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MATLAB程序设计教程(3)—MATLAB程序设计

时间:2012-07-01 01:30来源:知行网www.zhixing123.cn 编辑:麦田守望者

第3章 MATLAB程序设计

3.1 M文件

3.2 程序控制结构

3.3 函数文件

3.4 程序举例

3.5 程序调试

 

3.1 M文件

3.1.1 M文件概述

用MATLAB语言编写的程序,称为M文件。M文件可以根据调用方式的不同分为两类:命令文件(Script File)和函数文件(Function File)。

 

例3-1 分别建立命令文件和函数文件,将华氏温度f转换为摄氏温度c。

程序1:

首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盘。

clear; %清除工作空间中的变量

f=input('Input Fahrenheit temperature:');

c=5*(f-32)/9

然后在MATLAB的命令窗口中输入f2c,将会执行该命令文件,执行情况为:

Input Fahrenheit temperature:73

c =

22.7778

 

 

 

程序2:

首先建立函数文件f2c.m。

function c=f2c(f)

c=5*(f-32)/9

然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件。

clear;

y=input('Input Fahrenheit temperature:');

x=f2c(y)

输出情况为:

Input Fahrenheit temperature:70

c =

21.1111

x =

21.1111

 

3.1.2 M文件的建立与打开

M文件是一个文本文件,它可以用任何编辑程序来建立和编辑,而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。

1.建立新的M文件

为建立新的M文件,启动MATLAB文本编辑器有3种方法:

(1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项,再选择M-file命令,屏幕上将出现MATLAB 文本编辑器窗口。

(2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令edit,启动MATLAB文本编辑器后,输入M文件的内容并存盘。

(3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令按钮,启动MATLAB文本编辑器后,输入M文件的内容并存盘。

 

2.打开已有的M文件

打开已有的M文件,也有3种方法:

(1) 菜单操作。从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令,则屏幕出现Open对话框,在Open对话框中选中所需打开的M文件。在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改,编辑完成后,将M文件存盘。

(2) 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令:edit 文件名,则打开指定的M文件。

(3) 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命令按钮,再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。

 

3.2 程序控制结构

3.2.1 顺序结构

1.数据的输入

从键盘输入数据,则可以使用input函数来进行,该函数的调用格式为:

A=input(提示信息,选项);

其中提示信息为一个字符串,用于提示用户输入什么样的数据。

如果在input函数调用时采用'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('What''s your name?','s');

 

2.数据的输出

MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数,其调用格式为

disp(输出项)

其中输出项既可以为字符串,也可以为矩阵。

 

例3-2 输入x,y的值,并将它们的值互换后输出。

程序如下:

x=input('Input x please.');

y=input('Input y please.');

z=x;

x=y;

y=z;

disp(x);

disp(y);

 

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))]);

 

3.程序的暂停

暂停程序的执行可以使用pause函数,其调用格式为:

pause(延迟秒数)

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。

若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。

 

3.2.2 选择结构

1.if语句

在MATLAB中,if语句有3种格式。

(1) 单分支if语句:

if 条件

语句组

end

当条件成立时,则执行语句组,执行完之后继续执行if语句的后继语句,若条件不成立,则直接执行if语句的后继语句。

 

(2) 双分支if语句:

if 条件

语句组1

else

语句组2

end

当条件成立时,执行语句组1,否则执行语句组2,语句组1或语句组2执行后,再执行if语句的后继语句。

 

例3-4 计算分段函数的值。

程序如下:

x=input('请输入x的值:');

if x<=0

y= (x+sqrt(pi))/exp(2);

else

y=log(x+sqrt(1+x*x))/2;

end

Y

 

(3) 多分支if语句:

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n

end

语句用于实现多分支选择结构。

 

例3-5 输入一个字符,若为大写字母,则输出其对应的小写字母;若为小写字母,则输出其对应的大写字母;若为数字字符则输出其对应的数值,若为其他字符则原样输出。

c=input('请输入一个字符','s');

if c>='A' & c<='Z'

disp(setstr(abs(c)+abs('a')-abs('A')));

elseif c>='a'& c<='z'

disp(setstr(abs(c)- abs('a')+abs('A')));

elseif c>='0'& c<='9'

disp(abs(c)-abs('0'));

else

disp(c);

end

 

2.switch语句

switch语句根据表达式的取值不同,分别执行不同的语句,其语句格式为:

switch 表达式

case 表达式1

语句组1

case 表达式2

语句组2

……

case 表达式m

语句组m

otherwise

语句组n

end

 

当表达式的值等于表达式1的值时,执行语句组1,当表达式的值等于表达式2的值时,执行语句组2,…,当表达式的值等于表达式m的值时,执行语句组m,当表达式的值不等于case所列的表达式的值时,执行语句组n。当任意一个分支的语句执行完后,直接执行switch语句的下一句。

 

例3-6 某商场对顾客所购买的商品实行打折销售,标准如下(商品价格用price来表示):

price<200 没有折扣

200≤price<500 3%折扣

500≤price<1000 5%折扣

1000≤price<2500 8%折扣

2500≤price<5000 10%折扣

5000≤price 14%折扣

输入所售商品的价格,求其实际销售价格。

 

程序如下:

price=input('请输入商品价格');

switch fix(price/100)

case {0,1} %价格小于200

rate=0;

case {2,3,4} %价格大于等于200但小于500

rate=3/100;

case num2cell(5:9) %价格大于等于500但小于1000

rate=5/100;

case num2cell(10:24) %价格大于等于1000但小于2500

rate=8/100;

case num2cell(25:49) %价格大于等于2500但小于5000

rate=10/100;

otherwise %价格大于等于5000

rate=14/100;

end

price=price*(1-rate) %输出商品实际销售价格

 

3.try语句

语句格式为:

try

语句组1

catch

语句组2

end

try语句先试探性执行语句组1,如果语句组1在执行过程中出现错误,则将错误信息赋给保留的lasterr变量,并转去执行语句组2。

 

例3-7 矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容,否则会出错。先求两矩阵的乘积,若出错,则自动转去求两矩阵的点乘。

程序如下:

A=[1,2,3;4,5,6]; B=[7,8,9;10,11,12];

try

C=A*B;

catch

C=A.*B;

end

C

lasterr %显示出错原因

 

3.2.3 循环结构

1.for语句

for语句的格式为:

for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3

循环体语句

end

其中表达式1的值为循环变量的初值,表达式2的值为步长,表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时,表达式2可以省略。

 

例3-8 一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。输出全部水仙花数。

程序如下:

for m=100:999

m1=fix(m/100); %求m的百位数字

m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位数字

m3=rem(m,10); %求m的个位数字

if m==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3

disp(m)

end

end

 

例3-9 已知 ,当n=100时,求y的值。

程序如下:

y=0;

n=100;

for i=1:n

y=y+1/(2*i-1);

end

y

 

在实际MATLAB编程中,采用循环语句会降低其执行速度,所以前面的程序通常由下面的程序来代替:

n=100;

i=1:2:2*n-1;

y=sum(1./i);

y

 

for语句更一般的格式为:

for 循环变量=矩阵表达式

循环体语句

end

执行过程是依次将矩阵的各列元素赋给循环变量,然后执行循环体语句,直至各列元素处理完毕。

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