第3章MATLAB程序設(shè)計(jì)3.1M文獻(xiàn)3.2程序控制構(gòu)造3.3函數(shù)文獻(xiàn)3.4程序舉例3.5程序調(diào)試3.1M文獻(xiàn)3.1.1M文獻(xiàn)概述用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，稱(chēng)為M文獻(xiàn)。M文獻(xiàn)能夠根據(jù)調(diào)用方式的不同分為兩類(lèi)：命令文獻(xiàn)(ScriptFile)和函數(shù)文獻(xiàn)(FunctionFile)。例3-1分別建立命令文獻(xiàn)和函數(shù)文獻(xiàn)，將華氏溫度f(wàn)轉(zhuǎn)換為攝氏溫度c。程序1：首先建立命令文獻(xiàn)并以文獻(xiàn)名f2c.m存盤(pán)。clear;%去除工作空間中的變量f=input('InputFahrenheittemperature：');c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口中輸入f2c，將會(huì)執(zhí)行該命令文獻(xiàn)，執(zhí)行狀況為：InputFahrenheittemperature：73c=22.7778程序2：首先建立函數(shù)文獻(xiàn)f2c.m。functionc=f2c(f)c=5*(f-32)/9然后在MATLAB的命令窗口調(diào)用該函數(shù)文獻(xiàn)。clear;y=input('InputFahrenheittemperature：');x=f2c(y)輸出狀況為：InputFahrenheittemperature：70c=21.1111x=21.11113.1.2M文獻(xiàn)的建立與打開(kāi)M文獻(xiàn)是一種文本文獻(xiàn)，它能夠用任何編輯程序來(lái)建立和編輯，而普通慣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文獻(xiàn)為建立新的M文獻(xiàn)，啟動(dòng)MATLAB文本編輯器有3種辦法：(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文獻(xiàn)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NewM-File命令按鈕，啟動(dòng)MATLAB文本編輯器后，輸入M文獻(xiàn)的內(nèi)容并存盤(pán)。2．打開(kāi)已有的M文獻(xiàn)打開(kāi)已有的M文獻(xiàn)，也有3種辦法：(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)Open對(duì)話框，在Open對(duì)話框中選中所需打開(kāi)的M文獻(xiàn)。在文檔窗口能夠?qū)Υ蜷_(kāi)的M文獻(xiàn)進(jìn)行編輯修改，編輯完畢后，將M文獻(xiàn)存盤(pán)。(2)命令操作。在MATLAB命令窗口輸入命令：edit文獻(xiàn)名，則打開(kāi)指定的M文獻(xiàn)。(3)命令按鈕操作。單擊MATLAB主窗口工具欄上的OpenFile命令按鈕，再?gòu)膹棾龅膶?duì)話框中選擇所需打開(kāi)的M文獻(xiàn)。3.2程序控制構(gòu)造3.2.1次序構(gòu)造1．?dāng)?shù)據(jù)的輸入從鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)，則能夠使用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))；其中提示信息為一種字符串，用于提示顧客輸入什么樣的數(shù)據(jù)。如果在input函數(shù)調(diào)用時(shí)采用's'選項(xiàng)，則允許顧客輸入一種字符串。例如，想輸入一種人的姓名，可采用命令：xm=input('What''syourname?','s');2．?dāng)?shù)據(jù)的輸出MATLAB提供的命令窗口輸出函數(shù)重要有disp函數(shù)，其調(diào)用格式為disp(輸出項(xiàng))其中輸出項(xiàng)既可覺(jué)得字符串，也可覺(jué)得矩陣。例3-2輸入x,y的值，并將它們的值交換后輸出。程序以下：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。程序以下：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．程序的暫停暫停程序的執(zhí)行能夠使用pause函數(shù)，其調(diào)用格式為：pause(延遲秒數(shù))如果省略延遲時(shí)間，直接使用pause，則將暫停程序，直到顧客按任一鍵后程序繼續(xù)執(zhí)行。若要強(qiáng)行中斷程序的運(yùn)行可使用Ctrl+C命令。3.2.2選擇構(gòu)造1．if語(yǔ)句在MATLAB中，if語(yǔ)句有3種格式。(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。(2)雙分支if語(yǔ)句：if條件語(yǔ)句組1else語(yǔ)句組2end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。例3-4計(jì)算分段函數(shù)的值。程序以下：x=input('請(qǐng)輸入x的值:');ifx<=0y=(x+sqrt(pi))/exp(2);elsey=log(x+sqrt(1+x*x))/2;endY(3)多分支if語(yǔ)句：if條件1語(yǔ)句組1elseif條件2語(yǔ)句組2……elseif條件m語(yǔ)句組melse語(yǔ)句組nend語(yǔ)句用于實(shí)現(xiàn)多分支選擇構(gòu)造。例3-5輸入一種字符，若為大寫(xiě)字母，則輸出其對(duì)應(yīng)的小寫(xiě)字母；若為小寫(xiě)字母，則輸出其對(duì)應(yīng)的大寫(xiě)字母；若為數(shù)字字符則輸出其對(duì)應(yīng)的數(shù)值，若為其它字符則原樣輸出。c=input('請(qǐng)輸入一種字符','s');ifc>='A'&c<='Z'disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A')));elseifc>='a'&c<='z'disp(setstr(abs(c)-abs('a')+abs('A')));elseifc>='0'&c<='9'disp(abs(c)-abs('0'));elsedisp(c);end2．