周小课Matlab程序设计.ppt

教学内容,Matlab程序设计,教学要求,熟悉Matlab的基本编程方法 熟练掌握Matlab语言M文件，程序控制的三种基本结构,Matlab程序设计,在欧美各高等学校，Matlab成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具，成为学生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，Matlab已被广泛地用于研究和解决各种具体的工程问题。可以预见，Matlab将在我国科学研究和工程应用中发挥越来越大的作用。,Matlab程序设计,交互式命令执行方式（命令窗口）逐条输入，逐条执行，操作简单、直观，但速度慢，执行过程不能保留。M文件的程序执行方式 将命令编成程序存储在一个文件中（M文件），依次运行文件中的命令，可以重复进行。Matlab程序设计有传统高级语言的特征，又有自己独特的特点，可以利用数据结构的特点，使程序结构简单，编程效率高。,Matlab程序设计,用Matlab语言编写的程序，称为M文件。是由若干Matlab命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法。M文件根据调用方式的不同分为两类：命令文件（Script File）函数文件（Function File）它们的扩展名都是.m,Matlab程序设计,命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；函数文件可以带输入参数，也可以返回输出参数。命令文件对工作空间中的变量进行操作，文件中所有命令的执行结果也返回工作空间中；函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量也被清除。命令文件可以直接运行；函数文件不能直接运行，要以函数调用的方式来调用它。,Matlab程序设计（命令文件exch）,命令文件：clear;a=1:10;b=11,12,13,14;15,16,17,18;c=a;a=b;b=c;ab将文件保存为exch，并在命令窗口执行。执行结果（将a，b的值互换）a=11 12 13 14 15 16 17 18b=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,Matlab程序设计（函数文件）,fexch.mfunction a,b=exch(a,b)c=a;a=b;b=c;然后在命令窗口调用该函数文件：clear;x=1:10;y=11,12,13,14;15,16,17,18;x,y=fexch(x,y)输出结果为：a=11 12 13 14 15 16 17 18b=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10函数参数a，b，c未保留在工作空间中，x，y保留在工作空间中。,Matlab程序设计（M文件）,M文件是一个文本文件，可以用任何编辑程序来建立和编辑，一般最常用的是使用Matlab提供的文本编辑器。该编辑器是一个集编辑和调试于一体的工作环境。,Matlab程序设计（程序控制结构）,顺序结构选择结构循环结构 任何复杂的程序都可以由这3种基本结构构成。,Matlab程序设计（顺序结构）,顺序结构是指按照程序中语句的排列顺序依次执行，直到程序的最后一个语句。（最简单的一种程序）1、数据的输入 从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，调用格式为：A=input（提示信息，选项）；其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入数据。例如：从键盘输入A矩阵，可以采用下面的命令来完成 A=input（输入A矩阵）；如果在input函数调用时采用s选项，则允许用户输入一个字符串。例：xm=input(Whats your name?,s);,Matlab程序设计（顺序结构）,2、数据的输出 命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为：disp(输出项）其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。例如：A=Hello,Tom;disp(A)输出为：Hello,Tom 又如：A=1,2,3;4,5,6;7,8,9;disp(A)输出为：1 2 3 4 5 6 7 8 9%disp函数输出格式更紧凑,Matlab程序设计（顺序结构）,例5.2 求一元二次方程 的根。由于Matlab能进行复数运算，所以不需要判断方程的判别式，可直接根据求根公式求根。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);程序输出为：a=?4b=?78c=?54x1=-0.7188,x2=-18.7812,Matlab程序设计（顺序结构）,3、程序的暂停 程序执行过程中暂停，可用pause函数，其调用格式为：pause（延迟描述）如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，直到 用户按任一键后程序继续执行。若要强行中止程序的运行可按Ctrl+C键。,Matlab程序设计（选择结构）,选择结构是根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab用于实现选择结构的语句有if语句，switch语句和try语句。1.if语句在Matlab中，if语句有3种格式。(1)单分支if语句语句格式：if 条件 语句组end例如：当x是整数矩阵时，输出x的值if fix(x)=x disp(x);end,Matlab程序设计（选择结构）,(2)双分支if语句语句格式：if 条件 语句组 1else 语句组 2end当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，然后再执行if语句的后续语句。