1、2021-12-1612008年11月Matlab 軟件應用與開發2021-12-162第第3章章 MATLAB程序設計程序設計3.1 M文件文件3.2 程序控制結構程序控制結構3.3 函數文件函數文件3.4 程序舉例程序舉例3.5 程序調試程序調試2021-12-1633.1 M文件文件3.1.1 M文件概述文件概述 用用MATLAB語言編寫的程序，稱為語言編寫的程序，稱為M文件。文件。M文件可以根據調用方式的不文件可以根據調用方式的不同分為兩類：同分為兩類： 命令（腳本）文件命令（腳本）文件(Scripts File) 函數文件函數文件(Function File)。2021-12-164

2、在主程序里調用子程序function main()f=input(Input Fahrenheit temperature：)t=f222c(f)function c=f222c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdg%djglkdjlgkdjflgkjd%sdfgdgc=5*(f-32)/9;2021-12-165例例3-1 分別建立命令文件和函數文件，將華氏溫度分別建立命令文件和函數文件，將華氏溫度f轉換為攝氏溫度轉換為攝氏溫度c。程序程序1： 首先建立命令文件并以文件名首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盤。存盤。clear; %清除工作空間中的變量清除工作空間中的

3、變量f=input(Input Fahrenheit temperature：);c=5*(f-32)/9 然后在然后在MATLAB的命令窗口中輸入的命令窗口中輸入f2c，將會執行該命令文件，執行情況，將會執行該命令文件，執行情況為：為：Input Fahrenheit temperature：73c = 22.77782021-12-166程序程序2： 首先建立函數文件首先建立函數文件f2c.m。function c=f2c(f)%fath to temp%fdghdgh%dfgdgc=5*(f-32)/9; 然后在然后在MATLAB的命令窗口調用該函數文件。的命令窗口調用該函數文件。cle

4、ar;y=input(Input Fahrenheit temperature：);x=f2c(y) 輸出情況為：輸出情況為：Input Fahrenheit temperature：70c = 21.1111x = 21.11112021-12-1673.1.2 M文件的建立與打開文件的建立與打開 M文件是一個文本文件，它可以用任何編輯程序來建立和編輯，而一般常文件是一個文本文件，它可以用任何編輯程序來建立和編輯，而一般常用且最為方便的是使用用且最為方便的是使用MATLAB提供的文本編輯器。提供的文本編輯器。1建立新的建立新的M文件文件 建立新的建立新的M文件，啟動文件，啟動MATLAB文本

5、編輯器有文本編輯器有3種方法：種方法： (1) 菜單操作菜單操作: 從從MATLAB主窗口的主窗口的File菜單中選擇菜單中選擇New菜單項，再選擇菜單項，再選擇M-file命令，屏幕上將出現命令，屏幕上將出現MATLAB 文本編輯器窗口。文本編輯器窗口。 (2) 命令操作命令操作: 在在MATLAB命令窗口輸入命令命令窗口輸入命令edit，啟動，啟動MATLAB文本編輯器文本編輯器后，輸入后，輸入M文件的內容并存盤。文件的內容并存盤。 (3) 命令按鈕操作命令按鈕操作: 單擊單擊MATLAB主窗口工具欄上的主窗口工具欄上的New M-File命令按鈕，啟命令按鈕，啟動動MATLAB文本編輯器

6、后，輸入文本編輯器后，輸入M文件的內容并存盤。文件的內容并存盤。2021-12-1682打開已有的打開已有的M文件文件 打開已有的打開已有的M文件，也有文件，也有3種方法：種方法： (1) 菜單操作菜單操作:從從MATLAB主窗口的主窗口的File菜單中選擇菜單中選擇Open命令，則屏幕出現命令，則屏幕出現Open對話框，在對話框，在Open對話框中選中所需打開的對話框中選中所需打開的M文件。在文檔窗口可以對文件。在文檔窗口可以對打開的打開的M文件進行編輯修改，編輯完成后，將文件進行編輯修改，編輯完成后，將M文件存盤。文件存盤。 (2) 命令操作命令操作:在在MATLAB命令窗口輸入命令：命令

