1、第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 第3章 MATLAB 3.1 M 3.2 程序控制結構 3.3 函數及函數文件 3.4 Matlab的文件操作的文件操作 3.5 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.1 M文件文件 3.1.1 M文件概述文件概述 用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。 M文件可以根據調用方式的不同分為兩類：文件可以根據調用方式的不同分為兩類： 命令文件(Script File) 函數文件(Function F

2、ile) Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-1 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c。 程序1： 首先建立命令文件并以文件名f2c.m存盤。 clear;%清除工作空間中的變量清除工作空間中的變量 f=input(Input Fahrenheit temperature：); c=5*(f-32)/9 然后在MATLAB的命令窗口中輸入f2c,將會執行該 命令文件，執行情況為： Input Fahrenheit temperature：73 c= 22.7778 Xi

3、amen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 程序2： 首先建立函數文件ftoc.m。 function c=ftoc(f) y=input(Input Fahrenheit temperature：); c=5*(f-32)/9; 然后在MATLAB的命令窗口調用該函數文件。 clear; y=input(Input Fahrenheit temperature：); x=ftoc(y) 輸出情況為： Input Fahrenheit temperature：70 c= 21.1111 x= 21.1111

4、Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.1.2 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MATLAB提供的 文本編輯器。 1建立新的建立新的M文件文件 2. 打開已有的M文件 菜單 工具按鈕 下面兩條命令可直接在命令行中輸入 edit/edit open Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Cal

5、culation 3.2 程序控制結構 3.2.1 順序結構 1數據的鍵盤輸入數據的鍵盤輸入 reply=input(string)； reply=input(string,s); 2數據的輸出數據的輸出 disp(expression) %從鍵盤鍵入數值、已存在的變量或表達式，從鍵盤鍵入數值、已存在的變量或表達式， 賦值給變量reply 鍵入的內容作為字符串 顯示表達式的值 4. 格式化輸入和輸出數據 sscanf 和fprintf 函數 textread 函數 5程序的暫停程序的暫停 pause(延遲秒數延遲秒數) pause 程序的終止 Ctrl+C命令命令 Xiamen Univers

6、ity 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-2 輸入x,y的值，并將它們的值互換后輸出。 程序如下： str= Input x please.; x=input(str); y=input(Input y please.); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y); Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-3 求一元二次方程a*x2 +b*x+c=0的根。的根。 程序如下： a=input(a=?); b

7、=input(b=?); c=input(c=?); d=b*b-4*a*c; x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a); disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2); Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.2.2 選擇結構 1if語句語句 在MATLAB中，if語句有3種格式。 (1) 單分支if語句： if 條件 語句組 end (2) 雙分支if語句： if 條件 語句組1 else 語句組2 (3) 多分支if語句： i

8、f 條件1 語句組1 elseif 條件2 語句組2 elseif 條件m 語句組m else 語句組n end end Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-4 計算分段函數的值。 程序如下： x=input(請輸入x的值:); if x=A else disp(c); end Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 2switch語句語句 switch語句根據表達式的取值不同，分別執行不同的語語句

9、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 switch_expr case case_expr statement,.,statement case case_expr1,case_expr2,case_expr3,. statement,.,statement . otherwise statement,.,statement end (1) switch_expr is a scalar(標量標量) or a string (2) case_expr is a scalar, a string or a cell array Xiamen Universit

10、y 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 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(商品價格用price來表示)： price100 沒有折扣 100price500 3%折扣折扣 500price1000 5%折扣折扣 1000price2500 8%折扣折扣 2500price 0) sum mean=sum/cnt end Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3break語句和語句和continue語句語句 與循環

11、結構相關的語句還有break語句和continue 語句。它們一般與if語句配合使用。 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時，程序將跳過循環體 中所有剩下的語句，繼續下一次循環。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-12 求100，200之間第一個能被21整除的整數。 程序如下： for n=100:200 if rem(n,21)=0

12、continue end break end n Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 4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，或稱為多重循環結構。 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 6=1+2+3，所以，所以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); e

13、nd end Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 錯誤處理 lasterr/lasterror 最后一個錯誤信息 Lastwarn 最后一個警告信息 error 顯示錯誤信息 warning 顯示警告信息 errordlg-Error Dialog warndlg-Warning Dialog Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3 函數文件 函數的類型： built-in functions 內

