10- MATLAB 7程序设计
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第10章 MATLAB 7程序设计 4
2013-7-14
MATLAB 7 简明教程
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1. M文本编辑器的基本知识
• M文本编辑器
– M文件的基本属性 – M文件的组成部分
• 脚本式M文件 • 函数式M文件
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第10章 MATLAB 7程序设计
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MATLAB 7 简明教程
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第10章 MATLAB 7程序设计
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MATLAB 7 简明教程
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脚本式M文件举例
• 本脚本式M文件绘 制一个正弦曲线：
– %此文件用于绘制【－ 2×pi，2×pi】区间的 正弦曲线图 – x=-2*pi:0.05:2*pi; – y=sin(x); – plot(x,y,'c+') – legend('正弦曲线图')
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• if rem(year,100)==0 • sign=sign-1; • end • if rem(year,400)==0 • sign=sign+1; • end • if sign==1 • fprintf('%4d year is a leap year.\n',year) • else • fprintf('%4d year is not a leap year.\n',year) • end
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第10章 MATLAB 7程序设计
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（1）顺序结构
• 顺序结构是最简单的程序结构，用户在编 写好程序之后，系统将按照程序的物理位 置顺次执行。
• • • • • •
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a=1; b=2; c=3; s1=a+b s2=s1+c s3=s2/s2
第10章 MATLAB 7程序设计 8
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M文件的组成部分及其功能
• M文件的组成部分及其功能
组成部分 描 述
函数定义行 ( 仅限于 定义函数名，以及输入和输出变量的数目和顺序 函数式M文件)
H1 行 帮助文本 函数体 注释 H1 行对程序进行概括性的描述，使用 help 和 lookfor 命令都可以调出 此行 这是比H1 行更详细的帮助信息，使用help命令时与H1行一起显示 函数体是M文件的主要部分，程序的计算和设计都在此实现 解释程序行的意义
第10章 MATLAB 7程序设计
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局部变量
• 局部变量是在函数内部使用的变量， 其影响范围只能在本函数内，每个函 数在运行时，都占有独立的函数工作 空间，此工作空间和MATLAB的工作 空间时相互独立的，局部变量仅存在 于函数的工作空间内。当函数执行完 毕之后，该变量即自行消失。
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第10章 MATLAB 7程序设计
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2. 控制流
• 最简单的程序控制就是顺序结构，用户依 次输入命令语句即可。 • MATLAB 7语言还提供了4种高级的控制结 构。它们是：if-else-end结构、switchcase-otherwise-end结构、for循环和while 循环。
第10章 MATLAB 7程序设计 18
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(3) switch……case……end语句
• switch开关语句 • case条件语句， • 执行语句，……，执行语句 • case {条件语句1，条件语句2， 条件语句 3，……} • 执行语句，……，执行语句 • …… • otherwise, • 执行语句，……，执行语句 • end
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第10章 MATLAB 7程序设计
• • • 教学目标 教学重点 教学过程
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第10章 MATLAB 7程序设计
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教学目标
• 用交互式的方式来编写程序适用于命 令行比较简单，输入比较方便，同时 处理的问题步骤较少的情况。 • 当需要处理重复、复杂且容易出错的 问题时，可以进行控制流的程序设计， 这就是M文件的编程工作方式。
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(4) try……catch……end
• try-catch模块给用户提供了一种错误捕获机制。 换句话说，利用try-catch模块，MATLAB 7编译 系统发现的错误将被其捕获，用户可以控制 MATLAB 7怎样对发生的错误进行处理。
第10章 MATLAB 7程序设计 23
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3. 变量和函数种类
• 与其他语言一样，MATLAB 7的变量有 输入变量、输出变量和函数内使用的 变量之分，而函数也有主函数、局部 函数和子函数之分，本节将介绍这些 不同种类变量和函数的特点。
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• MATLAB 7可以有任意数量的输入和输出变 量。这些参数的特性和规则如下所示：