7、窗口輸入命令：edit 文件名，則打開指定的文件名，則打開指定的M文文件。件。 (3) 命令按鈕操作命令按鈕操作:單擊單擊MATLAB主窗口工具欄上的主窗口工具欄上的Open File命令按鈕，再從命令按鈕，再從彈出的對話框中選擇所需打開的彈出的對話框中選擇所需打開的M文件。文件。2021-12-1693.2 程序控制結構程序控制結構3.2.1 順序結構順序結構1數據的輸入數據的輸入 從鍵盤輸入數據，則可以使用從鍵盤輸入數據，則可以使用input函數來進行，該函數的調用格式為：函數來進行，該函數的調用格式為： A=input(提示信息，選項提示信息，選項)； 其中提示信息為一個字符串，用于提示

8、用戶輸入什么樣的數據。其中提示信息為一個字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數據。 如果在如果在input函數調用時采用函數調用時采用s選項，則允許用戶輸入一個字符串。例如，選項，則允許用戶輸入一個字符串。例如，想輸入一個人的姓名，可采用命令：想輸入一個人的姓名，可采用命令： xm=input(Whats your name?,s);2021-12-16102數據的輸出數據的輸出 MATLAB提供的命令窗口輸出函數主要有提供的命令窗口輸出函數主要有disp函數，其調用格式為函數，其調用格式為 disp(輸出項輸出項) 其中輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。其中輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。

9、2021-12-1611 例例3-2 輸入輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。的值，并將它們的值互換后輸出。 程序如下：程序如下： x=input(Input x please.); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y);2021-12-1612例例3-3 求一元二次方程求一元二次方程ax2 +bx+c=0的根。的根。程序如下：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);

10、disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);2021-12-16133程序的暫停程序的暫停 暫停程序的執行可以使用暫停程序的執行可以使用pause函數，其調用格式為：函數，其調用格式為： pause(n) %延遲延遲n秒秒 pause %省略延遲時間，直接使用，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后省略延遲時間，直接使用，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續執行。程序繼續執行。 若要強行中止程序的運行可使用如下命令：若要強行中止程序的運行可使用如下命令： Ctrl+C2021-12-16143.2.2 選擇結構選擇結構1if語句語句 在在MATLAB中，中，if

11、語句有語句有3種格式。種格式。 (1) 單分支單分支if語句：語句： if 條件條件 語句組語句組 end 當條件成立時，則執行語句組，執行完之后繼續執行當條件成立時，則執行語句組，執行完之后繼續執行if語句的后繼語句，語句的后繼語句，若條件不成立，則直接執行若條件不成立，則直接執行if語句的后繼語句。語句的后繼語句。2021-12-1615 (2) 雙分支雙分支if語句：語句： if 條件條件 語句組語句組1 else 語句組語句組2 end 當條件成立時，執行語句組當條件成立時，執行語句組1，否則執行語句組，否則執行語句組2，語句組，語句組1或語句組或語句組2執行執行后，再執行后，再執行i

12、f語句的后繼語句。語句的后繼語句。2021-12-1616 例例3-4 計算分段函數的值。計算分段函數的值。 程序如下：程序如下：x=input(請輸入請輸入x的值的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(abs(c)-abs(0); else disp(c); end2021-12-16192switch語句語句 switch語句根據表達式的取值不同，分別執行不同的語句，其語句格式為：語句根據表達式的取值不同，分別執行不同的語句，其語句格式為： switch 表達式表達式 case 表達式表達式1 語句組語句組1 case 表達式表達式2 語句

13、組語句組2 case 表達式表達式m 語句組語句組m otherwise 語句組語句組n end 當表達式的值等于表達式當表達式的值等于表達式1的的值時，執行語句組值時，執行語句組1，當表達式，當表達式的值等于表達式的值等于表達式2的值時，執行的值時，執行語句組語句組2，當表達式的值等，當表達式的值等于表達式于表達式m的值時，執行語句的值時，執行語句組組m，當表達式的值不等于，當表達式的值不等于case所列的表達式的值時，執行語所列的表達式的值時，執行語句組句組n。當任意一個分支的語句。當任意一個分支的語句執行完后，直接執行執行完后，直接執行switch語句語句的下一句。的下一句。2021-1

14、2-1620例例3-6 某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用商品價格用price來來表示表示)： price200 沒有折扣沒有折扣 200price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1000price2500 8%折扣折扣 2500price sans = 39 48 57 662021-12-16292while語句語句 while語句的一般格式為：語句的一般格式為： while (條件條件) 循環體語句循環體語句 end 其執行過程為：若條件成立，則執行循環體語句，執行后再判斷條件是否其執行過

