數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)Matlab

編程入門(一)Matlab

編程入門

Matlab

作為一種廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算的工具軟件，不僅具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力和豐富的繪圖功能，同時(shí)也可以與C、FORTRAN等高級(jí)語(yǔ)言一樣進(jìn)行程序設(shè)計(jì)利用Matlab

的程序控制功能，將相關(guān)Matlab

命令編成程序存儲(chǔ)在一個(gè)文件中（M文件），然后在命令窗口中運(yùn)行該文件，Matlab

就會(huì)自動(dòng)依次執(zhí)行文件中的命令，直到全部命令執(zhí)行完畢在Matlab

程序設(shè)計(jì)中，要充分利用Matlab

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提高編程效率

Matlab

編程簡(jiǎn)介

M文件介紹主要內(nèi)容

Matlab

編程基礎(chǔ)算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)用Matlab

語(yǔ)言編寫的程序稱為M文件

M文件以.m

為擴(kuò)展名M文件是由若干Matlab

命令組合在一起構(gòu)成的，它可以完成某些操作，也可以實(shí)現(xiàn)某種算法

M文件分類（根據(jù)調(diào)用方式的不同）

Script：腳本文件/命令文件

Function：函數(shù)文件M文件

M文件介紹可以直接運(yùn)行的M文件

M文件的創(chuàng)建的與編輯

M文件是文本文件，可以用任何文本編輯器來(lái)建立和編輯，通常使用Matlab

自帶的M文件編輯器M文件新建一個(gè)M文件菜單操作(FileNewM-File

)命令操作(editM文件名)命令按鈕(快捷鍵)打開已有的M文件菜單操作

(FileOpen

)命令操作(editM文件名)命令按鈕

(快捷鍵)雙擊M文件在命令窗口中輸入fcs，即可執(zhí)行該M文件例：編寫M文件，將華氏溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度：編程示例clear;%清除當(dāng)前工作空間中的所有變量f=input('InputFahrenheittemperature:');c=5*(f-32)/9;fprintf('Thecentigradetemperatureis%g\n',c);新建一個(gè)M文件

fcs.m，內(nèi)容如下：

M文件運(yùn)行所產(chǎn)生的變量都駐留在Matlab

當(dāng)前工作空間百分號(hào)是注釋符

M文件必須在當(dāng)前工作目錄下或已存的搜索路徑下才能運(yùn)行

M文件介紹主要內(nèi)容

Matlab

編程基礎(chǔ)算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)關(guān)系運(yùn)算<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于比較大小，如果結(jié)論是真則返回1，否則返回0注意=

=與=

的區(qū)別關(guān)系操作符可以比較兩個(gè)同樣大小的數(shù)組，或用來(lái)比較一個(gè)數(shù)組和一個(gè)標(biāo)量，在后一種情況，標(biāo)量和數(shù)組中的每一個(gè)元素相比較，比較結(jié)果與數(shù)組大小一樣關(guān)系運(yùn)算符例：關(guān)系運(yùn)算舉例>>

2+2==4>>

2>3>>

A=[135;206];>>

B=[310;246];>>

A>=B>>

x=[50;42];>>

x<4&與(ElementwiseAND)|或(ElementwiseOR)~非xor(x,y)異或邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算符&&與(Short-circuitAND)||或(Short-circuitOR)A

&

B

等價(jià)于and(A,B)A

|

B

等價(jià)于or(A,B)

~

A

等價(jià)于not(A)邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算符Matlab中的邏輯運(yùn)算"&&"與"&"，"||"與"|"的區(qū)別如下：A&B（1）首先判斷A的邏輯值，然后判斷B的值，然后進(jìn)行邏輯與的計(jì)算。（2）A和B可以為矩陣（e.g.A=[10],B=[00]）。A&&B（1）首先判斷A的邏輯值，如果A的值為假，就可以判斷整個(gè)表達(dá)式的值為假，就不需要再判斷B的值。（2）A和B不能是矩陣，只能是標(biāo)量。"|"與“||”同理。邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算符A&&B首先判斷A的邏輯值，如果A的值為假，就可以判斷整個(gè)表達(dá)式的值為假，就不需要再判斷B的值。這種用法非常有用，如果A是一個(gè)計(jì)算量較小的函數(shù)，B是一個(gè)計(jì)算量較大的函數(shù)，那么首先判斷A對(duì)減少計(jì)算量是有好處的。另外這也可以防止類似被0除的錯(cuò)誤：

flag=denum~=0&&num/denum>10ifflag

%DoSomething

end

上面的表達(dá)式就可以防止denum等于0的情況。當(dāng)然，如果你希望在判斷的時(shí)候，對(duì)A和B表達(dá)式都進(jìn)行計(jì)算，就應(yīng)該使用標(biāo)準(zhǔn)的&或者|。Matlab中的if和while語(yǔ)句中的邏輯與和邏輯或都是默認(rèn)使用short-circuit形式。

邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算符ifflag=denum~=0&&num/denum>10

%DoSomething

end

與

ifflag=denum~=0&num/denum>10

%DoSomething

end

執(zhí)行的結(jié)果一樣

運(yùn)算對(duì)象與或非異或ABA&BA|B~AXor(A,B)000010010111100101111100邏輯運(yùn)算表在Matlab

中，0表示“假”，非零表示“真”all(x)

如果向量X

中所有元素都非零，則返回1，

否則返回0若x

為矩陣，則any

和all

按列運(yùn)算，返回一個(gè)0-1向量邏輯運(yùn)算相關(guān)函數(shù)any(x)如果向量X

中存在非零元素，則返回1，

否則返回0isfinite(x)若x

為有限值，返回真值1isinf(x)若x

為無(wú)窮大，返回真值1isnan(x)若x

為不定值，返回真值1isreal(x)若x

無(wú)虛部，返回真值1isstr(x)若x

為一個(gè)字符串，返回真值1isempty(x)若x

為空，返回真值1一些測(cè)試函數(shù)>>

isfinite(5)>>

isinf(5)括號(hào)冪，點(diǎn)冪正號(hào)，負(fù)號(hào)，邏輯非乘，除，點(diǎn)乘，點(diǎn)除加，減冒號(hào)運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算&|&&||運(yùn)算優(yōu)先級(jí)高低

M文件介紹主要內(nèi)容

Matlab

編程基礎(chǔ)算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)輸入輸出（input、disp、fprintf

等）選擇結(jié)構(gòu)：if語(yǔ)句、switch語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)：for循環(huán)、while循環(huán)程序控制結(jié)構(gòu)有三種：

順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)

任何復(fù)雜的程序都由這三種基本結(jié)構(gòu)組成M文件控制流按排列順序依次執(zhí)行各條語(yǔ)句，直到程序的最后這是最簡(jiǎn)單的一種程序結(jié)構(gòu)，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計(jì)算或處理等順序結(jié)構(gòu)例：A=input('PleaseinputA:')數(shù)據(jù)的輸入：inputA=input(提示信息)其中提示信息為字符串，該命令要求用戶輸入A

的值(可以是數(shù)或字符串)inputname=input('What''syourname?')例：

輸入字符串時(shí)必須帶單引號(hào)單引號(hào)的輸出disp(X)輸出變量X

的值，X可以是數(shù)值矩陣或字符串一次只能輸出一個(gè)變量>>

B=[123;456;789];>>

disp(B)disp數(shù)據(jù)的輸出：disp>>

A='Hello,Tom!';>>

disp(A)例：fprintffprintf(fid,format,variables)數(shù)據(jù)的格式化輸出：fprintf按指定的格式將變量的值輸出到屏幕或指定的文件

fid

為文件句柄，若缺省，則輸出到屏幕上

format

用來(lái)指定數(shù)據(jù)輸出時(shí)采用的格式，包含：

普通字符串、格式字符串、轉(zhuǎn)義字符%d(整數(shù)

)%e(實(shí)數(shù)：科學(xué)計(jì)數(shù)法形式

)%f(實(shí)數(shù)：小數(shù)形式)%g(由系統(tǒng)自動(dòng)選取上述兩種格式之一)

%s(輸出字符串)

\n

(換行)

\t

(制表符)

\b

(退格)

\\

(反斜桿)

%%

(百分號(hào))fprintf>>

a='Hello';>>

b=2.4;>>

c=100*pi;>>

fprintf('a=%s,b=%f,c=%e\n',a,b,c)例：

format

中的格式字符串要與輸出變量一一對(duì)應(yīng)

可以沒有輸出變量>>

fprintf('

TodayisMonday\n')例：pause

暫停：pausepause或

pause(n)若想強(qiáng)行終止正常運(yùn)行的程序，可以使用Ctrl+c其中n

是暫停的時(shí)間，以秒為單位若缺省，則將暫停程序，直到用戶按任意鍵后繼續(xù)

pauseoff

屏蔽程序中所有pause的作用

pauseon

打開pause的作用選擇結(jié)構(gòu)是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語(yǔ)句。Matlab

用于實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的語(yǔ)句有if

語(yǔ)句和switch

語(yǔ)句。選擇結(jié)構(gòu)單分支結(jié)構(gòu)ifexpr（條件）

語(yǔ)句組Aendif條件語(yǔ)句ifexpr（條件）

語(yǔ)句組Aelse

語(yǔ)句組Bend雙分支結(jié)構(gòu)ifexpr1（條件1）

語(yǔ)句組Aelseif

expr2（條件2）

語(yǔ)句組B......

