MATLAB建模与仿真应用教程第3版课件.pptx

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1、MATLAB建模与仿真应用教程,第3版,普通高等教育系列教材,刘德胜 赵魁 陈晓伟 等编著,MATLAB建模与仿真应用教程,5.1 M文件5.2 MATLAB的程序结构5.3 图形用户界面GUI的设计5.4 MATLAB程序设计的基本原则5.5 MATLAB程序设计实例,第5章 MATLAB的程序设计,MATLAB作为一种计算机高级语言，用户不但可以方便的在命令窗口中，以命令行的方式完成交互式操作，而且可以像其他计算机高级语言一样，具有条件选择语句、循环控制语句和图形用户界面（GUI）设计的能力，可以用来开发各种计算机程序。注：MATLAB是一种解释型语言。,第5章 MATLAB的程序设计,5

2、.1 M文件,5.1.1 M文件基础,由MATLAB的命令、条件选择语句、循环控制语句和函数构成的文本文件，以*.m为扩展名。,M文件的创建：1)在命令行窗口中直接输入“edit”命令；2)单击工具栏中的 按钮；3)主页 新建 脚本或函数命令。,2.M文件的打开：1)在命令行窗口中直接输入“edit+M文件名”；2)单击工具栏中的 按钮；3)主页 打开命令。,5.1 M文件,5.1.2 命令文件与函数文件,1.命令文件也称为批处理文件，由一系列的命令或函数组成，也可以包括条件选择语句和循环控制语句。和命令窗口相似，程序将按从上到下的顺序逐行执行，新创建的变量将保存在工作空间中，也可以调用工作空

3、间中已有的变量。命令文件结束后，这些变量仍然保存在工作控件中。命令文件不接受输入参数，也没有输出参数，只需要在命令窗口中输入“M文件名”即可运行。编写完成命令语句之后，点击工具栏中的“”图标，执行命令文件。,5.1 M文件,5.1.2 命令文件与函数文件,2.函数文件函数文件是以function语句开始，以end结束的M文件，可以接受输入参数并返回输出参数，将根据输入参数的不同而完成一定的功能。用户可以根据需要编制自己的函数文件，扩充MATLAB的功能。函数文件的定义格式：function 输出变量矩阵=函数名(输入变量矩阵)%帮助文本的第一行，总体上说明函数名和函数的功能%帮助文本，详细介绍

4、函数的功能和用法函数的程序代码%适当的注释end,5.1 M文件,5.1.2 命令文件与函数文件,2.函数文件【例5-2】已知一元二次方程，试编写程序，分别计算x=1，x=2，x=3时的值。,新建一个M函数文件，函数名为m5_2，输入如下的命令语句，以m5_2.m为文件名保存文件。function y=m5_2(x)%UNTITLED2 Summary of this function goes here%Detailed explanation goes herey=2*x2+5*x+10;end,编写完成命令语句之后，在命令窗口中调用m5_2函数 x1=1;y1=m5_2(x1)y1y1=

5、17,5.1 M文件,5.1.2 命令文件与函数文件,3.子函数和其它高级语言一样，在MATLAB中也可以定义子函数。所谓子函数，就是在同一个M文件中，第一个function所定义的函数为主函数，其它的函数就是子函数。子函数只能在所在的M文件中被调用。局部函数是指编译过的M文件存储在MATLAB下的private目录下的函数。与子函数不同的是，局部函数可以被private目录下的任意函数所调用。,5.2 MATLAB的程序结构,5.2.1 条件选择语句,MATLAB中没有表示“真和假”的布尔量，系统将根据逻辑运算式的值是否为零来判断，如果逻辑运算式的值不为零，则认为是“真”，执行if 的程序代

6、码；否则将跳过if结构。,1.if end 语句if 逻辑运算式程序代码end,2.if else end 语句if 逻辑运算式1程序代码1else程序代码2end,5.2 MATLAB的程序结构,5.2.1 条件选择语句,3.if elseif end 语句if 逻辑运算式1程序代码1Elseif 逻辑运算式2程序代码2Elseif 逻辑运算式n程序代码nelse程序代码n+1end,4.switch case end 语句switch 开关表达式case 表达式1程序代码1case 表达式2程序代码2case 表达式n程序代码notherwise程序代码n+1end,5.2 MATLAB的

7、程序结构,5.2.2 循环控制语句,1.for end循环for 循环次数变量=Initial：Increment：FinalValue程序代码end,function m,sum=m5_5(n)sum=0;m=1;for m=1:n sum=sum+m;m=m+1;end m=m-1;end,在命令窗口中输入：n=100;n,sum=m5_5(n)n=100sum=5050,5.2 MATLAB的程序结构,5.2.2 循环控制语句,2.while end循环while 条件表达式程序代码段end,function sum=m5_7(n)sum=0;m=1;while m=n sum=sum+

8、m;m=m+1;endend,在命令窗口中输入：n=100;sum=m5_7(n)sum=5050,5.2 MATLAB的程序结构,5.2.3 错误控制与循环终止,1.try catch语句,try程序代码1catch程序代码2end,首先执行try下面的程序代码1，如果没有错误，执行完成后跳出结构，执行end后面的程序；如果执行程序代码1的过程中出现错误，系统将捕获错误信息，存放在lasterr变量中，然后执行程序代码2。try-catch语句在调试程序非常有用。,5.2 MATLAB的程序结构,5.2.3 错误控制与循环终止,2.continue语句,continue语句用在for循环或w