– (1) 函数式M文件可以没有输入和输出变量。 – (2) 函数可以用比M文件中的函数定义行所规定的输入 输出变量更少的变量进行调用。但是不能用比规定的 输入输出变量更多的变量进行调用。 – (3) 在一次调用中所用到的输入和输出变量的个数可以 通过分别调用函数nargin和nargout来确定ຫໍສະໝຸດ Baidu因为 nargin和nargout是函数而不是变量，所以用户不能用 诸如nargin=nargin+pi之类的语句对它们进行重新赋值。 – ……
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（2）脚本式M文件
• 用户可以将需要重复输入的所有命令按顺 序放到一个扩展名为m的文本文件下，每次 运行时只要输入该M文件的文件名即可。 • 用户自己创建的M文件的文件名要避免与 MATLAB 7的内置函数和工具箱中的函数重 名，以免发生内置函数被替换的情况。
2013-7-14 第10章 MATLAB 7程序设计 11
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（3）函数式M文件
• 函数式M文件一般都要自带参数，并且有返 回结果 。 • 函数式M文件的第一行都是以function开始， 说明此文件是一个函数。函数式M文件中的 变量都不是全局变量，仅在函数运行期间 有效，函数运行完毕之后，它所定义的变 量将从工作区间中清除。
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M文件的基本属性
• M文件有两种，一种为脚本式(Script)， 一种为函数式(Function) 。
– 函数M文件必须满足一些标准，另外，它们还 应该满足一些MATLAB 7的属性。主要有以下 几点：
• 函数式M文件名和出现在文件的第一行的函数名必 须相同。实际上，MATLAB 7忽略了第一行的函数 名，并且根据存储在硬盘上的文件名来执行函数。 • ……
– – – – –
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try 执行语句1 catch 执行语句 2 end
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(5) for循环语句
• For语句是一种循环语句，可以让用户 很方地实现循环操作，从而可以从容 地应付大规模的循环语句。
– for i =表达式， – 执行语句，……，执行语句 – end
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（7） 人机交互命令
• • • • • • 终止命令break和return 继续命令continue 等待用户反应命令pause echo命令 用户输入提示命令input 请求键盘输入命令keyboard
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函数式M文件举例
• 例11-4 判断某一年是否为 闰年。 • 解：调出Medit窗口，在里 边输入如下内容。 • %该函数用于判断某一年 是否为闰年 • %使用格式为isleapea(y), 其中y是用户所要计算的年 份 • function isleapyear(year) • sign=0; • if rem(year,4)==0 • sign=sign+1; • end
– if 表达式 – 执行语句1 – else – 执行语句2 – end
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第10章 MATLAB 7程序设计
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if……end语句
• 有3种或3种以上选择时的情况
– – – – – – – – – – –
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if 表达式1 表达式1为真时的执行语句1 elseif表达式2 表达式2为真时的执行语句2 elseif表达式3 表达式3为真时的执行语句3 elseif…… …… else 所有的表达式都为假时的执行语句 end
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M文件的组成部分
• 函数式M文件的组成部分。
– 调出Medit窗口，在里边输入如下内容：
• • • • • •
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function f = fact(n) %函数的定义行 % Compute a factorial value. %H1行 % FACT(N) returns the factorial of N, %帮助文本 % usually denoted by N! % Put simply, FACT(N) is PROD(1:N). %注释 f = prod(1:n); % 函数体
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第10章 MATLAB 7程序设计
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（6）while循环语句
• 与for循环不同，while循环的判断控制可以 是逻辑判断语句，因此，它的循环次数可 以是一个不定数。这样就赋予了它比for循 环更广泛的用途。
– while表达式 – 执行语句 – end
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教学重点
• MATLAB 7的控制流语言 • 变量和函数的种类 • 了解程序的调试和优化
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教学过程
• • • • • M文本编辑器的基本知识 MATLAB 7的控制流语言 变量和函数的种类 程序设计的辅助函数 程序的调试和优化
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函数变量及其作用域
• • • • 变量的输入和输出规则 局部变量 全局变量 永久变量
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变量的输入和输出规则
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（1）M文本编辑器
• M文件的语法类似于一般高级语言，是 一种程序化的编程语言，但是，与传 统的高级语言相比，M文件又有自己的 特点。它只是一个简单的ASCⅡ型码 文本文件，因此，它的语法比一般的 高级语言要简单，程序也容易调试， 并且有很好的交互性。
