1、第3章MATLAB程序設計 【本章學習目標】 掌握建立和執行M文件的方法。 掌握利用if語句、switch語句實現選擇結構的方法。 掌握利用for語句、while語句實現循環結構的方法。 熟悉利用向量運算來代替循環操作的方法。 掌握定義和調用MATLAB函數的方法。3.1 M文件 交互式的命令執行方式 M文件的程序執行方式3.1.1 M文件的建立與打開1建立新的M文件（1）命令按鈕操作。（2）菜單操作。（3）命令操作。2打開已有的M文件 3.1.2 M文件的分類M文件可以根據調用方式的不同分為兩類：命令文件（Script File）和函數文件（Function File）。（1）命令文件沒有輸

2、入參數，也不返回輸出參數，而函數文件可以帶輸入參數，也可返回輸出參數。（2）命令文件對MATLAB工作空間中的變量進行操作，文件中所有命令的執行結果也完全返回到工作空間中，而函數文件中定義的變量為局部變量，當函數文件執行完畢時，這些變量被清除。（3）命令文件可以直接運行，在MATLAB命令窗口輸入命令文件的名字，就會順序執行命令文件中的命令，而函數文件不能直接運行，而要以函數調用的方式來調用它。【例3.1】建立一個M文件，其功能是：用兩個實變量R、M生成復變量RM，然后運行該M文件。程序1：建立一個命令文件。建立命令文件setcomp.mclear;R=1,2,3;4,5,6;M=11,12,

3、13;14,15,16;RM=R+i*M然后在MATLAB的命令窗口中輸入setcomp，將會執行該命令文件，輸出為RM = 1.0000 +11.0000i 2.0000 +12.0000i 3.0000 +13.0000i 4.0000 +14.0000i 5.0000 +15.0000i 6.0000 +16.0000i3.2 程序控制結構3.2.1 順序結構順序結構是指按照程序中語句的排列順序依次執行，一般涉及數據的輸入、數據的計算或處理、數據的輸出等內容。1數據的輸入從鍵盤輸入數據，則可以使用input函數來進行，該函數的調用格式為A=input（提示信息，選項）；其中，“提示信息”

4、為一個字符串，用于提示用戶輸入什么樣的數據。例如，從鍵盤輸入A矩陣，可以采用下面的命令來完成：A=input（輸入A矩陣:);如果在input函數調用時采用s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：xm=input（Whats your name?,s);2數據的輸出MATLAB提供的命令窗口輸出函數主要有disp函數，其調用格式為disp（輸出項）其中，輸出項既可以為字符串，也可以為矩陣。例如：A=Hello,World!;disp（A)【例3.2】求一元二次方程ax2 + bx+ c = 0的根。由于MATLAB能進行復數運算，所以不需要判斷方程的判別式，而直

5、接根據求根公式求根。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);disp(x1=,num2str(x(1),x2=,num2str(x(2);3程序的暫停當程序運行時，為了查看程序的中間結果或者觀看輸出的圖形，有時需要暫停程序的執行。這時可以使用pause函數，其調用格式為pause（延遲秒數)如果省略延遲時間，則將暫停程序，直到用戶按任一鍵后程序繼續執行。若要強行中止程序的運行可使用Ctrl+C組合鍵。3.2.2 選擇結構選擇結構是根據給定的條件成立

6、或不成立，分別執行不同的語句。1if語句（1）單分支if語句：if 條件 語句塊end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，若條件不成立，則直接執行if語句的后繼語句。（2）雙分支if語句：if 條件 語句塊1else 語句塊2end當條件成立時，執行語句組1，否則執行語句組2，語句組1或語句組2執行后，再執行if語句的后繼語句。【例3.3】計算分段函數 ：程序如下：x=input(請輸入x的值:);if x=A & c=a& c=0& c=9 disp(str2num(c)2);else disp(c);end2switch語句switch

7、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 case 結果表1 語句塊1 case 結果表2 語句塊2 case 結果表n 語句塊n otherwise 語句塊n+1 end 圖2.3 switch語句的執行過程switch子句后面的表達式應為一個標量或一個字符串，case子句后面的結果不僅可以為一個標量或一個字符串，而且還可以為一個將多個結果用大括號括起來的單元數據（Cell）。如果case子句后面的結果為一個單元數據，則表達式的值等于該單元數據中的某個元素時，執行相應的語句組。 【例3.5】將例3.4改用switch語句實現。c=input(請輸入一個字