switch語(yǔ)句switch語(yǔ)句根據(jù)體現(xiàn)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體現(xiàn)式case體現(xiàn)式1語(yǔ)句組1case體現(xiàn)式2語(yǔ)句組2……case體現(xiàn)式m語(yǔ)句組motherwise語(yǔ)句組nend當(dāng)體現(xiàn)式的值等于體現(xiàn)式1的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組1，當(dāng)體現(xiàn)式的值等于體現(xiàn)式2的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組2，…，當(dāng)體現(xiàn)式的值等于體現(xiàn)式m的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組m，當(dāng)體現(xiàn)式的值不等于case所列的體現(xiàn)式的值時(shí)，執(zhí)行語(yǔ)句組n。當(dāng)任意一種分支的語(yǔ)句執(zhí)行完后，直接執(zhí)行switch語(yǔ)句的下一句。例3-6某商場(chǎng)對(duì)顧客所購(gòu)置的商品實(shí)施打折銷(xiāo)售，原則以下(商品價(jià)格用price來(lái)表達(dá))：price<200沒(méi)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%折扣輸入所售商品的價(jià)格，求其實(shí)際銷(xiāo)售價(jià)格。程序以下：price=input('請(qǐng)輸入商品價(jià)格');switchfix(price/100)case{0,1}%價(jià)格不大于200rate=0;case{2,3,4}%價(jià)格不不大于等于200但不大于500rate=3/100;casenum2cell(5:9)%價(jià)格不不大于等于500但不大于1000rate=5/100;casenum2cell(10:24)%價(jià)格不不大于等于1000但不大于2500rate=8/100;casenum2cell(25:49)%價(jià)格不不大于等于2500但不大于5000rate=10/100;otherwise%價(jià)格不不大于等于5000rate=14/100;endprice=price*(1-rate)%輸出商品實(shí)際銷(xiāo)售價(jià)格3．try語(yǔ)句語(yǔ)句格式為：try語(yǔ)句組1catch語(yǔ)句組2endtry語(yǔ)句先試探性執(zhí)行語(yǔ)句組1，如果語(yǔ)句組1在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，則將錯(cuò)誤信息賦給保存的lasterr變量，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行語(yǔ)句組2。例3-7矩陣乘法運(yùn)算規(guī)定兩矩陣的維數(shù)相容，否則會(huì)出錯(cuò)。先求兩矩陣的乘積，若出錯(cuò)，則自動(dòng)轉(zhuǎn)去求兩矩陣的點(diǎn)乘。程序以下：A=[1,2,3;4,5,6];B=[7,8,9;10,11,12];tryC=A*B;catchC=A.*B;endClasterr%顯示出錯(cuò)因素3.2.3循環(huán)構(gòu)造1．for語(yǔ)句for語(yǔ)句的格式為：for循環(huán)變量=體現(xiàn)式1:體現(xiàn)式2:體現(xiàn)式3循環(huán)體語(yǔ)句end其中體現(xiàn)式1的值為循環(huán)變量的初值，體現(xiàn)式2的值為步長(zhǎng)，體現(xiàn)式3的值為循環(huán)變量的終值。步長(zhǎng)為1時(shí)，體現(xiàn)式2能夠省略。例3-8一種三位整數(shù)各位數(shù)字的立方和等于該數(shù)本身則稱(chēng)該數(shù)為水仙花數(shù)。輸出全部水仙花數(shù)。程序以下：form=100:999m1=fix(m/100);%求m的百位數(shù)字m2=rem(fix(m/10),10);%求m的十位數(shù)字m3=rem(m,10);%求m的個(gè)位數(shù)字ifm==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3disp(m)endend例3-9已知，當(dāng)n=100時(shí)，求y的值。程序以下：y=0;n=100;fori=1:ny=y+1/(2*i-1);endy在實(shí)際MATLAB編程中，采用循環(huán)語(yǔ)句會(huì)減少其執(zhí)行速度，因以前面的程序普通由下面的程序來(lái)替代：n=100;i=1:2:2*n-1;y=sum(1./i);yfor語(yǔ)句更普通的格式為：for循環(huán)變量=矩陣體現(xiàn)式循環(huán)體語(yǔ)句end執(zhí)行過(guò)程是依次將矩陣的各列元素賦給循環(huán)變量，然后執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，直至各列元素解決完畢。例3-10寫(xiě)出下列程序的執(zhí)行成果。s=0;a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];fork=as=s+k;enddisp(s');2．while語(yǔ)句while語(yǔ)句的普通格式為：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)行后再判斷條件與否成立，如果不成立則跳出循環(huán)。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。程序以下：sum=0;cnt=0;val=input('Enteranumber(endin0):');while(val~=0)sum=sum+val;cnt=cnt+1;val=input('Enteranumber(endin0):');endif(cnt>0)summean=sum/cntend3．break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句與循環(huán)構(gòu)造有關(guān)的語(yǔ)句尚有break語(yǔ)句和continue語(yǔ)句。