MATLAB程式设计入门篇程式流程控制.ppt
MATLAB 程式設計入門篇程式流程控制,張智星http:/www.cs.nthu.edu.tw/jang清大資工系 多媒體檢索實驗室,16-1 迴圈指令,MATLAB 提供兩種迴圈指令，一種是 for 迴圈（For Loop），另一種是 while 迴圈（While Loop）。for 迴圈的使用語法如下：for 變數=向量,運算式 end其中變數的值會被依次設定為向量的每一個元素值，來執行介於 for和 end 之間的運算式。另一種 for 迴圈的使用語法如下：for變數=矩陣,運算式 end此時變數的值會被依次設定為矩陣的每一個直行，來執行介於 for 和 end 之間的運算式。while 迴圈使用語法如下：while 條件式運算式；end,程式流程控制之範例一,下列 for 迴圈會產生一個長度為 6 的調和數列（Harmonic Sequence）：範例16-1:forLoop01.mx=zeros(1,6);%變數 x 是一個 16 大小的零矩陣 for i=1:6x(i)=1/i;endx%顯示 xx=1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667在上例中，矩陣 x 最初是一個 16 大小的零矩陣，在 for 迴圈中，變數 i 的值依次是 1 到 6，因此矩陣 x 的第 i 個元素的值依次被設為 1/i。我們接著可用分數形式來顯示此數列：format rat%使用分數形式來顯式數值 disp(x)1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6,程式流程控制之範例二,for 迴圈可以是多層或巢狀式（Nested）的，在下例中即產生一個 66 的Hilbert 矩陣 h，其中為於第 i 列、第 j 行的元素為：範例16-2:forLoop02.mh=zeros(6);%變數 x 是一個 66 大小的零矩陣for i=1:6for j=1:6h(i,j)=1/(i+j-1);endendformat rat%使用分數形式來顯式所有數值h%顯示 hh=1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 1/9 1/5 1/6 1/7 1/8 1/9 1/10 1/6 1/7 1/8 1/9 1/10 1/11,程式流程控制之範例三,在下例中，for 迴圈列出先前產生的 Hilbert 矩陣的每一直行的平方和：範例16-3:forLoop01.mformat short%回到預設形式來顯式所有數值for i=hdisp(norm(i)2);%印出每一行的平方和End1.49140.51180.27740.17870.12620.0944在上例中，由於 h 是一個矩陣，因此每一次 i 的值就是矩陣 h 的一直行的內容。,程式流程控制之範例四,若要跳出 for 迴圈，可用 break 指令。例如，若要找出最小的 n 值，滿足 n!10100，可輸入如下：範例16-4:break01.mfor i=1:1000if prod(1:i)1e100fprintf(%g!=%e 1e100n,i,prod(1:i);break;%跳出 for 迴圈endend70!=1.197857e+100 1e100,程式流程控制之範例五,在一個迴圈內若要直接跳至到此迴圈下一回合的執行，可使用 continue 指令。範例16-5:continue01.mx=1-2 3-4 5;posTotal=0;for i=1:length(x)if x(i)0,continue;end%若 x(i)小於零，跳到此迴圈的下一回合posTotal=posTotal+x(i);endposTotal%顯示 posTotal 的值posTotal=9上述範例中，我們計算向量 x 的正元素的總和，因此只要遇到 x(i)是負數，即可使用 continue 指令來直接跳到此迴圈的下一個回合來繼續執行。Continue 指令從MATLAB 6.x 才開始支援，若是使用 MATLAB 5.x，可用 ifthenelse 來達到相同的功能。,程式流程控制之範例六,先前產生調和數列的例子，亦可用 while 迴圈改寫如下：範例16-6:while01.mx=zeros(1,6);i=1;while i=6x(i)=1/i;i=i+1;endx%顯示 xx=1.0000 0.5000 0.3333 0.2500 0.2000 0.1667,程式流程控制之範例七,若要用 while 指令找出最小的 n 值，使得 n!10100，可輸入如下：範例16-7:while02.mn=1;while prod(1:n)1e100n,n,prod(1:n);70!=1.197857e+100 1e100 與前述的 for 迴圈相同，在任何時刻若要跳出 while 迴圈，亦可使用 break 指令；若要跳到下一回合的 while 迴圈，也可以使用 continue 指令。無論是 for 或 while 迴圈，均會降低 MATLAB 的執行速度，因此盡量使用向量化的運算（Vectorized Operations）而盡量少用迴圈。break 指令若用在多重迴圈中，每次只跳出包含break指令的最內部迴圈。,16-2 條件指令,MATLAB 支援二種條件指令（Branching Command，或中譯成分支指令），一種是 if-then-else 條件指令，另一種是 MATLAB 在第五版之後開始支援的 switch-case-otherwise 條件指令，以下分述之。