14、建函數，如sin M- Subfunctions 子函數 inline function object 內聯函數對象 Private Functions 私人函數 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.1 函數文件的基本結構 函數文件由function語句引導，其基本結構為： function 輸出形參表=函數名(輸入形參表) 注釋說明部分 函數體語句 其中以function開頭的一行為引導行，表示該M文件是 一個函數文件。函數名的命名規則與變量名相同。輸入形 參為函數的輸入參數，輸出形參為

15、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。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-14 編寫函數文件求半徑為r的圓的面積和周長。 函數文件如下： function s,p=fcircle(r) %FCIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r %r %s %p 圓半徑 圓面積 圓周長 %2004年7月30日編 r=input(input the circles radius:); s=pi*r*

16、r p=2*pi*r Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.2 函數調用 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，然后再執行函數的功能。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-15 利用函數文

17、件，實現直角坐標(x,y)與極坐標(,) 之間的轉換。 函數文件tran.m： function rho,theta=tran(x,y) %. rho=sqrt(x*x+y*y); theta=atan(y/x); 調用tran.m的命令文件main1.m： x=input(Please input x=:); y=input(Please input y=:); rho,theta=tran(x,y); rho theta Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 在MATLAB中，函數可以嵌套調用，

18、即一個函數可以 調用別的函數，甚至調用它自身。一個函數調用它自身稱 為函數的遞歸調用。 例3-16 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式定義的： 顯然，求n!需要求(n-1)!，這時可采用遞歸調用。遞歸調用函 數文件factor.m如下： function f=factor(n) if n如輸入factor(5) Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.3 全局變量與局部變量 每個函數都有自己的工作區，它的內部變量對外是不 可見的，它也不能使用外部

19、變量，除非定義全局變量。 全局變量用global命令定義，格式為： global 變量名1 變量名2 例3-18 全局變量應用示例。 先建立函數文件wadd.m，該函數將輸入的參數加權相加。 function f=wadd(x,y) global ALPHA BETA f=ALPHA*x+BETA*y; 在命令窗口中輸入： global ALPHA BETA ALPHA=1; BETA=2; s=wadd(1,2) Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.4 函數參數的可調性 在調用函數時，M

20、ATLAB用兩個永久 變量nargin和nargout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，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。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例3-17 nargin用法示例。用法示例。 函數文件examp.m： function fout=charray(a,b,c) if nargin=1 fout=a; elseif nargin=2 fout=a+b; elseif nar

21、gin=3 fout=(a*b*c)/2; end 命令文件mydemo.m： ？ x=1:3; y=1;2;3; examp(x) examp(x,y) examp(x,y,3) see varargin，varargout Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation function x0, y0 = myplot(x, y, npts, angle, subdiv) % MYPLOT Plot a function. % MYPLOT(x, y, npts, angle, subdiv) % The

22、 first two input arguments are % required; the other three have default values. . if nargin 5, subdiv = 20; end if nargin 4, angle = 10; end if nargin 3, npts = 25; end . if nargout = 0 plot(x, y) else x0 = x; y0 = y; end Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.5 Subfu

23、nctions 建立一個函數newstats求向量的平均值和中心值 function avg,med = newstats(u)% Primary function % NEWSTATS Find mean and median with internal functions. n = length(u); avg = mean(u,n); med = median(u,n); function a = mean(v,n) % Calculate average. a = sum(v)/n; function m = median(v,n) % Calculate median. w = so

24、rt(v); if rem(n,2) = 1 m = w(n+1)/2); else m = (w(n/2)+w(n/2+1)/2; end % Subfunction % Subfunction Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.6 Inline function objects f = inline(expr) f = inline(expr,arg1,arg2,.) f = inline(expr,n) 調用 y=f(arg1,arg2,) 其它 argnames(f) formu

25、la(f)/char(f) Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.7 Private functions 在某目錄下建立一個private子目錄，則private目錄 下的函數為私有函數，它只對private目錄的上一 級目錄下的函數可見。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.8 function_handle () handle = functionname A function ha

26、ndle captures all the information about a function that MATLAB needs to execute that function. Typically, a function handle is passed in an argument list（參數列） to other functions. f = functions(funhandle) fhandle = str2func(str) s = func2str(fhandle) 返回函數信息 串到函數句柄 函數句柄到串 Xiamen University 第三章matlab程序