15、程為：若條件成立，則執行循環體語句，執行后再判斷條件是否成立，如果不成立則跳出循環。成立，如果不成立則跳出循環。2021-12-1630 例例3-11 從鍵盤輸入若干個數，當輸入從鍵盤輸入若干個數，當輸入0時結束輸入，求這些數的平均值和它們時結束輸入，求這些數的平均值和它們之和。之和。程序如下：程序如下：Sum=0;Cnt=0;Val=input(Enter a number (end in 0):);while (Val=0) Sum=Sum+Val; Cnt=Cnt+1; Val=input(Enter a number (end in 0):);endif (Cnt 0) Sum Mea

16、n=Sum/Cntend2021-12-16313break語句和語句和continue語句語句 與循環結構相關的語句還有與循環結構相關的語句還有break語句和語句和continue語句。它們一般與語句。它們一般與if語句語句配合使用。配合使用。 break語句用于終止循環的執行。當在循環體內執行到該語句時，程序將語句用于終止循環的執行。當在循環體內執行到該語句時，程序將跳出循環，繼續執行循環語句的下一語句。跳出循環，繼續執行循環語句的下一語句。 continue語句控制跳過循環體中的某些語句。當在循環體內執行到該語句語句控制跳過循環體中的某些語句。當在循環體內執行到該語句時，程序將跳過循環

17、體中所有剩下的語句，繼續下一次循環。時，程序將跳過循環體中所有剩下的語句，繼續下一次循環。2021-12-1632例例3-12 求求100，200之間第一個能被之間第一個能被21整除的整數。整除的整數。程序如下：程序如下：for n=100:200if rem(n,21)=0 continueendbreakendn2021-12-16334循環的嵌套循環的嵌套 如果一個循環結構的循環體又包括一個循環結構，就稱為循環的嵌套，或如果一個循環結構的循環體又包括一個循環結構，就稱為循環的嵌套，或稱為多重循環結構。稱為多重循環結構。 例例3-13 若一個數等于它的各個真因子之和，則稱該數為完數，如若一

18、個數等于它的各個真因子之和，則稱該數為完數，如6=1+2+3，所，所以以6是完數。求是完數。求1,500之間的全部完數。之間的全部完數。for m=1:500 s=0; for k=1:m/2 if rem(m,k)=0 s=s+k; end end if m=s disp(m); endend2021-12-1634 3.3 函數文件函數文件3.3.1 函數文件的基本結構函數文件的基本結構 函數文件由函數文件由function語句引導，其基本結構為：語句引導，其基本結構為： function 輸出形參表輸出形參表=函數名函數名(輸入形參表輸入形參表) 注釋說明部分注釋說明部分(不能有空行不能

19、有空行) 函數體語句函數體語句 其中以其中以function開頭的一行為引導行，表示該開頭的一行為引導行，表示該M文件是一個函數文件。文件是一個函數文件。 函數名的命名規則與變量名相同，由字母開頭，包括字母、數字、下劃函數名的命名規則與變量名相同，由字母開頭，包括字母、數字、下劃線，變量的長度不能超過系統函數線，變量的長度不能超過系統函數namelengthmax 所規定的值所規定的值(63)。名字不能與。名字不能與MATLAB預留關鍵字同（用預留關鍵字同（用iskeyword可列出所可列出所有的關鍵字）有的關鍵字） 輸入形參為函數的輸入參數，輸出形參為函數的輸出參數。當輸出形參輸入形參為函數

20、的輸入參數，輸出形參為函數的輸出參數。當輸出形參多于一個時，則應該用方括號括起來。多于一個時，則應該用方括號括起來。2021-12-1635 例例3-14 編寫函數文件求半徑為編寫函數文件求半徑為r的圓的面積和周長。的圓的面積和周長。 函數文件如下：函數文件如下： function s,p=fcircle(r)%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r%r 圓半徑圓半徑%s 圓面積圓面積%p 圓周長圓周長%2006年年3月月15日編日編s=pi*r*r;p=2*pi*r;2021-12-16363.3.2 函數

21、調用函數調用 函數調用的一般格式是：函數調用的一般格式是： 輸出實參表輸出實參表=函數名函數名(輸入實參表輸入實參表) 要注意的是，函數調用時各實參出現的順序、個數，應與函數定義時形參要注意的是，函數調用時各實參出現的順序、個數，應與函數定義時形參的順序、個數一致，否則會出錯。的順序、個數一致，否則會出錯。 函數調用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實現參數傳遞，然后再執函數調用時，先將實參傳遞給相應的形參，從而實現參數傳遞，然后再執行函數的功能。行函數的功能。2021-12-1637 例例3-15 利用函數文件，實現直角坐標利用函數文件，實現直角坐標(x,y)與極坐標與極坐標(,)之間的轉換

