單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,MATLAB,編程初步,2024年10月18日,2,Matlab,編程入門,Matlab,編程簡介,Matlab,作為一種廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算的工具軟件，不僅具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算、矩陣運(yùn)算能力和豐富的繪圖功能，同時(shí)也具有和,C,、,FORTRAN,等高級(jí)語言一樣進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。,在,Matlab,程序設(shè)計(jì)中，要充分利用,Matlab,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提高編程效率。,利用,Matlab,的程序控制功能，可以將有關(guān),Matlab,命令編成程序存儲(chǔ)在一個(gè)文件中,（,M,文件,）,，然后在命令窗口中運(yùn)行該文件，,Matlab,就會(huì)自動(dòng)依次執(zhí)行文件中的命令，直到全部命令執(zhí)行完畢。,2024年10月18日,3,用,Matlab,語言編寫的程序稱為,M,文件,。,M,文件是由若干,Matlab,命令組合在一起構(gòu)成的，它可以完成某些操作，也可以實(shí)現(xiàn)某種算法。事實(shí)上，,Matlab,提供的內(nèi)部函數(shù)以及各種工具箱，都是利用,Matlab,語言開發(fā)的,M,文件。用戶也可以結(jié)合自己的工作需要，開發(fā)自己的程序或工具箱。,M,文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：,Script,：腳本文件,/,命令文件,Function,：函數(shù)文件,M,文件,M,文件以,.m,為擴(kuò)展名。,M,腳本文件,M,函數(shù)文件,腳本文件與函數(shù)文件的區(qū)別,2024年10月18日,7,M,文件是一個(gè)文本文件，可以用任何文本編輯器來建立和編輯，通常使用,Matlab,自帶的,M,文件編輯器。,M,文件的建立與打開,新建一個(gè),M,文件,菜單操作,(,File, New M-File,),命令操作,(,edit,M,文件名,),命令按鈕,(,快捷鍵,),打開已有的,M,文件,菜單操作,(,File, Open,),命令操作,(,edit,M,文件名,),命令按鈕,(,快捷鍵,),雙擊,M,文件,M,文件路徑的加載,通過修改,current directory,選項(xiàng)將,M,文件所在底層文件夾加載進(jìn)來才可以使用,。,點(diǎn)擊后面的符號(hào)即可修改路徑。,2024年10月18日,9,在命令窗口中輸入,f2cs,，即可執(zhí)行該,M,文件。,例：,編寫一個(gè)腳本文件將華氏溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度,腳本文件舉例,clear;,%,清除當(dāng)前工作空間中的變量,f=,input(',Please,input Fahrenheit temperature:,');,c=5*(f-32)/9;,fprintf('The,centigrade temperature is %,gn',c,);,新建一個(gè),M,文件,f2cs.m,，內(nèi)容如下：,腳本文件運(yùn)行后，文件中所產(chǎn)生的,所有變量都駐留在,Matlab,當(dāng)前工作空間,，可以用,whos,查看。,2024年10月18日,10,關(guān)系運(yùn)算,<,小于,<=,小于等于,>,大于,>=,大于等于,=,等于,=,不等于,比較大小，如果結(jié)論是,真,則返回,1,，否則返回,0,注意,=,與,=,的區(qū)別,關(guān)系操作符能用來比較兩個(gè),同樣大小,的數(shù)組，或用來比較,一個(gè)數(shù)組和一個(gè)標(biāo)量,，在后一種情況，標(biāo)量和數(shù)組中的每一個(gè)元素相比較，比較結(jié)果與數(shù)組大小一樣。,關(guān)系,運(yùn)算符,2024年10月18日,11,例：,關(guān)系運(yùn)算,舉例,>>,2+2=4,ans,=1,>>,2>3,ans,=0,>>,A=1 3 5; 2 0 6;,A=1 3 5 B=3 1 0,ans,=0 1 1,>>,B=3 1 0; 2 4 6;,2 0 6 2 4 6 1 0 1,>>,A>=B,>>,x=5 0; 4 2;,x=5 0,ans,=0 1,>>,x<4,4 2 0 1,2024年10月18日,12,&,與,(,Element-wise AND),|,或,(,Element-wise OR),非,xor(x,y,),異或,邏輯運(yùn)算,邏輯運(yùn)算符,A,&,B,等價(jià)于,and,(A,B,),A,|,B,等價(jià)于,or,(A,B,),A,等價(jià)于,not,(A,),2024年10月18日,13,運(yùn)算對(duì)象,與,或,非,異或,A,B,A&B,A|B,A,Xor(A,B,),0,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,0,邏輯運(yùn)算表,2024年10月18日,14,all,(x,),如果向量,X,中,所有元素都非零,，則返回,1,，否則返回,0,若,x,為矩陣，則,any,和,all,按列運(yùn)算，返回一個(gè),0-1,向量,邏輯運(yùn)算,相關(guān)函數(shù),any,(x,),如果向量,X,中,存在非零元素,，則返回,1,， 否則返回,0,A=0 2;3 4;5 6 >>any(A) any,按列運(yùn)算,A=0 2,ans,=1 1,3 4 >>,all(A,),5 6,ans,=0 1,all,也按列運(yùn)算,2024年10月18日,15,程序控制結(jié)構(gòu)有三種：,順序結(jié)構(gòu),、,選擇結(jié)構(gòu),和,循環(huán)結(jié)構(gòu),。