8、符：,s);cc=abs(c);switch(cc) case num2cell(abs(A):abs(Z) disp(lower(c); case num2cell(abs(a):abs(z) disp(upper(c); case num2cell(abs(0):abs(9) disp(abs(c)-abs(0)2); otherwise disp(c);endnum2cell函數是將數值矩陣轉化為單元矩陣，num2cell（1:5）等價于1,2,3,4,5。3try語句try語句是一種試探性執行語句，為開發人員提供了一種捕獲錯誤的機制，其語句格式為try 語句塊1catch 語句塊2en

9、dtry語句先試探性執行語句塊1，如果語句塊1在執行過程中出現錯誤，則將錯誤信息賦給保留的lasterr變量，并轉去執行語句塊2。【例3.6】矩陣乘法運算要求兩矩陣的維數相容，否則會出錯。先求兩矩陣的乘積，若出錯，則自動轉去求兩矩陣的點乘。A=input(請輸入A矩陣：);B=input(請輸入B矩陣：);lasterr(); %清除原有的錯誤信息try C=A*B;catch C=A.*B;endCdisp(lasterr) %顯示出錯原因3.2.3 循環結構循環是指按照給定的條件，重復執行指定的語句。1for語句圖3.4 for語句執行過程for語句的格式為for 循環變量=表達式1:表達

10、式2:表達式3 循環體語句end其中，表達式1的值為循環變量的初值，表達式2的值為步長，表達式3的值為循環變量的終值。步長為1時，表達式2可以省略。【例3.7】一個3位整數各位數字的立方和等于該數本身則稱該數為水仙花數。輸出全部水仙花數。程序如下：shu=; %用于存放結果，先賦空值for m=100:999 m1=fix(m/100); %求m的百位數字 m2=rem(fix(m/10),10); %求m的十位數字 m3=rem(m,10); %求m的個位數字 if m=m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3 shu=shu,m; %存入結果 endendshufor語句的循環

11、變量可以是一個列向量。for語句更一般的格式為for 循環變量=矩陣表達式 循環體語句end執行過程是依次將矩陣的各列元素賦給循環變量，然后執行循環體語句，直至各列元素處理完畢。【例3.9】寫出下列程序的執行結果。s=0;a=12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23;for k=a s=s+k;enddisp(s);該程序的功能是求矩陣各行元素之和，執行結果是： 39 48 57 662while語句while語句的一般格式為while(條件) 循環體語句end【例3.10】求使 最小的n。程序如下：y=0;n=0;while (y1 & n1) | (m

12、=1 & n=1) error(Input must be a vector)ends=sum(v); %求向量和m=s/length(v); %求向量平均值將以上函數文件以文件名fvector.m存盤，然后在MATLAB命令窗口調用該函數：s,p=fvector(1:10)（2）注釋說明包括如下3部分內容。緊隨函數文件引導行之后以%開頭的第一注釋行。這一行一般包括大寫的函數文件名和函數功能簡要描述，供lookfor關鍵詞查詢和help在線幫助用。第一注釋行及之后連續的注釋行。通常包括函數輸入輸出參數的含義及調用格式說明等信息，構成全部在線幫助文本。與在線幫助文本相隔一空行的注釋行。包

13、括函數文件編寫和修改的信息，如作者、修改日期、版本等內容，用于軟件檔案管理。采用help命令或lookfor命令可以顯示出注釋說明部分的內容，其功能和一般MATLAB函數的幫助信息是一致的。利用help命令可查詢fvector函數的注釋說明：help fvector再用lookfor命令在第一注釋行查詢指定的關鍵詞：lookfor fvector（3）如果在函數文件中插入了return語句，則執行到該語句就結束函數的執行，程序流程轉至調用該函數的位置。3.3.2 函數調用函數調用的一般格式為輸出實參表=函數名(輸入實參表)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

14、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。【例3.14】利用函數文件，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=atan2(y,x);調用tran.m的命令文件main1.m：x=input(Please input x=:);y=input(Please input y=:);rho,the=tran(x,y);rhothe【例3.15】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：顯然，求n!需要求（

15、n1)!，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，利用命令操作方式來實現程序調試。3.4.2 MATLAB調試菜單1控制單步運行（1）Step：單步運行。每單擊一次，程序運行一次，但不進入函數。（2）Step In：單步運行。遇到函數時進入函數內，仍單步運行。（3）Step Out：停止單步運行。如果是在函數中，跳出函數；如果不在函數中，直接運行到下一個斷點處。（4）Go Until Cursor：直接運行到光標所在的位置。2斷點操作（1）Set/Clear Breakpoint：設置或清除斷點。（2）Set/Modify Conditional Breakpoint：設置或修改條件斷