程序控制結(jié)構(gòu)

第3章MATLAB3.1M3.2程序控制結(jié)構(gòu)3.3函數(shù)文件3.43.5,3.1M文件3.1.1M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)：命令文件(ScriptFile)和函數(shù)文件(FunctionFile)。m文件可以利用任意文本編輯器編輯，擴(kuò)展名為m。文件名是字母開(kāi)頭，字母，數(shù)字和下劃線(xiàn)組成。m文件的名字盡可能有意義，如euler_1等。一般不要用單字母，以免與內(nèi)存變量混淆。,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tem2c.m存盤(pán)。clear;%清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tem2c，將會(huì)執(zhí)行該命令文件，執(zhí)行情況為：InputFahrenheittemperature：73c=22.7778,程序2：首先建立函數(shù)文件tem2c.m。functionc=tem2c(f)c=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(InputFahrenheittemperature：);x=tem2c(y)輸出情況為：InputFahrenheittemperature：70c=21.1111x=21.1111,3.1.2M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文件為建立新的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NewM-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)。,2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)Open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OpenFile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。,3.2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(Whatsyourname?,s);,2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。,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(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);注:由于matlab的m文件需要英文編輯,需要在純英文環(huán)境下編輯.,3程序的暫停暫停程序的執(zhí)行使用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Ctrl+C命令。4.程序的運(yùn)行時(shí)間利用ticoperationtoctic開(kāi)始計(jì)時(shí)，到toc結(jié)束。,A=rand(10,10);b=rand(10,1);,tic;Ab;tocElapsedtimeis0.000147seconds.tic;inv(A)*b;tocElapsedtimeis0.000309seconds.,例1：矩陣除法和求逆的計(jì)算時(shí)間,例2：符號(hào)運(yùn)算與數(shù)值計(jì)算的計(jì)算時(shí)間比較,clearn=sym(1000);tics=0;forl=1:ns=s+1/l;endtoc,test30Elapsedtimeis5.856371seconds.,test30Elapsedtimeis0.000047seconds.,tics=0;forl=1:1000s=s+1/l;endtoc,3.2.2選擇結(jié)構(gòu)1if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。如果條件是數(shù)組，則要求數(shù)組的每個(gè)分量都不等于0,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:);ifx=Aend,2switch語(yǔ)句switch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1case表達(dá)式2語(yǔ)句組2case表達(dá)式m語(yǔ)句組motherwise語(yǔ)句組nend,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。,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)：price200沒(méi)有折扣200price5003%折扣500price10005%折扣1000price25008%折扣2500price0)summean=sum/cntend,3break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)。,例3-12求100，200之間第一個(gè)能被21整除的整數(shù)。程序如下：forn=100:200ifrem(n,21)=0continueendbreakendn,4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)。form=1:500s=0;fork=1:m/2ifrem(m,k)=0s=s+k;endendifm=sdisp(m);endend,3.3函數(shù)文件3.3.1函數(shù)文件的基本結(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。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)。,例3-14編寫(xiě)函數(shù)文件求半徑為r的圓的面積和周長(zhǎng)。函數(shù)文件如下：functions,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。,例3-15利用函數(shù)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：functionrho,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(Pleaseinputx=:);y=input(Pleaseinputy=:);rho,the=tran(x,y);rhotheta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。,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：functionf=factor(n)ifn2)求Fibonacci數(shù)列的第20項(xiàng)。例3-23根據(jù)矩陣指數(shù)的冪級(jí)數(shù)展開(kāi)式求矩陣指數(shù)。,3.5程序調(diào)試3.5.1程序調(diào)試概述一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用程序的錯(cuò)誤有兩類(lèi)，一類(lèi)是語(yǔ)法錯(cuò)誤，另一類(lèi)是運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤。語(yǔ)法錯(cuò)誤包括詞法或文法的錯(cuò)誤，例如函數(shù)名的拼寫(xiě)錯(cuò)、表達(dá)式書(shū)寫(xiě)錯(cuò)等。程序運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤是指程序的運(yùn)行結(jié)果有錯(cuò)誤，這類(lèi)錯(cuò)誤也稱(chēng)為程序邏輯錯(cuò)誤。注:在數(shù)值計(jì)算中,由于計(jì)算方法的不穩(wěn)定而產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差積累也會(huì)形成計(jì)算結(jié)果的失真.,3.5.2調(diào)試器1Debug菜單項(xiàng)該菜單項(xiàng)用于程序調(diào)試，需要與Breakpoints菜單項(xiàng)配合使用。2Breakpoin