任何復(fù)雜的程序都由這三種基本結(jié)構(gòu)組成。,順序結(jié)構(gòu),M,文件控制流,按排列順序依次執(zhí)行各條語句，直到程序的最后。,這是最簡單的一種程序結(jié)構(gòu)，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計(jì)算或處理等。,2024年10月18日,16,例：,A=input,(,',Please input A: '),數(shù)據(jù)的輸入：,input,A=input,(,提示信息,),其中,提示信息,為字符串，,該命令要求用戶輸入,A,的值,(,可以是數(shù)或字符串,),數(shù)據(jù)輸入,input,A=input,(,提示信息,',s'),注：,此時(shí)輸入的字符串,不要加單引號(hào),！,如果是輸入字符串，也可以使用下面的方法,name=input,(,',What,'',s your name?,',',s,',),例：,2024年10月18日,17,disp,(X,),輸出變量,X,的值,，可以是數(shù)值矩陣或字符串,>>,B=,1 2 3; 4 5 6; 7 8 9,;,>>,disp,(B,),數(shù)據(jù)輸出,disp,數(shù)據(jù)的輸出：,disp,>>,A=,',Hello,Tom,!,',;,>>,disp,(A,),例：,2024年10月18日,18,數(shù)據(jù)輸出,fprintf,fprintf,(fid,format,variables,),按指定的,格式,將變量的值輸出到指定的,文件,數(shù)據(jù)的輸出：,fprintf,fid,為文件句柄，若缺省，則將變量的值輸出到屏幕上,format,用來指定數(shù)據(jù)輸出時(shí)采用的格式，常見的有,%e,(,采用科學(xué)計(jì)算形式,),%f,(,采用浮點(diǎn)數(shù)形式,),%g,(,由系統(tǒng)自動(dòng)選取上述兩種格式之一,),%s,(,輸出字符串,),format,中還可以使用一些特殊格式，如：,n,(,換行,),t,(,制表符,),b,(,退格,),(,反斜桿,),%,(,百分號(hào),),2024年10月18日,19,數(shù)據(jù)輸出,fprintf,>>,a=,',Hello,',; b=2.4; c=100*pi;,>>,fprintf,(,',a=%,s,b,=%,f,c,=%,en,',a,b,c,),a=Hello ,b=2.400000, c=3.141593e+002,例：,format,中的輸出格式要與輸出變量一一對(duì)應(yīng),可以沒有輸出變量,>>,fprintf,(,Today is,the 77 anniversary of the,Mukden,Incident,n,),例：,2024年10月18日,20,pause,程序的暫停,：,pause,pause,或,pause(n,),若想強(qiáng)行終止程序的運(yùn)行，可以使用,Ctrl+c,其中,n,是延遲時(shí)間，以秒為單位；,若缺省，則將暫停程序，直到用戶按任意鍵后繼續(xù),pause off,屏蔽程序中所有,pause,的作用,pause on,打開,pause,的作用,2024年10月18日,21,選擇結(jié)構(gòu),是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。,Matlab,用于實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的語句有,if,語句,和,switch,語句,。,選擇結(jié)構(gòu),2024年10月18日,22,單分支結(jié)構(gòu),if,expression,（條件）,statements,（語句組）,end,if,條件語句,if,expression,（條件）,statements1,（語句組,1,）,else,statements2,（語句組,2,）,end,雙分支結(jié)構(gòu),2024年10月18日,23,if,expression1,（,條件,1,）,statements1,（,語句組,1,）,elseif,expression2,（,條件,2,）,statements2,（,語句組,2,）,. .,elseif,expressionm,（,條件,m,）,statementsm,（,語句組,m,）,else,statements,（,語句組,）,end,多分支結(jié)構(gòu),if,條件語句,2024年10月18日,24,if,語句舉例,數(shù)論中的一個(gè)有趣問題：任取一個(gè)正整數(shù)，如果是偶數(shù)，用,2,除，如果是奇數(shù)，用,3,乘再加,1,，反復(fù)這個(gè)過程，直到所得到的數(shù)為,1,。,問：是否存在使該過程永不中止的整數(shù),？