,Matlab程序设计（选择结构）,例 计算分段函数：,程序如下：x=input(请输入x的值：);if x=10 y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1);else y=x*sqrt(x+sqrt(x);endy,也可以用单分支if语句来实现：x=input(请输入x的值：);y=cos(x+1)+sqrt(x*x+1);if x=10 y=x*sqrt(x+sqrt(x);endy,Matlab程序设计（选择结构）,(3)多分支if语句语句格式：if 条件1 语句组 1elseif 条件2 语句组 2elseif 条件m 语句组 melse 语句组nend,Matlab程序设计（选择结构）,输入一个字符，若为大写字母，则输出其对应的小写字母；若为小写字母，则输出其对应的大写字母；若为数字字符则输出其对应的数值，若为其他字符则原样输出。程序如下：c=input(请输入一个字符，s);if c=A end,Matlab程序设计（选择结构）,2、switch语句switch语句根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语句格式：switch 表达式case 表达式1 语句组1case 表达式2 语句组2case 表达式m 语句组motherwise 语句组 nend,Matlab程序设计（选择结构）,某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下：price200 没有折扣200=price500 3%折扣500=price1000 5%折扣1000=price2500 8%折扣2500=price5000 10%折扣5000=price 14%折扣输入所售商品的价格，求其实际销售价格。请同学们试着编程实现。,Matlab程序设计（选择结构）,price=input(请输入商品价格）；switch fix（price/100)case0,1%价格小于200 rate=0;case2,3,4 rate=3/100;%价格大于等于200但小于500 case num2cell(5:9)rate=5/100;%价格大于等于500但小于1000 case num2cell(10:24)rate=8/100;%价格大于等于1000但小于2500 case num2cell(25:49)rate=10/100;%价格大于等于2500但小于5000 otherwise rate=14/100;%价格大于等于5000endprice=price*(1-rate)%输出商品实际销售价格,Matlab程序设计（选择结构）,3.try语句 try语句是一种试探性执行语句，其语句格式为：try 语句组1 catch 语句组2 end try语句先试探性执行语句组1，如果在执行过程中出现错误，则将 错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2.,Matlab程序设计（选择结构）,矩阵乘法运算要求两矩阵的维数相容，否则会出错。先求两矩阵的乘积，若出错则自动转去求两矩阵的点乘。程序如下：A=1,2,3;4,5,6;B=7,8,9;10,11,12;try C=A*B;catch C=A.*B;endClasterr%显示出错原因,C=7 16 27 40 55 72ans=Error using=mtimesInner matrix dimensions must agree.,Matlab程序设计（循环结构）,循环是指按照给定的条件，重复执行指定的语句，Matlab提供了两种实现循环结构的语句：for语句和while语句。1、for语句for语句的格式为：for 循环变量=表达式1：表达式2：表达式3 循环体语句end其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。,Matlab程序设计（循环结构）,已知，当n=100时，求y的值。程序如下：y=0;n=100;for i=1:n y=y+1/i/i;endy输出结果为：y=1.6350,利用Matlab的特点，常用向量运算来代替循环操作，程序可以如下:n=100;i=1:n;f=1./i.2;y=sum(f),Matlab程序设计（循环结构）,2、while语句while语句的一般格式为：while条件 循环体语句end其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环。,Matlab程序设计（循环结构）,从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们的和。sum=0;n=0;x=input(Enter a number(end in 0):);while(x=0)sum=sum+x;n=n+1;x=input(Enter a number(end in 0):);endif(n0)sum mean=sum/nend,Matlab程序设计（循环结构）,3、break语句和continue语句它们一般与if语句配合使用。break语句用于终止循环的执行。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语句。continue语句控制跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳过循环体中所有剩下的语句，继续下一次循环。,Matlab程序设计（循环结构）,程序如下：for n=100:200 if rem(n,21)=0;continue end breakendn程序输出结果为：n=105,例 求100,200之间第一个能被21整除的整数。,课后作业,编写一个Matlab程序，接收从键盘输入的一个整数，得出小于这个数的所有大于零的偶数之和。显示参与相加的偶数相加的表达式。如：输入的整数是11，则显示：2+4+6+8+10=30,Wireless Supports People Navigating,Matlab语言及其应用函数文件,预习内容,