matlab 第七章 M文件和面向对象编程

内容简介本书由纸质媒体和电子媒体有机结合而成。

纸质媒体便于读者进行系统、全面、长时间连续地阅读，便于随心的翻阅、浏览；而电子媒体向读者提供色彩信息、动态交互的软件环境，提供读者实践本书内容所需的各种文件。

本书第一章系统讲述MATLAB6.5的集成工作平台，引导读者初会MATLAB基本用法。

第二、三章系统叙述MATLAB6.1的四大基本数据类型（数值数组、字符串数组、元胞数组、构架数组），至于其它扩展数据类型（函数句柄、符号数据、内联函数、unit数组、稀疏类）则另辟章节专述。

此后，本书用九个独立章分述MATLAB6.5的数值计算、符号计算、函数和数据可视、面向对象编程、GUI交互操作界面设计、EXE独立应用程序生成、实现不同软件平台交互的API、M-book 数据图形文字环境集成等八大通用功能。

本书用专门的一章深入浅出地阐明SIMULINK的分层建模、仿真功能、与MATLAB交互的功能。

全书包含390多个计算范例。

所有算例的程序是可靠、完整的。

读者可以在自己的MATLAB环境中完全准确地重现本书所提供的算例结果。

算例的举一反三，将使读者很快掌握要领，从模仿走向灵活应用。

书中正文（包括算例）所涉及的指令全部罗列在附录的“A索引”中，用户很容易根据关键字符找到相关的正文说明和算例应用。

本书随带包含700多个文件的光盘。

光盘文件包含：可直接在Notebook中运行的全部算例的M-book DOC文件；可在MATLAB环境中直接运行的算例M和MDL文件；可供读者实践MATLAB编译器及API的所有文件；可在PowrPoint中放映幻灯的PPT文件。

它们不仅有效地提供了纸质媒体所不具备的交互能力和色彩感染力，而且弥补了纸质媒体没有SIMULINK模型源码文件、没有PPT源码文件、没有编译源文件和验证文件的缺陷。

本书既可作为理工科院校研究生、本科生系统学习的教材，又可以作为广大科技工作者掌握和精通MATLAB的自学用书和使用手册。

作者简介张志涌1944年出生于无锡；教授，获政府专项津贴，IEEE高级会员，中国电子学会高级会员，江苏省自动化学会理事、网络与系统专委会主委；1967年毕业于清华大学自动控制系，1982年初在上海交通大学获控制理论硕士学位，1989—90年在荷兰王国Eindhoven技术大学研修系统辨识、故障诊断；主持并完成国家自然科学基金、省部基金及科研项目近十项，发表论文50余篇，著作1本。

现主要从事自动控制教学和计算机控制、计算机仿真、故障诊断等研究。

1989年在荷兰用MATLAB3.0研究系统辩识和故障诊断；1992年对MATLAB3.0实现汉化并编写了相应讲义；在1994、95年借助于MATLAB3.5、4.0先后完成国家自然科学基金和国家教委留学生基金课题研究；1996年在省基金支持下从事MATLAB4.2c建立仿真实验室的研究，并于1997年编写出版《掌握和精通MATLAB》；1997年底获原邮电部预研经费资助开始了以MATLAB5.x为工具的智能技术研究。

第七章 M 文件和面向对象编程假如读者想灵活运用MATLAB 去解决实际问题，想充分调动MATLAB ——科学技术资源，想理解MATLAB 版本升级所依仗的基础，那么本章内容将十分有用。

本章将涉及比较深层的MATLAB 内容：脚本；函数（一般函数、内联函数、子函数、私用函数、方法函数）；函数句柄的创建和使用；程序调试和剖析；数据结构（类、对象）；重载和继承；面向对象编程。

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。

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，将从感知上领悟到面向对象编程的优越和至关要领。

本章新增了第7.7节，专门阐述函数句柄的创建和使用，它适用于MATLAB6.x 版；而新增的第7.9.3节中关于程序性能优化的内容，则仅适用于MATLAB6.5以后版。

入门【例7.1-1】通过M 脚本文件，画出下列分段函数所表示的曲面。

⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-≤+≤+<->+=+-------15457.0117575.015457.0),(215.175.375.0216215.175.375.02112122212212122x x e x x e x x e x x p x x x x x x x x（1）图 7.1-1[exm0701_1.m]%exm0701_1.ma=2;b=2; % <2>clf;x=-a:0.2:a;y=-b:0.2:b; for i=1:length(y) for j=1:length(x) if x(j)+y(i)>1z(i,j)=0.5457*exp(-0.75*y(i)^2-3.75*x(j)^2-1.5*x(j)); elseif x(j)+y(i)<=-1z(i,j)=0.5457*exp(-0.75*y(i)^2-3.75*x(j)^2+1.5*x(j));else z(i,j)=0.7575*exp(-y(i)^2-6.*x(j)^2); end end endaxis([-a,a,-b,b,min(min(z)),max(max(z))]); colormap(flipud(winter));surf(x,y,z);（2）exm0701_1图 7.1-2【例7.1-2】通过M 函数文件画出上例分段函数的曲面。

exm0701_2(2,2)M 文本编辑器 MATLAB 控制流 for 循环结构【例7.3.1-1】一个简单的for 循环示例。

for i=1:10;x(i)=i; end; x x =1 2 3 4 5 6 7 8 9 10while 循环结构【例7.3.2-1】Fibonacci 数组的元素满足Fibonacci 规则：12+++=k k k a a a ，),2,1( =k ；且121==a a 。