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（2）if……end语句
• 只有一种选择时的情况
– if 表达式 – 执行语句 – end
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if……end语句
• 有两种选择时的情况
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（1）. 函数变量及其作用域
• 在MATLAB 7语言中，变量可以分为输入变量、 输出变量和函数内使用的变量。 • 输入变量相当于函数的入口数据，也是一个函数 操作的主要对象，从某种意义上来说，函数的功 能在于对输入变量进行一定的操作从而实现一定 的功能。函数的输入变量为局部变量，函数对输 入变量的一切操作和修改如果不依靠输出变量的 话，将不会影响工作区间中该变量的值。
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1. M文本编辑器的基本知识
• M文本编辑器
– M文件的基本属性 – M文件的组成部分
• 脚本式M文件 • 函数式M文件
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脚本式M文件举例
• 本脚本式M文件绘 制一个正弦曲线：
– %此文件用于绘制【－ 2×pi，2×pi】区间的 正弦曲线图 – x=-2*pi:0.05:2*pi; – y=sin(x); – plot(x,y,'c+') – legend('正弦曲线图')
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• if rem(year,100)==0 • sign=sign-1; • end • if rem(year,400)==0 • sign=sign+1; • end • if sign==1 • fprintf('%4d year is a leap year.\n',year) • else • fprintf('%4d year is not a leap year.\n',year) • end
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（1）顺序结构
• 顺序结构是最简单的程序结构，用户在编 写好程序之后，系统将按照程序的物理位 置顺次执行。
• • • • • •
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a=1; b=2; c=3; s1=a+b s2=s1+c s3=s2/s2
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M文件的组成部分及其功能
• M文件的组成部分及其功能
组成部分 描 述
函数定义行 ( 仅限于 定义函数名，以及输入和输出变量的数目和顺序 函数式M文件)
H1 行 帮助文本 函数体 注释 H1 行对程序进行概括性的描述，使用 help 和 lookfor 命令都可以调出 此行 这是比H1 行更详细的帮助信息，使用help命令时与H1行一起显示 函数体是M文件的主要部分，程序的计算和设计都在此实现 解释程序行的意义
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局部变量
• 局部变量是在函数内部使用的变量， 其影响范围只能在本函数内，每个函 数在运行时，都占有独立的函数工作 空间，此工作空间和MATLAB的工作 空间时相互独立的，局部变量仅存在 于函数的工作空间内。当函数执行完 毕之后，该变量即自行消失。
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2. 控制流
• 最简单的程序控制就是顺序结构，用户依 次输入命令语句即可。 • MATLAB 7语言还提供了4种高级的控制结 构。它们是：if-else-end结构、switchcase-otherwise-end结构、for循环和while 循环。
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(3) switch……case……end语句
• switch开关语句 • case条件语句， • 执行语句，……，执行语句 • case {条件语句1，条件语句2， 条件语句 3，……} • 执行语句，……，执行语句 • …… • otherwise, • 执行语句，……，执行语句 • end
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• • • 教学目标 教学重点 教学过程
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教学目标
• 用交互式的方式来编写程序适用于命 令行比较简单，输入比较方便，同时 处理的问题步骤较少的情况。 • 当需要处理重复、复杂且容易出错的 问题时，可以进行控制流的程序设计， 这就是M文件的编程工作方式。
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(4) try……catch……end
• try-catch模块给用户提供了一种错误捕获机制。 换句话说，利用try-catch模块，MATLAB 7编译 系统发现的错误将被其捕获，用户可以控制 MATLAB 7怎样对发生的错误进行处理。
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3. 变量和函数种类
• 与其他语言一样，MATLAB 7的变量有 输入变量、输出变量和函数内使用的 变量之分，而函数也有主函数、局部 函数和子函数之分，本节将介绍这些 不同种类变量和函数的特点。
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• MATLAB 7可以有任意数量的输入和输出变 量。这些参数的特性和规则如下所示：
– (1) 函数式M文件可以没有输入和输出变量。 – (2) 函数可以用比M文件中的函数定义行所规定的输入 输出变量更少的变量进行调用。但是不能用比规定的 输入输出变量更多的变量进行调用。 – (3) 在一次调用中所用到的输入和输出变量的个数可以 通过分别调用函数nargin和nargout来确定ຫໍສະໝຸດ Baidu因为 nargin和nargout是函数而不是变量，所以用户不能用 诸如nargin=nargin+pi之类的语句对它们进行重新赋值。 – ……
