第3讲 MATLAB程序设计

2．打开已有的M文件 打开已有的M文件，也有3种方法： (1) 菜单操作。 从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命 令，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框 中选中所需打开的M文件。 (2) 命令操作。 在MATLAB命令窗口输入命令：edit 文件名 (3) 命令按钮操作。 单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命 令按钮。
3.2.3 switch-case 结构 switch ex case test1 命令组1； case test2 命令组2； otherwise 命令组3； end
注：case 后面的值可以是 标量，字符串，单元数组。 为单元数组时，MATLAB 把ex的值和单元数组的每 一个元素做比较，只要有 一个元素匹配就执行对应 的命令组。
例：3.3.2 利用函数的递归调用，求n！。 递归调用函数文件factor.m如下： function f=factor(n) if n<=1 f=1; else f=factor(n-1)*n; %递归调用求(n-1)! end
输入输出参数个数的可调性
在调用函数时，可用函数nargin和 nargout获取调用该函数时的输入实参 和输出实参的个数。 只要在函数文件中包含这两个变量，就 可以准确地知道该函数文件被调用时 的输入输出参数个数，从而决定函数 如何进行处理。
3.3 函数文件
函数文件的特点 (1)函数文件的第1行总是以“function”引导的函数声明行， 该行罗列出输入形参和输出变量，输入形参和输出变量数 量无限制，也可以都没有，其它部分的机构与命令文件相 同 (2) 函数文件运行时，所有产生的变量都存放到一个临时的 工作空间中，该函数文件结束运行时，该临时工作空间被 清除，这个临时工作空间成为该函数的工作空间。 (3) 一般情况下，函数文件名和该文件中的主函数同名，若 不一致，MATLAB将以函数文件名为准。
例3.3.3 nargin用法示例。 函数文件 charray.m： function fout=charray(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:mydemo.m： x=[1:3]; y=[1;2;3]; charray(x) charray(x,y') charray(x,y,3)
3.2 程序控制语句
3.2.1 for 循环结构 for x=array 循环体； end 说明：x是循环变量，for 语句和end之间是循环体，循环次 数由数组array的列数指定。 注： 1.循环不会因为在循环体内对循环变量的改变而结束 2.为使代码高效，应尽量提高代码的向量化程度，避免使 用循环结构
局部变量和全局变量 (1) 局部变量产生于相应函数的运行过程中， 存在于相应函数执行时的工作空间中，其 影响范围也仅限于该函数本身 (2)全局变量是在所有的工作空间中都可以访 问的变量，并且必须在使用前用globel定义
例3.3.4 全局变量应用示例。 先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。 function f=wadd(x,y) global ALPHA BETA f=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中输入： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(1,2)
例3.2.1：for n=10:-1:1 n=100 end 例3.2.2: for n=[2,1.1,3.2,5] n n=10 end 例3.2.3 for n=magic(3) n end
例3.2.4 比较下列两个程序结果
1. a=magic(1000); s=0; t=cputime; for n=1:1000 for m=1:1000 s=s+a(n,m); end end t=cputime-t
函数文件的调用 格式是： [输出实参表]=函数名(输入实参表)
例3.3.1利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(ρ,θ)之间的转换。 函数文件tran.m： function [rho,theta]=tran(x,y) rho=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x); 调用tran.m的命令文件main1.m： clear x=input('Please input x=:'); y=input('Please input y=:'); [rho,theta]=tran(x,y); rho theta 在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数， 甚至调用它自身。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。
例: switch ‘a’ case ‘d’ disp(‘case 1’) case {‘a’,’b’} disp(‘case 2’); case {‘a’,’c’} disp(‘case 3’) end
3.2.4 try-catch 结构 try 命令组1； catch 命令组2； end
注： 1.命令组1总被执行，执行 时若有错，才执行命令组2
当一个函数调用发生时， MATLAB先对函
数的每一个局部变量进行分析，确定函数 的哪些局部变量进行了修改。
如果函数修改了这个局部变量的值，将会复制 对应实参 生成一个副本，然后把它们传递给函数。 如果函数没有修改这个局部变量的值，它将不会对此参 数进行复制，而是简单地指向程序外面的外面的变量.