现要求该数组中第一个大于10000的元素。

a(1)=1;a(2)=1;i=2; while a(i)<=10000 a(i+1)=a(i-1)+a(i); i=i+1; end;i,a(i),i =21ans =10946if-else-end分支结构【例7.3.3-1】一个简单的分支结构。

cost=10;number=12;if number>8sums=number*0.95*cost;end,sumssums =114.0000【例7.3.3-2】用for循环指令来寻求Fibonacc数组中第一个大于10000的元素。

n=100;a=ones(1,n);for i=3:na(i)=a(i-1)+a(i-2);if a(i)>=10000a(i),break;end;end,ians =10946i =21switch-case结构【例7.3.4-1】学生的成绩管理，用来演示switch结构的应用。

clear;%for i=1:10;a{i}=89+i;b{i}=79+i;c{i}=69+i;d{i}=59+i;end;c=[d,c]; Name={' Jack','Marry','Peter',' Rose',' Tom'};Mark={72,83,56,94,100};Rank=cell(1,5);%S=struct('Name',Name,'Marks',Mark,'Rank',Rank);%for i=1:5switch S(i).Markscase 100S(i).Rank='满分';case aS(i).Rank=' 优秀';case bS(i).Rank=' 良好';case cS(i).Rank=' 及格';otherwiseS(i).Rank='不及格';endend%disp(['学生姓名 ',' 得分 ',' 等级']);disp(' ')for i=1:5;disp([S(i).Name,blanks(6),num2str(S(i).Marks),blanks(6),S(i).Rank]); end;学生姓名得分等级Jack 72 及格Marry 83 良好Peter 56 不及格Rose 94 优秀Tom 100 满分try-catch结构3( 魔方阵的行进行援引，当“行下标”超出魔【例7.3.5-1】try-catch结构应用实例：对)3方阵的最大行数时，将改向对最后一行的援引，并显示“出错”警告。

clear,N=4;A=magic(3);tryA_N=A(N,:)catchA_end=A(end,:)endlasterrA_end =4 9 2ans =Index exceeds matrix dimensions.控制程序流的其它常用指令return指令input和keyboard指令yesinput指令pause指令break指令error和warning指令脚本文件和函数文件M脚本文件M函数文件局部变量和全局变量M文件的一般结构【例7.4.4-1】M函数文件示例。

本例演示：（A）编写一个画任意半径任意色彩线型的圆。

（B）完整函数文件的基本结构。

（C）函数文件各基本组成部分的作用。

[exm07044_1.m]function sa = exm07044_1(r,s)%CIRCLE%%%if nargin>2error('输入宗量太多。

');end;if nargin==1s='b';end;clf;t=0:pi/100:2*pi;x=r*exp(i*t);if nargout==0plot(x,s);elsesa=pi*r*r;fill(real(x),imag(x),s)endaxis('square')P码文件语法分析过程和伪代码P码文件的预生成内存中P码文件的列表和清除MATLAB的搜索过程变量的检测传递和限权使用函数输入输出宗量检测指令“变长度”输入输出宗量【例7.5.2-1】变长度宗量使用示例。

（1）[exm07052_1.m]function varargout = exm07052_1(r,varargin)%RINGZY Plot a ring and calculate the area of the ring.%%vin=length(varargin);Nin=vin+1;% <11>error(nargchk(1,Nin,nargin)) %if nargout>6 %error('Too many output arguments')endt=0:pi/20:2*pi;x=r*exp(i*t);s=pi*r*r;if nargout==0switch Nincase 1plot(x,'b')case 2r2=varargin{1}; %<22> x2=r2*exp(i*t);plot(x,'b');hold on ;plot(x2,'b');hold offotherwiser2=varargin{1}; %<26> x2=r2*exp(i*t);plot(x,varargin{2:end});hold on % <28>plot(x2,varargin{2:end});hold off % <29>end;axis('square')elsevarargout{1}=real(x);varargout{2}=imag(x); %<33> varargout{5}=pi*r*r;varargout{6}=[]; %<34> if Nin>1r2=varargin{1}; %<36> x2=r2*exp(i*t);varargout{3}=real(x2);varargout{4}=imag(x2); %<38> varargout{6}=pi*(r^2-r2^2); %<39> end;end（2）r1=1;r2=3;[x1,y1,x2,y2,s1,s2]=exm07052_1(r1);[x1,y1,x2,y2]=exm07052_1(r1,r2);[x1,y1,x2,y2,s1,s2]=exm07052_1(r1,r2);（3）r1=1;r2=0.6;subplot(1,3,1),exm07052_1(r1,r2),subplot(1,3,2),exm07052_1(r1,r2,'Marker','o')subplot(1,3,3),exm07052_1(r1,r2,'LineWidth',5,'Color',[1 0.4 0])跨空间变量传递跨空间计算串表达式的值【例7.5.3.1-1】本例演示：（A）编写绘制正多边形或圆的程序。