最常用的條件指令是 if-then-else，其使用語法為：if條件式運算式一;else運算式二;end當條件式成立時，MATLAB 將執行運算式一，否則，就執行運算式二。若不需使用運算式二，則可直接省略 else 和運算式二。,程式流程控制之範例八,在數值運算的過程中，若變數值為 NaN（即 Not A Number）時，我們要立刻印出警告訊息，可輸入如下例：範例16-8:if01.mx=0/0;if isnan(x)disp(Warning:NaN detected!);endWarning:Divide by zero.Warning:NaN detected!在上例中，第一個警告訊息是 MATLAB 自動產生的，第二個警告訊息則是我們的程式碼產生的，其中 isnan(x)可用於判斷 x 是否為 NaN，若是，則傳回 1（真），否則即傳回 0（偽）。,程式流程控制之範例九,在下例中，我們可根據向量 y 的元素值為奇數或偶數，來顯示不同的訊息：範例16-9:if02.my=0 3 4 1 6;for i=1:length(y)if rem(y(i),2)=0fprintf(y(%g)=%g is even.n,i,y(i);elsefprintf(y(%g)=%g is odd.n,i,y(i);endendy(1)=0 is even.y(2)=3 is odd.y(3)=4 is even.y(4)=1 is odd.y(5)=6 is even.上述的 if-then-else 為雙向條件，亦即程式只會執行運算式一或運算式 二，不會有第三種可能。,程式流程控制之範例十,MATLAB 亦可執行多向條件，若要進行更多向的條件，只需一再重覆 elseif 即可。例如，欲判斷 y 向量之元素是屬於 3n、3n1、或 3n+2，可輸入如下：範例16-10:if03.my=3 4 5 9 2;for i=1:length(y)if rem(y(i),3)=0fprintf(y(%g)=%g is 3n.n,i,y(i);elseif rem(y(i),3)=1fprintf(y(%g)=%g is 3n+1.n,i,y(i);elsefprintf(y(%g)=%g is 3n+2.n,i,y(i);endendy(1)=3 is 3n.y(2)=4 is 3n+1.y(3)=5 is 3n+2.y(4)=9 is 3n.y(5)=2 is 3n+2.,switch-case-otherwise 指令,MATLAB 在第五版開始支援 switch-case-otherwise 的多向條件指令，其使用語法如下：switch expressioncase value(1)statement(1)case value(2)statement(2)case value(n-1)statement(n-1)otherwise statement(n)end在上述語法中，expression 為一數值或字串，當其值和 value(k)相等時，MATLAB 即執行 statement(k)並跳出 switch 指令。若 expression 不等於 value(k)，k=1,2,n-1，則 MATLAB 會執行 statement(n)並跳出 switch 指令。,程式流程控制之範例十一,欲根據月份來判斷其季別，可輸入如下：範例16-11:switch01.mfor month=1:12switch monthcase 3,4,5season=Spring;case 6,7,8season=Summer;case 9,10,11season=Autumn;case 12,1,2season=Winter;endfprintf(Month%d=%s.n,month,season);endMonth 1=Winter.Month 12=Winter.,程式流程控制之範例十二,如果 expression 是字串，那麼若要在 case 之後比對多個字串，就必需使用字串的異值陣列（Cell Arrey of Strings）：範例16-12:switch02.mmonth=Jan,Feb,Mar,Apr,May,Jun,Jul,Aug,Sep;for i=1:length(month)switch monthicase Mar,Apr,Mayseason=Spring;case Jun,Jul,Augseason=Summer;case Sep,Oct,Novseason=Autumn;case Dec,Jan,Febseason=Winter;endfprintf(%s is%s.n,monthi,season);end,程式流程控制之範例十二,上述範例output如下:Jan is Winter.Feb is Winter.Mar is Spring.Apr is Spring.May is Spring.Jun is Summer.Jul is Summer.Aug is Summer.Sep is Autumn.MATLAB 的 switch 指令和 C 語言的 switch 指令略有差別：在 C 語言的 switch 敘述內，每個 case 敘述需加上 break 以跳出該 switch 敘述，而在 MATLAB 則不必多此一舉。一般而言，switchcaseotherwise 的執行效率優於 ifthenelse。,