函数文件示例： function [s,p]=fcircle(r) %fcircle calculate the area and perimeter of a circle of radii r %r radii %s area %p perimeter
%2008-8-8
s=pi*r*r; p=2*pi*r;
2. a=magic(1000); t=cputime ; s=sum(sum(a)); t=cputime-t
3.2.2 while 循环结构 格式: while表达式 循环体； end 说明：若表达式的值为逻辑真(非零)，则执行循环 体，直到 表达式的值为假，就结束循环。 注： 1.一般情况下，表达式的值都是标量值，但是 MATLAB允许 它为一个数组，此时只有当该数组元素均为真时， MATLAB才会执行循环体 2.如while指令后的表达式为空数组，MATLAB认为表达式的 值为假，而不执行循环体。
2.可调用lasterr函数查询出 错原因，如果函数lasterr的 运行结果是一个空字符串， 表明命令组1执行正确
3. 当执行命令组2时又出错， MATLAB将终止该结构。
例：clear; N=4;A=magic(3); try A_N=A(N,:); catch A_end=A(end,:); end lasterr
3.1.2 M文件的建立与打开
M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序 来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用 MATLAB提供的文本编辑器。 1．启动MATLAB文本编辑器有3种方法： (1) 菜单操作。 从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项， 再选择M-file命令。 (2) 命令操作。 在MATLAB命令窗口输入命令edit， (3) 命令按钮操作。 单击MATLAB主窗口工具栏上的New M-File命令 按钮。
第3讲MATLAB程序设计 3.1 脚本文件 3.2 程序控制语句 3.3函数文件 3.4程序调试
3.1 脚本文件
3.1.1 M文件概述 用MATLAB语言编写的程序，称为M 文件。M文件分为两类： 1. 脚本文件(Script File) 2. 函数文件(Function File)。
脚本文件的特点 1.是一串按用户意图排列而成的MATLAB指 令集； 2. 脚本文件运行后，所产生的变量都驻留 在MATLAB工作空间中。故一般脚本文件 的正文部分都以clear命令开头，已清空当 前的工作空间。
脚本文件的结构 (1)在线帮文本(help text): 以%开头的注释行, 它包含对对本文件的功能的简要描述，供 lookfor关键字查询和help在线帮助使用。 (2)编写和修改记录: 与在线帮助文本相隔一 个空行，以%开头，记录该文件的作者和日 期，版本记录。 (3) 文件体，与前面注释部分以空行相隔， 为脚本文件的主体内容。
命令文件示例： % Fahrenheit temperature to Celsius temperature % f: Fahrenheit temperature % c: Celsius temperature %c : written by xxx, version: 1.1 clear; %清除工作空间中的变量 f=input('Input Fahrenheit temperature：'); c=5*(f-32)/9
全局变量占用的是全局内存，传递时不做
复制，故全局变量尤其适用于在许多函数 分享大容量数据。
内联函数 格式：g = inline(‘expr’,’arg1’,’arg2’,...) 例：f=inline(‘x^2’,’x’) f(0.4)
MATLAB 中的按值传递机制
例:sample.m的内容: function out = sample(a, b) fprintf('In Sample: a = %f, b = %f %f\n',a,b); a = b(1) + 2*a; b = a .* b; out = a + b(1); fprintf('In Sample: a = %f, b = %f %f \n',a,b); 下面是调用这个函数的命令文件：test_sample.m a = 2; b = [6 4]; fprintf('Before sample: a = %f, b = %f %f\n', a, b); out = sample(a, b); fprintf('After sample: a = %f, b = %f %f\n',a,b); fprintf('After sample: out = %f \n', out); 当这个程序被执行将产生如下的结果： >> test_sample Before sample: a = 2.000000, b = 6.000000 4.000000 In Sample: a = 2.000000, b = 6.000000 4.000000 In Sample: a = 10.000000, b = 60.000000 40.000000 After sample: a = 2.000000, b = 6.000000 4.000000 After sample: out