22、。之間的轉換。 函數文件函數文件tran.m：function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x); 調用調用tran.m的命令文件的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe 在在MATLAB中，函數可以嵌套調用，即一個函數可以調用別的函數，甚中，函數可以嵌套調用，即一個函數可以調用別的函數，甚至調用它自身。至調用它自身。 一個函數調用它自身稱為函數的遞歸調用。一個函數調用它自身稱為函數的遞

23、歸調用。2021-12-1638 上面問題也可以在如下上面問題也可以在如下test.m函數文件里調用子程序：函數文件里調用子程序：function rho,the=testx=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rho;the; function rho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);2021-12-1639 例例3-16 利用函數的遞歸調用，求利用函數的遞歸調用，求n！。！。 n!本身就是以遞歸的形式定義的：本身就是以遞歸的形

24、式定義的： 顯然，求顯然，求n!需要求需要求(n-1)!，這時可采用遞歸調用。遞歸調用函數文件，這時可采用遞歸調用。遞歸調用函數文件factor.m如如下：下：function f=factor(n)if n=1 f=1;else f=factor(n-1)*n; %遞歸調用求遞歸調用求(n-1)!end2021-12-16403.3.3 函數參數的可調性函數參數的可調性 在調用函數時，在調用函數時，MATLAB用兩個永久變量用兩個永久變量nargin和和nargout分別記錄調用分別記錄調用該函數時的輸入實參和輸出實參的個數。只要在函數文件中包含這兩個變量，該函數時的輸入實參和輸出實參的個數

25、。只要在函數文件中包含這兩個變量，就可以準確地知道該函數文件被調用時的輸入輸出參數個數，從而決定函數就可以準確地知道該函數文件被調用時的輸入輸出參數個數，從而決定函數如何進行處理。如何進行處理。2021-12-1641 例例3-17 nargin用法示例。用法示例。 函數文件函數文件examp.m：function fout=examp (a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2;end 命令文件命令文件mydemo.m：x=1:3;y=1;2;3;examp(x)examp

26、(x,y)examp(x,y,3)2021-12-16423.3.4 全局變量與局部變量全局變量與局部變量 全局變量用全局變量用global命令定義，格式為：命令定義，格式為： global 變量名變量名例例3-18 全局變量應用示例。全局變量應用示例。 先建立函數文件先建立函數文件wadd.m，該函數將輸入的參數加權相加。，該函數將輸入的參數加權相加。function f=wadd(x,y)global ALPHA BETAf=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中輸入：在命令窗口中輸入：global ALPHA BETAALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)2021-1

27、2-16433.4 程序舉例程序舉例例例3-19 猜數游戲。首先由計算機產生猜數游戲。首先由計算機產生1,100之間的隨機整數，然后由用戶猜測之間的隨機整數，然后由用戶猜測所產生的隨機數。根據用戶猜測的情況給出不同提示，如猜測的數大于產生所產生的隨機數。根據用戶猜測的情況給出不同提示，如猜測的數大于產生的數，則顯示的數，則顯示“High”，小于則顯示，小于則顯示“Low”，等于則顯示，等于則顯示“You won”，同時，同時退出游戲。用戶最多可以猜退出游戲。用戶最多可以猜7次。次。2021-12-1644猜數游戲源代碼x=fix(1+rand(1)*(100-1); for i=1:7 y=i

28、nput(請輸入你猜的數：請輸入你猜的數：); if y=x disp(You won) break; elseif yx disp(high) if i=7 disp(Game over!); end endend2021-12-1645例例3-20 Fibonacci數列定義如下：數列定義如下：f1=1f2=1fn=fn-1+fn-2 (n2)求求Fibonacci數列的第數列的第20項。項。2021-12-1646Fibonacci數列源程序數列源程序1：fibo_1.mfunction fn=fibo_1(n)if n=1 fn=1;elseif n=2 fn=1;else fn=fibo_1(n-1)+fibo_1(n-2);end2021-12-1647Fibonacci數列源程序數列源程序1：fibo_2.mfunction fn=fibo_2(n)fn(1)=1;fn(2)=1;for i=3:n fn(i)=fn(i-1)+fn(i-2);end2021-12-1648Fibonacci數列求解主程序：數列求解主程序：Fibo_test.mn=input(請輸入要求的Fibonacci數列的項（n2）：);fn_1=fibo_1