它們普通與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)體中全部剩余的語(yǔ)句，繼續(xù)下一次循環(huán)。例3-12求[100，200]之間第一種能被21整除的整數(shù)。程序以下：forn=100:200ifrem(n,21)~=0continueendbreakendn4．循環(huán)的嵌套如果一種循環(huán)構(gòu)造的循環(huán)體又涉及一種循環(huán)構(gòu)造，就稱(chēng)為循環(huán)的嵌套，或稱(chēng)為多重循環(huán)構(gòu)造。例3-13若一種數(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，因此6是完數(shù)。求[1,500]之間的全部完數(shù)。form=1:500s=0;fork=1:m/2ifrem(m,k)==0s=s+k;endendifm==sdisp(m);endend3.3函數(shù)文獻(xiàn)3.3.1函數(shù)文獻(xiàn)的基本構(gòu)造函數(shù)文獻(xiàn)由function語(yǔ)句引導(dǎo)，其基本構(gòu)造為：function輸出形參表=函數(shù)名(輸入形參表)注釋闡明部分函數(shù)體語(yǔ)句其中以function開(kāi)頭的一行為引導(dǎo)行，表達(dá)該M文獻(xiàn)是一種函數(shù)文獻(xiàn)。函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相似。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)輸出形參多于一種時(shí)，則應(yīng)當(dāng)用方括號(hào)括起來(lái)。例3-14編寫(xiě)函數(shù)文獻(xiàn)求半徑為r的圓的面積和周長(zhǎng)。函數(shù)文獻(xiàn)以下：function[s,p]=fcircle(r)%CIRCLEcalculatetheareaandperimeterofacircleofradiir%r圓半徑%s圓面積%p圓周長(zhǎng)%2004年7月30日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;3.3.2函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用的普通格式是：[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)的次序、個(gè)數(shù)，應(yīng)與函數(shù)定義時(shí)形參的次序、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)參傳遞給對(duì)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)的功效。例3-15運(yùn)用函數(shù)文獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo)(x,y)與極坐標(biāo)(ρ,θ)之間的轉(zhuǎn)換。函數(shù)文獻(xiàn)tran.m：function[rho,theta]=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);調(diào)用tran.m的命令文獻(xiàn)main1.m：x=input('Pleaseinputx=:');y=input('Pleaseinputy=:');[rho,the]=tran(x,y);rhothe在MATLAB中，函數(shù)能夠嵌套調(diào)用，即一種函數(shù)能夠調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它本身。一種函數(shù)調(diào)用它本身稱(chēng)為函數(shù)的遞歸調(diào)用。例3-16運(yùn)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!需規(guī)定(n-1)!，這時(shí)可采用遞歸調(diào)用。遞歸調(diào)用函數(shù)文獻(xiàn)factor.m以下：functionf=factor(n)ifn<=1f=1;elsef=factor(n-1)*n;%遞歸調(diào)用求(n-1)!end3.3.3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分別統(tǒng)計(jì)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)文獻(xiàn)中包含這兩個(gè)變量，就能夠精確地懂得該函數(shù)文獻(xiàn)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)行解決。例3-17nargin使用方法示例。函數(shù)文獻(xiàn)examp.m：functionfout=charray(a,b,c)ifnargin==1fout=a;elseifnargin==2fout=a+b;elseifnargin==3fout=(a*b*c)/2;end命令文獻(xiàn)mydemo.m：x=[1:3];y=[1;2;3];examp(x)examp(x,y')examp(x,y,3)3.3.4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)文獻(xiàn)wadd.m，該函數(shù)將輸入的參數(shù)加權(quán)相加。functionf=wadd(x,y)globalALPHABETAf=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中輸入：globalALPHABETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)3.4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]之間的隨機(jī)整數(shù)，然后由顧客猜想所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。根據(jù)顧客猜想的狀況給出不同提示，如猜想的數(shù)不不大于產(chǎn)生的數(shù)，則顯示“High”，不大于則顯示“Low”，等于則顯示“Youwon”，同時(shí)退出游戲。顧客最多能夠猜7次。例3-20用篩選法求某自然數(shù)范疇內(nèi)的全部素?cái)?shù)。素?cái)?shù)是不不大于1，且除了1和它本身以外，不能被其它任何整