MATLAB程序设计.docx
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MATLAB程序设计
第七节matlab的程序设计
——matlab语言称为第四代编程语言,程序简洁,可读性很强而且调试十分容易.
是matlab重要组成部分.
m文件简介
用户如想灵活应用matlab去解决实际问题,充分调用matlab的科学技术资源,就需要编辑m文件
包含matlab语言代码的文件称为m文件,其扩展名为m.
编辑m文件可使用各种文本编辑器.
一,matlab的工作模式
指令驱动模式
通常matlab以指令驱动模式工作,即在matlab窗口下当用户输入单行指令时,matlab立即处理这条指令,并显示结果,这就是matlab命令行方式.
命令行操作时,matlab窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句.
例如:
x1=0:
10
x1=
012345678910
x2=0:
3:
11
x2=
0369
x3=11.5:
-3:
0
x3=
11.50008.50005.50002.5000
x1=0:
10,x2=0:
3:
11,x3=11.5:
-3:
0
x1=
012345678910
x2=
0369
x3=
11.50008.50005.50002.5000
在matlab窗口输入数据和命令进行计算时,当处理复杂问题和大量数据时是不方便的.因此应编辑m文件.
命令行方式程序可读性差,而且不能存储,对于复杂的问题,应编写成能存储的程序文件.
m文件模式
将matlab语句构成的程序存储成以m为扩展名的文件,然后再执行该程序文件,这种工作模式称为程序文件模式.
程序文件不能在指令窗口下建立,因为指令窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句.
二,m文件的创建
m文件的类型是普通的文本文件,我们可以使用系统认可的文本文件编辑器来建立m文件.如dos下的edit,windows的记事本和word等.
具体的创建方法:
在matlab命令窗
口点击file菜单
newm-file
2.点击file—SaveWorkspaceAs
将工作空间中的内容存入文件.
3.!
edit——用dos下edit编辑器编制m文件.
4.edit——用matlab自带的编辑器编制m文件.
5.word——用word编辑m文件.
m文件编辑器的设定
m文件编辑器可自己设定,设定方法是matlab命令窗口options菜单下点击EditPreference
选定m文件编辑器.
m文件编辑器缺省设置是
c:
\windows\notepad.exe
还可设成:
c:
\windows\write.exe
c:
\windows\command\
c:
\programfile\office\winword.exe
注意:
所创建的m文件必须纳入matlab搜索路
径后,才能在matlab命令窗口运行.
matlab搜索路径的设置
matlab缺省路径是c:
\matlab\bin
1.cdc:
\myfile
2.path（path,'c:
\myfile'）
3.打开matlabrc.m文件,将c:
\myfile加上即可.
4.用pathtool路径浏览器设定当前目录.
三,matlab文件的类型
数据文件.mat
mat文件是matlab以标准二进制格式保存的数据文件,可将工作空间中有用的数据变量保存下来.
mat文件的生成和调用是由函数save和load完成的.
例如:
loadgatlin
image（X）
colormap（gray）;axisequal;axis（'off'）
2.m文件
m文件的语法类似于c语言,但又有其自身特点.它只是一个简单的ASCII码文本文件,执行程序时逐行解释运行程序,matlab是解释性的编程语言.
m文件有两类独立的m文件—称命令文件
可调用m文件—称函数文件
（1）.命令文件—简单的m文件
命令文件实际上是一串指令的集合,与在命令窗口逐行执行文件中的所有指令,其结果是一样的.没有输入输出参数.
命令文件包括两部分:
注释文件和程序文件
%RANKNumberoflinearlyindependentrowsorcolumns.
%K=RANK（X）isthenumberofsingularvaluesofX
%thatarelargerthanMAX（SIZE（X））*NORM（X）*EPS.
%K=RANK（X,tol）isthenumberofsingularvaluesofXthat
%arelargerthantol.
%Copyright（c）1984-94byTheMathWorks,Inc.
s=svd（x）;
if（nargin==1）
tol=max（size（x））*max（s）*eps;
end
r=sum（s>tol）;
程序部分
（2）.matlab内置函数文件
matlab自定义的函数文件称内置函数文件
调用内置函数的方法:
使用函数名并给出相应的入口,出口参数即可.
例如:
sin.m函数——用typesin查不到.
调用格式:
y=sin（2*x）
实际应用中:
x=0:
2*pi/180:
2*pi;
y=sin（2*x）
plot（x,y）
又如sqrt（x）——求x的平方根
abs（x）——求x的绝对值
det（a）——求行列式的值
等等.matlab拥有大量的内置数学函数,供我们在数值运算和符号运算中调用.
（3）.函数m文件—需要输入变量,返回输出变量
matlab用户可以根据需要编辑自己的m文件,它们可以像库函数一样方便的调用,从而极大地扩展了matlab的能力.
对于某一类特殊问题,如创建了许多m函数文件,则可形成新的工具箱.
这种用matlab语言创建定义新的matlab函数的功能,正体现了matlab语言强大的扩展功能.
函数m文件的格式:
function返回变量=函数名（输入变量）
注释说明语句段
程序语句段
特定规则:
函数m文件第一行必须以单词function作为引导词,必须遵循如下形式:
function=（）
m文件的文件名必须是.m.
程序中的变量均为局部变量,不保存在工作空间中.
其变量只在函数运行期间有效.
（4）.系统文件——s函数
用于描述系统运动的专用函数,是特殊的m文件.
s函数有3类:
由simulink结构图自动创建
可用c语言程序设计mex文件直
接定义
用函数m文件编写
s函数一旦创建,即可在框图中使用,也可在文件中调用.
S函数的调用格式
[sys,x0]=sfunction（t,x,u,flag）
S函数与函数m文件类似,只是输入,输出变量是限定的.