elseif

exprm（條件m）

語(yǔ)句組melse

語(yǔ)句組end多分支結(jié)構(gòu)if條件語(yǔ)句根據(jù)表達(dá)式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語(yǔ)句switchexpr（表達(dá)式）casevalue1（表達(dá)式1）

語(yǔ)句組1casevalue2（表達(dá)式2）

語(yǔ)句組2......casevaluem（表達(dá)式m）

語(yǔ)句組motherwise

語(yǔ)句組endswitch語(yǔ)句

Matlab

首先計(jì)算expression的值，然后將它依次與各個(gè)case指令后的檢測(cè)值進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為真時(shí)，就執(zhí)行相應(yīng)的語(yǔ)句組，然后跳出switch結(jié)構(gòu)

switch后面的表達(dá)式expression的值可以是一個(gè)標(biāo)量或字符串switch語(yǔ)句

otherwise指令可以不出現(xiàn)如果所有的比較結(jié)果都為假，則執(zhí)行otherwise后面的語(yǔ)句組，然后跳出switch結(jié)構(gòu)關(guān)于switch語(yǔ)句的幾點(diǎn)注解：選擇結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法格式與C語(yǔ)言對(duì)照MATLAB:ifa==bifc~=d

matlab=c;else

matlab=~c;

pascal=matlab;endendC:if(a==b){if(c!=d)

matlab=c;else{

matalb=!c;

pascal=matlab;}}MATLAB:

C:switch表達(dá)式（標(biāo)量或字符串）switch表達(dá)式（標(biāo)量或字符串)）case常量表達(dá)式１｛case常量表達(dá)式１：

語(yǔ)句１

語(yǔ)句１；break；

case常量表達(dá)式2

case常量表達(dá)式2：

語(yǔ)句2語(yǔ)句２；break；

……

otherwise/defaultdefault：語(yǔ)句n

語(yǔ)句n｝end選擇結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法格式與C語(yǔ)言對(duì)照循環(huán)結(jié)構(gòu)是按照給定的條件，重復(fù)執(zhí)行指定的語(yǔ)句。Matlab

用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)句有for語(yǔ)句和while語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)forvar

=

expr

循環(huán)體end循環(huán)變量

表達(dá)式expr

可以是行向量，也可以是矩陣for循環(huán)clear;y=0;n=100;fork=1:n

y=y+1/(2*k-1);end例：已知，當(dāng)n=100時(shí)，求y的值循環(huán)語(yǔ)句可以嵌套使用while循環(huán)whileexpr（條件）

循環(huán)體end不能在for循環(huán)體內(nèi)改變循環(huán)變量的值為了提高代碼的運(yùn)行效率，應(yīng)盡可能提高代碼的向量化程度，避免

for循環(huán)的使用如果預(yù)先就知道循環(huán)的次數(shù)，則可以采用for循環(huán)；否則，如果預(yù)先無(wú)法確定循環(huán)的次數(shù)，則可以使用while循環(huán)。循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法格式與C語(yǔ)言對(duì)照

MatlabCwhilea==b

while(a==b)

c=c+1;

{c+=1;}end

while循環(huán)的格式為：

for循環(huán)的格式為：

MatlabCfori＝1:2:100for（i=1;i<=100;i=i+2）c(i)=c(i)+1;{endc(i)=c(i)+1;

}MATLAB中循環(huán)變量的步長(zhǎng)缺省值是１。步長(zhǎng)可以在正實(shí)數(shù)或負(fù)實(shí)數(shù)范圍內(nèi)任意指定，循環(huán)變量的值大于（步長(zhǎng)為負(fù)數(shù)時(shí)小于）終止值時(shí)，循環(huán)結(jié)束。

循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法格式與C語(yǔ)言對(duì)照

break

和

continue

break

語(yǔ)句用于終止循環(huán)的執(zhí)行，即跳出最內(nèi)層循環(huán)

continue

語(yǔ)句用于結(jié)束本次循環(huán)，進(jìn)行下一次循環(huán)

break

和continue

一般與if

語(yǔ)句配合使用其它流控制語(yǔ)句

return

return

語(yǔ)句用于退出正在運(yùn)行的腳本或函數(shù)，通常用在函數(shù)文件中編程示例

數(shù)論中的一個(gè)有趣問題：3n+1

問題：任取一個(gè)正整數(shù)，如果是偶數(shù)，用2除，如果是奇數(shù)，用3乘再加1，反復(fù)這個(gè)過程，直到所得到的數(shù)為1。問：是否存在使該過程永不中止的整數(shù)？

例：while

1

n=input('Pleaseentern(nonpositivequit):');

if

n<=0,

break;end

nt=n;

while

n>1

if

rem(n,2)==0

n=n/2;

else

n=3*n+1;

end

fprintf('\nn=%d',n);