第七章M文件和函数句柄

seif-else 计算的分域函数曲面
7.2.3
switch-case 切换多分支控制
7.2.4 try-catch 容错控制
【例 7.2-6】 对 MATLAB 初学者来说， 易混淆 plot 和 ezplot 的不同适用场合： 前者只适于 “离 散数值数据”表达的曲线绘制；后者则适于“函数解析式”表达的曲线绘制。本例将利用 try-catch 结构的意外警示（Throw an Exception）及意外处理（Handle an Exception）的能力， 编写一个具备 plot 全部功能，又兼备 ezplot 功能的函数 M 文件。 （1） function varargout=exm070206_AnyPlot(varargin) lasterror('reset') % <2> try h=plot(varargin{:}); % <4> catch h=ezplot(varargin{:}); % <6> end ERR=lasterror; % <8> switch nargout % <9> case 1 varargout{1}=h; % <11> case 2 varargout{1}=h; % <13> varargout{2}=ERR; % <14> otherwise if ~isempty(ERR.message) % <16> disp('ERR ='),disp(ERR),disp(' ') disp('ERR.message ='),disp(ERR.message),disp(' ') disp('ERR.stack ='),disp(ERR.stack),disp(' ') end end shg
2
辅助控制指令 continue 和 break
【例 7.2-4】创建 n 阶魔方矩阵，限定条件是 n 为能被 4 整除的偶数。 （1） （2） % exm070204_1.m 只用 while-end 指令直接生成“4 倍数阶”魔方矩阵 clear,clc,n=1; while mod(n,4)~=0 n=input('请输入一个能被 4 整除的正整数！ n = '); end G=logical(eye(4,4)+rot90(eye(4,4))); m=n/4; K=repmat(G,m,m); N=n^2; A=reshape(1:N,n,n); A(K)=N-A(K)+1 % exm070204_2.m 借助 continue, break 生成“4 倍数阶”魔方矩阵 clear,clc while 1 n=input('请输入一个能被 4 整除的正整数！ n = '); if mod(n,4)~=0 continue end break end G=logical(eye(4,4)+rot90(eye(4,4))); m=n/4; K=repmat(G,m,m); N=n^2; A=reshape(1:N,n,n); A(K)=N-A(K)+1 （3） （4） A =
x = cos(t), y = sin(t) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.5 -1 -0.5 0 x 0.5 1 1.5
y
图 7.2-8 采用 ezplot 参数方程格式画的曲线
10
20
1/4 1/5 1/6 1/7 1/8
1/5 1/6 1/7 1/8 1/9
Hilbert 矩 阵 的 条 件 数
10
15
矩阵条件数
10
10
10
5
10
0
0
5 矩阵的阶
10
15
图 7.2-1 Hibert 矩阵条件与其阶数的关系
【例 7.2-2】矩阵（数组）构建方法对构建速度的影响。 （1） clear tic K=1000; for ii = 1:K
0.5457e 0.75 y 3.75x 1.5 x x y 1 2 2 z ( x, y ) 0.7575e y 6 x 1 x y 1 2 2 0.5457e 0.75 y 3.75x 1.5 x x y 1
2 2
（7.2-1）
7
（2） x=(0:100)*2*pi/100;y=exp(-x).*cos(x); exm070206_AnyPlot(x,y,'.r','MarkerSize',5)
1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2
0
1
2
3
4
5
6
7
图 7.2-6 采用 plot 格式画的曲线
（3） exm070206_AnyPlot('exp(-x)*cos(x)',[0,7,-0.2,1.2]) ERR = message: [1x48 char] identifier: 'MATLAB:plot:InvalidFirstInput' stack: [1x1 struct]
8 58 59 5 4 62 63 1
〖说明〗
图 7.2-2 右上方绘有魔方的版画 Melencolia I
图 7.2-3 版画 Melencolia I 中的 4 阶魔方
5
图 7.2-4 我国古代的九宫图
7.2.2
if-elseif-else 条件分支控制
【例 7.2-5】借助“if-else 条件分支控制”编写 M 码，以实现式（7.2-1）分域函数的可视化 （参见图 7.2-5）。
，求 S
n 1
N
1
k
k 1
n
，其中 N 要满足约束
1 N arg min N 。 k k 1
（1） function [S,N]=exm070203_1(epsilon) d=inf;k=0;s=0;S=0; while d>epsilon k=k+1; s=s+k; d=1/s; S=S+d; end N=k; function [S,N]=exm070203_2(epsilon) d=inf;k=0;s=0;S=0; while 1 k=k+1; s=s+k; d=1/s; S=S+d;
3
if d<epsilon,break,end end N=k; （2） （3） epsilon=0.0001; [S1,N1]=exm070203_1(epsilon) [S2,N2]=exm070203_2(epsilon) S1 = 1.9859 N1 = 141 S2 = 1.9859 N2 = 141
第 7 章 M 文件和函数句柄
除极简单问题外，大多数实际问题不可能仅仅依靠 MATLAB 指令窗中一条条零碎的指 令解决，而需要编程。本章就是为帮助读者编写解决实际问题的程序文件而设置的。 本章的前三节介绍 MATLAB 程序文件的编写基础， 包括程序的基本构件、 数据流控制、 M 文件的基本类型等。 从第 7.4 节起到第 7.7 节止，由浅入深地用四大节篇幅分别叙述了编写复杂程序所必需 的组件和技术： 各类函数、子函数及对象：主函数、子函数、匿名函数和嵌套函数；内联对象； 直接句柄和匿名句柄。 构成泛函计算能力的 eval 和 feval 指令。 变量的使用域和跨内存调用和赋值。 本章最后一节系统介绍提高程序质量、 编程效率和动态调试能力的辅助工具： 词串彩化 和定界符匹配提示、M-Lint 代码分析器、交互式调试器和性能剖析器。 本章配备了许多精心设计的算例。这些算例是完整的，可直接演练的。注意：算例中凡 带 exm 前缀文件名的 M 文件、P 文件在随书光盘上都有相应的电子文档。读者通过这些算 例，将真切感受到抽象概念的内涵、各指令间的协调，将从感知上领悟到编程的至关要领。
（1） a=2;b=2; x=-a:0.2:a;y=-b:0.2:b; for ii=1:length(x) for jj=1:length(y) if x(ii)+y(jj)<=-1 z(ii,jj)=0.5457*exp(-0.75*y(jj)^2-3.75*x(ii)^2+1.5*x(ii)); elseif -1<x(ii)+y(jj)&x(ii)+y(jj)<=1 z(ii,jj)=0.7575*exp(-y(jj)^2-6*x(ii)^2); else z(ii,jj)=0.5457*exp(-0.75*y(jj)^2-3.75*x(ii)^2-1.5*x(ii)); end end end surf(x,y,z) colormap(flipud(autumn)) xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') axis([-a,a,-b,b,min(min(z)),max(max(z))])
7.2
MATLAB 的数据流控制
1
7.2.1 1
for 循环和 while 循环控制 循环结构的基本形式
【例 7.2-1】创建 Hilbert 矩阵。 （1） （2） clear for K=1:15 A = zeros(K,K) ; %<2> for ii = 1:K %<3> for jj = 1:K %<4> A(ii,jj) = 1/(ii+jj-1); end end %<7> CA(K)=cond(A); if K==5 format rat disp('A5='),disp(A) format end end semilogy(CA) grid on xlabel('矩阵的阶'),ylabel('矩阵条件数') title('Hilbert 矩阵的条件数') A5= 1 1/2 1/3 1/2 1/3 1/4 1/3 1/4 1/5 1/4 1/5 1/6 1/5 1/6 1/7