系统状态
状态初值
用户定义的系统
当前时刻
当前状态值
当前输入值
标志量
（4）.函数句柄
函数句柄是matlab6特有的语言结构,其优点:
方便地实现函数间互相调用
兼容函数加载的所有方式
拓宽子函数包括局部函数的使用范围
提高函数调用的可靠性
减少程序设计中的冗余
提高重复执行的效率
数组,结构数组,细胞型数组结合定义数据
函数句柄的创建和显示
定义函数句柄的定义只需在提示符@后添加相应函数的函数名
f_h=@plot
f_h=
@plot
函数句柄的内容通过functions显示
functions（f_h）
ans=
function:
'plot'
type:
'overloaded'
file:
'MATLABbuilt-infunction'
methods:
[1x1struct]
matlab的函数类型
simple——未加载的内部函数,m文件
overloaded——加载的内部函数,m文件
subfunction——子函数
constructor——matlab类的创建函数
private——局部函数
函数句柄的调用和操作
可通过函数feval进行函数句柄的调用
feval（函数句柄）
f_h1=@peaks
feval（f_h1）
feval（函数句柄,参数列表）
f_h=@plot
feval（f_h,0:
10,0:
10）
函数句柄与函数名字符串转换
func2str——函数名字符串转换函数句柄
funh=str2func（'det'）
funh=
@det
str2func——函数句柄转换函数名字符串
func2str（funh）
ans=
det
四,matlab的程序结构
matlab语言的程序结构与其它高级语言是一致的,分为顺序结构,循环结构,分支结构.
（1）.顺序结构——依次顺序执行程序的各条语句
（2）.循环结构——被重复执行的一组语句,循环是计算机解决问题的主要手段.
循环语句主要有:
for—end
语法为:
fori=表达式（表达式为一个向量）
可执行语句
end
例:
利用for循环求1!
+2!
+3!
++5!
的值
sum=0;
fori=1:
5
pdr=1;
fork=1:
i
pdr=pdr*k;
end
sum=sum+pdr;
end
sum=
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while—end循环
while循环将循环体中的语句循环执行不定次数.
语法为:
while表达式
循环体语句
end
表达式一般是由逻辑运算和关系运算以及一般运算组成的,以判断循环的进行和停止;只要表达式的值非0,继续循环;直到表达式值为0,循环停止.
例:
用while循环求1~100间整数的和
sum=0;
i=1;
whilei,<,=,==,~=等
逻辑操作符&,|,~等
逻辑函数:
isequal——若是相等则为真
isempty——若是空矩阵则为真
isstr——若是字符串则为真
例:
编写m函数,计算函数值
x（x<1）
2x-1（1
五,matlab程序流的控制
matlab的控制语句同c语言有相似之处,但没有c语言复杂,灵活和多变.因而语法比较简单,容易掌握.
echo指令—用来控制m文件在执行过程中是否
显示
echoon—打开所有命令文件的显示方式
echooff—关闭所有命令文件的显示方式
echo—在以上两者间切换
echo对于命令文件函数文件有所不同,命令文件用法简单,函数对所有命令起作用;函数文件用法较复杂,具体请help查询.
echofileon—打开file函数文件的显示方式
echofileoff—关闭file函数文件的显示方式
echofile—切换file函数文件的显示方式
echoonall—打开所有函数文件的显示方式
echooffall—关闭所有函数文件的显示方式
input——提示用户从键盘输入数值,字符串,表达式.
例:
n=input（'Howmanyapples='）
Howmanyapples=5
n=
5
pause——暂停,等待用户响应
可令m文件执行暂停,并在继续执行前按任一个键.
keyboard——与input类似,功能更强
keyboard调用键盘与调用m文件一样,当keyboard在m文件中出现时,它停止文件的执行并控制键盘,用于修改程序.
break——中断
break中断for,while循环语句的执行,在嵌套循环结构中,break进从最里层循环推出.
menu——产生一个拥护可选择输入的菜单
格式:
k=menu（'标题','菜单1','菜单2'…）
六,文件操作
matlab文件输入,输出（I/O）函数允许把其它格式的数据文件直接读进matlab,它是以c语言文件I/O函数为基础的.
打开和关闭文件（fopen,fclose）
格式:
fid=fopen（'数据文件','r'）
'r'——读
'w'——写
'a'——附加
'rt'——读写
文件一旦打开,即可进行读写操作.
sta=fclose（fid）——关闭上述打开文件
sta=fclose（all）——关闭所有打开的文件
与save,load类似,是matlab专用数据文件读写工具（*.mat）.
2.读写二进制数据文件
fread,fwrite——可读写数据文件,文本文件.
例:
fid=fopen（'user.dat','r'）
a=fread（fid,50）
sta=fclose（fid）
七,应用程序接口
应用程序接口——是matlaab的附加组件.是一个
由相关函数组成的接口函数库,可实现与外部程
序的交互.
MEX文件:
是matlab环境下调用C,FORTRAN
语言编写的应用程序模块.
matlab计算引擎:
在使用C,FORTRAN编程时
可调用matlab函数库进行计算.
MAT文件:
实现matlab与C,FORTRAN语言程序间的
数据交换
八,matlab编译
matlab编译的原因:
1.提高运算速度
2.隐藏特定算法
3.可产生独立的m文件
matlab编译函数:
mcc
MCC[-options]fun[fun2...][mexfile1...][mlibfile1...]
小结
本节主要介绍了matlab语言程序设计基础.matlab编程简单,容易掌握.
通过学习,应能编写简单程序
结束语
本课程基于matlab语言基础,望大家以后进一步学习,方能编写出高质量m文件,以适应高科技的需要.
望你们今后能成为matlab高手.
再见
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