,(,exp01.m,),2024年10月18日,25,while,1,n=,input,('Please,enter,n(nonpositive,quit):'),;,m=n;,if,n<=0,break,;,end,while,n>1,if,rem,(n,2)=0,n=n/2,;,else,n=3*n+1,;,end,fprintf,('n,n=%,d',n,),;,end,fprintf,('n,%d is not we need! continue . ,n,m,),;,end,if,語句舉例,2024年10月18日,26,根據(jù)表達(dá)式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語句。,switch,expression,（表達(dá)式）,case,value1,（表達(dá)式,1,）,statement1,（語句組,1,）,case,value2,（表達(dá)式,2,）,statement2,（語句組,2,）,. .,case,valuem,（表達(dá)式,m,）,statementm,（語句組,m,）,otherwise,statement,（語句組）,end,switch,語句,2024年10月18日,27,Matlab,首先計(jì)算,expression,的值，然后將它依次與各個(gè),case,指令后的檢測值進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為真時(shí)，就執(zhí)行相應(yīng)的語句組，然后跳出,switch,結(jié)構(gòu)。,switch,后面的表達(dá)式,expression,的值可以是一個(gè)標(biāo)量或字符串。,switch,語句,otherwise,指令可以不出現(xiàn)。,如果所有的比較結(jié)果都為假，則執(zhí)行,otherwise,后面的語句組，然后跳出,switch,結(jié)構(gòu)。,2024年10月18日,28,循環(huán)結(jié)構(gòu),是按照給定的條件，重復(fù)執(zhí)行指定的語句。,Matlab,用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的語句有,for,語句,和,while,語句,循環(huán)結(jié)構(gòu),2024年10月18日,29,for,variable=expression,statement,（,循環(huán)體,）,end,循環(huán)變量,表達(dá)式,expression,可以是行向量，也可以是矩陣,for,循環(huán),clear;,y=0; n=100;,for,k=1:n,y=y+1/(2*k-1);,end,例：,已知,，當(dāng),n,=100,時(shí)，求,y,的值,2024年10月18日,30,循環(huán)語句可以嵌套使用,while,循環(huán),while,expression,（,條件,）,statement,（,循環(huán)體,）,end,不能在,for,循環(huán)體,內(nèi)改變循環(huán)變量的值,為了提高代碼的運(yùn)行效率，,應(yīng)盡可能提高代碼的向量化程度，避免,for,循環(huán)的使用,如果預(yù)先就知道循環(huán)的次數(shù)，則可以采用,for,循環(huán),；否則，如果預(yù)先無法確定循環(huán)的次數(shù)，則可以使用,while,循環(huán),。,2024年10月18日,31,這個(gè)例子給出了計(jì)算,eps,的一種方法。,這里我們用大寫,EPS,，因此系統(tǒng)中,eps,的值不會(huì)被覆蓋。當(dāng),EPS=,eps,時(shí)，條件仍成立；而當(dāng),EPS=eps/2,時(shí)，條件為假，退出循環(huán)，所以最后應(yīng)有,EPS=eps/2,。,num,用來記錄循環(huán)次數(shù)。,計(jì)算,Matlab,中,eps,值,(,exp02.m,),while,循環(huán)舉例,num=0; EPS=1;,while,(1+EPS)>1,EPS=EPS/2;,num=num+1;,end,eps,為浮點(diǎn)運(yùn)算的相對(duì)精度,2024年10月18日,32,break,和,continue,break,語句用于,終止循環(huán),的執(zhí)行，即跳出最內(nèi)層循環(huán),continue,語句用于結(jié)束,本次循環(huán),，進(jìn)行下一次循環(huán),break,和,continue,一般與,if,語句配合使用,其它流控制語句,return,return,語句用于,退出,正在運(yùn)行的腳本或函數(shù)，通常用在函數(shù)文件中。,2024年10月18日,33,首先由計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè),1,100,之間的一個(gè)整數(shù)，然后由用戶猜測所產(chǎn)生的這個(gè)數(shù)。根據(jù)用戶猜測的情況給出不同的提示，如果猜測的數(shù)大于產(chǎn)生的數(shù)，則顯示 “,High”,，小于則顯示,“,Low,”,，等于則顯示 “,You win,！”,，同時(shí)退出游戲。用戶最多有,7,次機(jī)會(huì)。