9、hile循环结构中，与if语句相配合，用于跳过本次循环，即跳过continue语句后面的语句，直接进行下一次循环。在多层嵌套的循环结构中，continue语句仅跳过它所在层次的本次循环。,3.break语句,break语句用在for循环或while循环结构中，与if语句相配合，用于终止循环，即直接跳出循环。在多层嵌套的循环结构中，break语句仅终止它所在层次的循环。,5.2 MATLAB的程序结构,5.2.3 错误控制与循环终止,4.return语句,return语句用于终止函数的运行，与if语句相配合，直接返回到调用它的函数或MATLAB命令窗口。在MATLAB中，函数运行结束后会自动返回

10、到调用它的函数，而在程序代码中某处插入return语句，将根据if条件迫使程序提前结束，并返回到调用它的函数。,5.3 图形用户界面GUI的设计,5.3.1 GUI设计向导,空白GUI（Blank GUI）控制GUI（GUI with Uicontrols）图像与菜单GUI（GUI with Axes and Menu）对话框GUI（Model Question Dialog）,5.3 图形用户界面GUI的设计,5.3.2 GUI控件,表5-1 MATLAB提供的GUI控件,5.3 图形用户界面GUI的设计,5.3.3 GUI设计工具,1.控件布局编辑器,5.3 图形用户界面GUI的设计,5.

11、3.3 GUI设计工具,2.属性检查器,3.菜单编辑器,5.3 图形用户界面GUI的设计,5.3.3 GUI设计工具,4.对齐对象,5.对象浏览器,5.4 MATLAB程序设计的基本原则,1MATLAB程序的基本组成如下：1）%命令行注释。2）采用clear、close命令清除工作空间的变量。3）定义变量，设置初始值。4）编写运算指令、调用函数或调用子程序。5）使用流程控制语句。6）直接在命令窗口中显示运算结果或者通过绘图命令显示运算结果。2一般情况下主程序开头习惯使用clear命令清除工作空间变量，然而子程序开头不要使用clear命令。,5.4 MATLAB程序设计的基本原则,3程序命名尽量

12、清晰，便于日后维护。4初始值尽量放在程序的前面，便于更改和查看。5如初始值较长或者较常用，可以通过编写子程序将所有的初始值进行存储，以便调用。6对于较大的程序设计，尽量将程序分解成每个具有独立功能的子程序，然后采用主程序调用子程序的方法进行编程。7充分地利用M文件编辑窗口里面的设置断点、单步执行和连续执行工具对程序进行调试。,5.3 MATLAB程序设计实例,5.5.1 M命令文件设计实例,【例5-9】猩猩吃香蕉问题：有一堆不知数目的香蕉，猩猩第一天吃掉一半，觉得没吃够，又多吃了一个。第二天依旧如此吃香蕉，即吃掉剩下香蕉的一半再加一个。以后天天如此，直至第十天早上发现只剩下一个香蕉了。问这堆香

13、蕉原来的数目和每天剩余香蕉的数目是多少？问题分析：此题初看起来感觉无从下手，其实这是一个典型的递推问题，即可以先假设第1天共有x1个香蕉，第2天剩余x2个香蕉，第9天剩余x9个，第10天剩余x10个。从题干中可以看出x10=1，而且可以看出 之间存在，即 的关系，其中。,5.3 MATLAB程序设计实例,5.5.1 M命令文件设计实例,%例5-9，猩猩吃香蕉问题%x=zeros(1,10);%1行10列的零矩阵，保存每天香蕉的数目x(10)=1;%给定初值，第10天还剩1个香蕉Total=0;%预设香蕉总数变量i=9;for n=i:-1:1%循环递推，计算每天的香蕉数目 x(n)=2*(x(

14、n+1)+1);end%end for nTotal=x(1)%输出这堆香蕉原来的数目x%输出每天剩余香蕉的数目,5.3 MATLAB程序设计实例,5.5.2 M函数文件设计实例,【例5-10】某商场对商品实行打折促销，具体标准如表5-3所示，试编写程序计算顾客的实际消费金额和所享受的折扣。,表5-3 促销折扣表,5.3 MATLAB程序设计实例,5.5.2 M函数文件设计实例,function sjxf,zk=m5_10(xf)%促销折扣计算函数%输入参数xf为顾客的消费金额；%输出参数sjxf为顾客的实际消费金额，zk为顾客享受的折扣switch fix(xf/100)case 0,1,2

15、 zk=0;case 3,4 zk=1/100;case 5,6,7 zk=3/100;case 8:14 zk=5/100;,case 15:29 zk=7/100;case 30:99 zk=9/100;otherwise zk=12/100;endsjxf=xf*(1-zk);%折扣后的实际消费金额end,5.3 MATLAB程序设计实例,5.5.3 GUI设计实例,应用程序的开发主要包括两个方面，首先是图形用户界面（GUI）的设计；然后是程序功能代码的编写。,【例5-11】设计一个简单的波形显示程序，用户输入正弦波的三要素（有效值、频率、初相位），点击“绘图“按钮，就可以在坐标轴控件上绘制正弦波曲线。,第5章 结束,