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（2）脚本式M文件
• 用户可以将需要重复输入的所有命令按顺 序放到一个扩展名为m的文本文件下，每次 运行时只要输入该M文件的文件名即可。 • 用户自己创建的M文件的文件名要避免与 MATLAB 7的内置函数和工具箱中的函数重 名，以免发生内置函数被替换的情况。
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（3）函数式M文件
• 函数式M文件一般都要自带参数，并且有返 回结果 。 • 函数式M文件的第一行都是以function开始， 说明此文件是一个函数。函数式M文件中的 变量都不是全局变量，仅在函数运行期间 有效，函数运行完毕之后，它所定义的变 量将从工作区间中清除。
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M文件的基本属性
• M文件有两种，一种为脚本式(Script)， 一种为函数式(Function) 。
– 函数M文件必须满足一些标准，另外，它们还 应该满足一些MATLAB 7的属性。主要有以下 几点：
• 函数式M文件名和出现在文件的第一行的函数名必 须相同。实际上，MATLAB 7忽略了第一行的函数 名，并且根据存储在硬盘上的文件名来执行函数。 • ……
– – – – –
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try 执行语句1 catch 执行语句 2 end
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(5) for循环语句
• For语句是一种循环语句，可以让用户 很方地实现循环操作，从而可以从容 地应付大规模的循环语句。
– for i =表达式， – 执行语句，……，执行语句 – end
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（7） 人机交互命令
• • • • • • 终止命令break和return 继续命令continue 等待用户反应命令pause echo命令 用户输入提示命令input 请求键盘输入命令keyboard
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函数式M文件举例
• 例11-4 判断某一年是否为 闰年。 • 解：调出Medit窗口，在里 边输入如下内容。 • %该函数用于判断某一年 是否为闰年 • %使用格式为isleapea(y), 其中y是用户所要计算的年 份 • function isleapyear(year) • sign=0; • if rem(year,4)==0 • sign=sign+1; • end
– if 表达式 – 执行语句1 – else – 执行语句2 – end
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if……end语句
• 有3种或3种以上选择时的情况
– – – – – – – – – – –
2013-7-14
if 表达式1 表达式1为真时的执行语句1 elseif表达式2 表达式2为真时的执行语句2 elseif表达式3 表达式3为真时的执行语句3 elseif…… …… else 所有的表达式都为假时的执行语句 end
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M文件的组成部分
• 函数式M文件的组成部分。
– 调出Medit窗口，在里边输入如下内容：
• • • • • •
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function f = fact(n) %函数的定义行 % Compute a factorial value. %H1行 % FACT(N) returns the factorial of N, %帮助文本 % usually denoted by N! % Put simply, FACT(N) is PROD(1:N). %注释 f = prod(1:n); % 函数体
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（6）while循环语句
• 与for循环不同，while循环的判断控制可以 是逻辑判断语句，因此，它的循环次数可 以是一个不定数。这样就赋予了它比for循 环更广泛的用途。
– while表达式 – 执行语句 – end
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教学重点
• MATLAB 7的控制流语言 • 变量和函数的种类 • 了解程序的调试和优化
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• • • • • M文本编辑器的基本知识 MATLAB 7的控制流语言 变量和函数的种类 程序设计的辅助函数 程序的调试和优化
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函数变量及其作用域
• • • • 变量的输入和输出规则 局部变量 全局变量 永久变量
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变量的输入和输出规则
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（1）M文本编辑器
• M文件的语法类似于一般高级语言，是 一种程序化的编程语言，但是，与传 统的高级语言相比，M文件又有自己的 特点。它只是一个简单的ASCⅡ型码 文本文件，因此，它的语法比一般的 高级语言要简单，程序也容易调试， 并且有很好的交互性。
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• 只有一种选择时的情况
– if 表达式 – 执行语句 – end
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• 有两种选择时的情况
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（1）. 函数变量及其作用域
• 在MATLAB 7语言中，变量可以分为输入变量、 输出变量和函数内使用的变量。 • 输入变量相当于函数的入口数据，也是一个函数 操作的主要对象，从某种意义上来说，函数的功 能在于对输入变量进行一定的操作从而实现一定 的功能。函数的输入变量为局部变量，函数对输 入变量的一切操作和修改如果不依靠输出变量的 话，将不会影响工作区间中该变量的值。