,(,exp03.m,),程序示例,猜數(shù)游戲,2024年10月18日,34,%,猜數(shù)游戲,clear;,x=round(100*rand); %,由計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè),0,100,的整數(shù),n=7; %,有,7,次機(jī)會(huì),test=1;,disp,(',歡迎參加猜數(shù)游戲！你共有,',num2str(n),',次機(jī)會(huì),');,disp,(',請(qǐng)輸入一個(gè),0,到,100,之間的一個(gè)整數(shù),');,for k=1:n,guess=,input('Enter,your guess: ');,if guess < x,disp('Low,');,elseif,guess>x,disp('high,');,else,disp('You,win!');,test=0;,break;,end,n=n-1;,disp,(',你還有,',num2str(n),',次機(jī)會(huì)！,');,end,if test=1,disp('You,lost!'),end,程序示例,2024年10月18日,35,function,輸出形參列表,=,函數(shù)名,(,輸入形參列表,),%,注釋說明部分,(,可選,),函數(shù)體語句,(,必須,),第一行為,引導(dǎo)行,，表示該,M,文件是函數(shù)文件,函數(shù)名的命名規(guī)則與變量名相同,(,必須以字母開頭,),當(dāng)輸出形參多于一個(gè)時(shí)，用,方括號(hào),括起來,函數(shù)必須是一個(gè),單獨(dú)的,M,文件,函數(shù),文件名,必須與,函數(shù)名,一致,以,百分號(hào),開始的語句為,注釋語句,函數(shù)文件,函數(shù)文件由,function,語句引導(dǎo),2024年10月18日,36,function,y =,myfliplr,(x,),%,returns X with row preserved and columns,%,flipped in the left/right direction,%,% X = 1 2 3 becomes 3 2 1,% 4 5 6 6 5 4,%,num_col,=size(x,2);,%,取,x,的列數(shù),y = x,(:,num_col:-1:1),;,先輸入矩陣,x,，而后寫上,myfliplr(x,),函數(shù)文件舉例,myfliplr.m,2024年10月18日,37,function,printyh(n,),%,打印楊輝三角形,本函數(shù)沒有輸出參數(shù),yh,=1;,disp(yh,);,if n=1,return,; end,yh,=1,1;,disp(yh,);,for k=3:n,yh_old,=,yh,; k2=,ceil,(k/2);,for l=2:k2,yh(l,)=yh_old(l-1)+yh_old(l);,end,yh(k2+1:k)=yh(k-k2:-1:1);,disp(yh,);,end,（在,matlab,中可輸入,printyh(5),）,函數(shù)文件舉例,printyh.m,2024年10月18日,38,函數(shù)調(diào)用的一般格式,輸出實(shí)參列表,=,函數(shù)名,(,輸入實(shí)參列表,),函數(shù)調(diào)用時(shí)，,實(shí)參的順序,應(yīng)與函數(shù)定義時(shí)的,形參的順序,一致。,函數(shù)可以,嵌套調(diào)用,，即一個(gè)函數(shù)可以被其它函數(shù)調(diào)用，甚至可以被它自身調(diào)用，此時(shí)稱為,遞歸調(diào)用,。,函數(shù)所傳遞的參數(shù)具有可調(diào)性，,Matlab,用兩個(gè)永久變量,nargin,和,nargout,分別記錄調(diào)用該函數(shù)時(shí)的輸入實(shí)參和輸出實(shí)參的個(gè)數(shù)。,函數(shù)調(diào)用,2024年10月18日,39,%,函數(shù)文件,factor.m,function,f=,factor,(n,),if (n<=1),f=1;,else,f=n*,factor,(n-1);,end,%,main.m,%,計(jì)算,s=1!+2!+3!+4!+5!,%,clear;,s=0;,for i=1:5,s=,s+,factor,(i,);,end,fprintf,(' s=%g ,n',s,),例：利用函數(shù)的遞歸調(diào)用計(jì)算,n,!,遞歸函數(shù)舉例,2024年10月18日,40,% ex4argin.m,function out=ex4argin(a,b),if (,nargin,=1,),out=a;,elseif,(,nargin,=2,),out=a*b;,end,參數(shù)的可調(diào)性舉例,% ex4argout.m,function ,p,q,=ex4argout(a,b),if (,nargout,=1,),p=,a+b,;,elseif,(,nargout,=2,),p=,a+b,; q=a-b;,end,2024年10月18日,41,上機(jī)任務(wù),2.,建立,M,函數(shù)文件作以下計(jì)算,:,1),自然數(shù),n,的階乘；,2) n,中取,m,的組合數(shù)。,（,1,）建立,M,腳本文件求,1,到,100,的和。,（,2,）建立,M,函數(shù)文件求,并求,n=50,100,150,的值。,2024年10月18日,42,上機(jī)任務(wù),3.,4.,5.,編寫,M,腳本文件完成下題：,