huán)體中的某些語(yǔ)句。當(dāng)在循環(huán)體內(nèi)執(zhí)行到該語(yǔ)句時(shí)，程序?qū)⑻^(guò)循環(huán)體中所有剩下的語(yǔ)句，繼續(xù)下一次循環(huán)。31沐風(fēng)書(shū)屋e例3-1

12、2 求100，200之間第一個(gè)能被21整除的整數(shù)。程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn32沐風(fēng)書(shū)屋e4循環(huán)的嵌套 如果一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的循環(huán)體又包括一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，就稱(chēng)為循環(huán)的嵌套，或稱(chēng)為多重循環(huán)結(jié)構(gòu)。 例3-13 若一個(gè)數(shù)等于它的各個(gè)真因子之和，則稱(chēng)該數(shù)為完數(shù)，如6=1+2+3，所以6是完數(shù)。求1,500之間的全部完數(shù)。for m=1:500 s=0; for k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k; end end if m=s disp(m); endend33沐風(fēng)書(shū)屋e 3.3 函數(shù)文件3.3.1 函數(shù)文件

13、的基本結(jié)構(gòu) 函數(shù)文件由function語(yǔ)句引導(dǎo)，其基本結(jié)構(gòu)為： function 輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表) 注釋說(shuō)明部分(不能有空行) 函數(shù)體語(yǔ)句 其中以function開(kāi)頭的一行為引導(dǎo)行，表示該M文件是一個(gè)函數(shù)文件。 函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同，由字母開(kāi)頭，包括字母、數(shù)字、下劃線(xiàn)，變量的長(zhǎng)度不能超過(guò)系統(tǒng)函數(shù)namelengthmax 所規(guī)定的值(63)。名字不能與MATLAB預(yù)留關(guān)鍵字同（用iskeyword可列出所有的關(guān)鍵字） 輸入形參為函數(shù)的輸入?yún)?shù)，輸出形參為函數(shù)的輸出參數(shù)。當(dāng)輸出形參多于一個(gè)時(shí)，則應(yīng)該用方括號(hào)括起來(lái)。34沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-14 編寫(xiě)函數(shù)文件求半徑為r的圓的面

14、積和周長(zhǎng)。 函數(shù)文件如下： function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圓半徑%s 圓面積%p 圓周長(zhǎng)%2006年3月15日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;35沐風(fēng)書(shū)屋e3.3.2 函數(shù)調(diào)用 函數(shù)調(diào)用的一般格式是： 輸出實(shí)參表=函數(shù)名(輸入實(shí)參表) 要注意的是，函數(shù)調(diào)用時(shí)各實(shí)參出現(xiàn)的順序、個(gè)數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時(shí)形參的順序、個(gè)數(shù)一致，否則會(huì)出錯(cuò)。 函數(shù)調(diào)用時(shí)，先將實(shí)參傳遞給相應(yīng)的形參，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，然后再執(zhí)行函數(shù)的功能。36沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-15 利用函數(shù)

15、文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)(,)之間的轉(zhuǎn)換。 函數(shù)文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 調(diào)用tran.m的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在MATLAB中，函數(shù)可以嵌套調(diào)用，即一個(gè)函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自身。 一個(gè)函數(shù)調(diào)用它自身稱(chēng)為函數(shù)的遞歸調(diào)用。37沐風(fēng)書(shū)屋e 上面問(wèn)題也可以在如下test.m函數(shù)文件里調(diào)用子程序：funct

16、ion rho,the=testx=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rho;the; function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);38沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-16 利用函數(shù)的遞歸調(diào)用，求n！。 n!本身就是以遞歸的形式定義的： 顯然，求n!需要求(n-1)!，這時(shí)可采用遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用函數(shù)文件factor.m如下：function f=factor(n)if n=1 f=1;else f=factor(n-1)*n;

17、 %遞歸調(diào)用求(n-1)!end39沐風(fēng)書(shū)屋e3.3.3 函數(shù)參數(shù)的可調(diào)性 在調(diào)用函數(shù)時(shí)，MATLAB用兩個(gè)永久變量nargin和nargout分別記錄調(diào)用該函數(shù)時(shí)的輸入實(shí)參和輸出實(shí)參的個(gè)數(shù)。只要在函數(shù)文件中包含這兩個(gè)變量，就可以準(zhǔn)確地知道該函數(shù)文件被調(diào)用時(shí)的輸入輸出參數(shù)個(gè)數(shù)，從而決定函數(shù)如何進(jìn)行處理。40沐風(fēng)書(shū)屋e 例3-17 nargin用法示例。 函數(shù)文件examp.m：function fout=examp (a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2;end 命令文件

18、mydemo.m：x=1:3;y=1;2;3;examp(x)examp(x,y)examp(x,y,3)41沐風(fēng)書(shū)屋e3.3.4 全局變量與局部變量 全局變量用global命令定義，格式為： global 變量名例3-18 全局變量應(yīng)用示例。 先建立函數(shù)文件wadd.m，該函數(shù)將輸入的參數(shù)加權(quán)相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中輸入：global ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)42沐風(fēng)書(shū)屋e3.4 程序舉例例3-19 猜數(shù)游戲。首先由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生1,100之間的

19、隨機(jī)整數(shù)，然后由用戶(hù)猜測(cè)所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。根據(jù)用戶(hù)猜測(cè)的情況給出不同提示，如猜測(cè)的數(shù)大于產(chǎn)生的數(shù)，則顯示“High”，小于則顯示“Low”，等于則顯示“You won”，同時(shí)退出游戲。用戶(hù)最多可以猜7次。43沐風(fēng)書(shū)屋e猜數(shù)游戲源代碼x=fix(1+rand(1)*(100-1); for i=1:7 y=input(請(qǐng)輸入你猜的數(shù)：); if y=x disp(You won) break; elseif yx disp(high) if i=7 disp(Game over!); end endend44沐風(fēng)書(shū)屋e例3-20 Fibonacci數(shù)列定義如下：f1=1f2=1fn=fn-1+fn

20、-2 (n2)求Fibonacci數(shù)列的第20項(xiàng)。45沐風(fēng)書(shū)屋eFibonacci數(shù)列源程序1：fibo_1.mfunction fn=fibo_1(n)if n=1 fn=1;elseif n=2 fn=1;else fn=fibo_1(n-1)+fibo_1(n-2);end46沐風(fēng)書(shū)屋eFibonacci數(shù)列源程序1：fibo_2.mfunction fn=fibo_2(n)fn(1)=1;fn(2)=1;for i=3:n fn(i)=fn(i-1)+fn(i-2);end47沐風(fēng)書(shū)屋eFibonacci數(shù)列求解主程序：Fibo_test.mn=input(請(qǐng)輸入要求的Fibonacci數(shù)列