27、設計 Matlab and Engineering Calculation Anonymous Function fhandle = (arglist) expr sqr = (x) x.2; sumAxBy = (x, y) (A*x + B*y); t = () datestr(now); Arrays of Anonymous Functions A = (x)x.2, (y)y+10, (x,y)x.2+y+10 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.9 Evaluate a fun

28、ction 直接調用 y1,y2,. = functionname(x1,.,xn) yinlinefunctionobject(x1,.,xn) 使用feval函數 y1,y2,. = feval(fhandle,x1,.,xn) y1,y2,. = feval(functionname,x1,.,xn) y = feval(inline, x1,.,xn) Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 符號對象(函數) f=sym(expression) y=subs(f,var,expression)

29、 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.3.10 函數極值和零點 fminbnd 非線性函數在某區間中極小值 x = fminbnd(fun,x1,x2) x,fval = fminbnd(fun,x1,x2) fzero 單變量函數的零點 x = fzero(fun,x0) x,fval = fzero(fun,x0) fminsearch 求多元函數極值點 x = fminsearch(fun,x0) x,fval = fminsearch(fun,x0) 以上求極值和零點的調用格式是怎樣的

30、？ Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.4 Matlab的文件操作的文件操作 save load 3.4.1 文件的打開 fopen函數的調用格式為：函數的調用格式為： fid= fopen(文件名，打開方式文件名，打開方式) 其中文件名用字符串形式，表示待打開的數據文件。 常見的打開方式有： r表示對打開的文件讀數據，表示對打開的文件讀數據， w表示對打開的文件寫數據，表示對打開的文件寫數據， a表示在打開的文件末尾添加數據。表示在打開的文件末尾添加數據。 fid為文件標識為文件標識( .

31、)，用來標識該數據文，用來標識該數據文 件，其他函數可以利用它對該數據文件進行操作。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.4.2 文件的關閉 文件在進行完讀、寫等操作后，應及時關閉。關閉文件用 fclose函數，調用格式為：函數，調用格式為： sta=fclose(fid) 該函數關閉fid所表示的文件。sta表示關閉文件操作的返 回代碼，若關閉成功，返回0，否則返回1。 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calcul

32、ation 3.4.3 二進制文件的讀寫操作 1讀二進制文件讀二進制文件 fread 函數可以讀取二進制文件的數據，并將數據存入矩陣。 其調用格式為： A,COUNT=fread(fid,size, precision) 其中A用于存放讀取的數據，COUNT返回所讀取的數據元素 個數，fid為文件句柄，size為可選項，若不選用則讀取整個文 件內容，若選用則它的值可以是下列值： (1) N表示讀取表示讀取 N個元素到一個列向量。個元素到一個列向量。 (2) Inf表示讀取整個文件。表示讀取整個文件。 (3) M,N表示讀數據到表示讀數據到MN的矩陣中，數據按列存放。的矩陣中，數據按列存放。 p

33、recision代表讀寫數據的類型代表讀寫數據的類型 Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 2寫二進制文件寫二進制文件 fwrite 函數按照指定的數據類型將矩陣中的元素寫入到文 件中。其調用格式為： COUNT=fwrite (fid, A, precision) 其中COUNT返回所寫的數據元素個數，fid為文件句柄， A用來存放寫入文件的數據，用來存放寫入文件的數據，precision用于控制所寫數據用于控制所寫數據 的類型，其形式與fread函數相同。 Xiamen University 第

34、三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 例4-1 建立一數據文件magic5.dat，用于存放5階魔方陣。 程序如下： fid=fopen(magic5.dat,w); cnt=fwrite(fid,magic(5),int32); fclose(fid); Xiamen University 第三章matlab程序設計 Matlab and Engineering Calculation 3.4.3 文本文件的讀寫操作 1讀文本文件讀文本文件 fscanf 函數的調用格式為： A,COUNT= fscanf (fid, format, size) 其中A用以存放讀取的數據，COUNT返回所讀取的數據 元素個數。fid為文件句柄。format用以控制讀取的數據格 式，由%加上格式符組成，常見的格式符有d，f，c，s。 size