第4章MATLAB的几种基本控制转移语句.docx
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第4章MATLAB的几种基本控制转移语句
本章目标
●掌握MATLAB的几种基本控制转移语句
●学会使用M文件进行编程
●具备对复杂问题的编程求解能力
主要内容
●4.1程序设计概述
●4.2MATLAB程序结构
●4.3M文件
4.1程序设计概述
●MATLAB是第四代编程语言
●程序简洁
●可读性很强
●调试容易
●编程效率高
●易移植和维护
●通过编程可求解复杂性更高或特殊的问题
4.2MATLAB程序结构
●按照程序设计的观点,任何算法功能都可以通过由程序模块组成的三种基本程序结构的组合来实现:
●顺序结构：
程序按程序语句或模块在执行流中的顺序逐个执行。
●选择结构：
程序按设定的条件实现程序执行流的多路分支。
●循环结构：
程序按给定的条件重复地执行指定的程序段或模块。
●4.2.1顺序结构1．数据的输入
从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为：
A=input（提示信息，选项）；
其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。
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。
例如，想输入一个人的姓名，可采用命令：
xm=input（'What''syourname?
','s'）;
●2．数据的输出
MATLAB提供的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4-1输入x,y的值，并将它们的值互换后输出。
程序如下：
x=input（'Inputxplease.'）;
y=input（'Inputyplease.'）;
z=x;
x=y;
y=z;
disp（x）;
disp（y）;
●例4-2求一元二次方程ax2+bx+c=0的根。
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．程序的暂停
暂停程序的执行可以使用pause函数，其调用格式为：
pause（延迟秒数）
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使用Ctrl+C命令。
4.2.2选择结构
●在MATLAB中，选择结构由两种语句结构实现：
●if语句
●switch语句
if语句
if语句
if表达式
程序模块1
end
if语句
if表达式
程序模块1
else
程序模块2
end
if语句
例4-3计算分段函数的值。
程序如下：
x=input（'请输入x的值:
'）;
ifx<=0
y=（x+sqrt（pi））/exp
（2）;
else
y=log（x+sqrt（1+x*x））/2;
end
y
if语句
if表达式
程序模块1
elseif表达式2
程序模块2
……
elseif表达式m
程序模块m
else
程序模块n
end
语句用于实现多分支选择结构。
if语句
例4-4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。
c=input（'请输入一个字符','s'）;
ifc>='A'&c<='Z'
disp（setstr（abs（c）+abs（'a'）-abs（'A'）））;
elseifc>='a'&c<='z'
disp（setstr（abs（c）-abs（'a'）+abs（'A'）））;
elseifc>='0'&c<='9'
disp（abs（c）-abs（'0'））;
else
disp（c）;
end
例4-5：
将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出
clear
n=input（'输入n='）;
ifn>=90
r='A'
elseifn>=80
r='B'
elseifn>=70
r='C'
elseifn>=60
r='D'
else
r='E'
end
2.switch语句
switch表达式
case数值1
程序模块1；
case数值2
程序模块2；
……
otherwise
程序模块n
……
end
2.switch语句
当表达式的值等于表达式1的值时，执行语句组1，当表达式的值等于表达式2的值时，执行语句组2，…，当表达式的值等于表达式m的值时，执行语句组m，当表达式的值不等于case所列的表达式的值时，执行语句组n。
当任意一个分支的语句执行完后，直接执行switch语句的下一句。
例4-6：
将百分制的学生成绩转换为五级制的成绩输出－使用switch语句
clear
n=input（'输入n='）;
switchfix（n/10）
case{10,9}
r='A'
case8
r='B'
case7
r='C'
case6
r='D'
otherwise
r='E'
end
例4-7某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下（商品价格用price来表示）：
price<200没有折扣
200≤price<5003%折扣
500≤price<10005%折扣
1000≤price<25008%折扣
2500≤price<500010%折扣
5000≤price14%折扣
输入所售商品的价格，求其实际销售价格。
程序如下：
price=input（'请输入商品价格'）;
switchfix（price/100）
case{0,1}%价格小于200
rate=0;
case{2,3,4}%价格大于等于200但小于500
rate=3/100;
casenum2cell（5:
9）%价格大于等于500但小于1000
rate=5/100;
casenum2cell（10:
24）%价格大于等于1000但小于2500
rate=8/100;
casenum2cell（25:
49）%价格大于等于2500但小于5000
rate=10/100;
otherwise%价格大于等于5000
rate=14/100;
end
price=price*（1-rate）%输出商品实际销售价格
4.2.3循环结构
●在MATLAB中，循环结构可以由两种语句结构实现：
●for语句循环结构
●while语句循环结构
1．for语句循环结构
for循环变量＝起始值：
步长：
终止值
循环体
end
例4-8：
使用for结构计算1+2+3+…+100
clear
sum=0;
fori=1:
100
sum=sum+i;
end
sum
例：
例4-9一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身则称该数为水仙花数。
输出全部水仙花数。
程序如下：
form=100:
999
m1=fix（m/100）;%求m的百位数字
m2=rem（fix（m/10）,10）;%求m的十位数字
m3=rem（m,10）;%求m的个位数字
ifm==m1*m1*m1+m2*m2*m2+m3*m3*m3
disp（m）
end
end
2．while语句循环结构
while表达式
循环体
end
4.3M文件
●M文件概述
用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。
M文件可以根据调用方式的不同分为两类：
1.命令文件（ScriptFile）
2.函数文件（FunctionFile）。
4.3.1命令文件
●又称为脚本文件，是一串指令的集合。
●用户只需键入该命令文件的文件名，系统就会自动逐行执行该文件中的各条语句。
●适用于小规模运算。
4.3.2函数文件
●函数文件由function语句引导，函数文件基本格式：
function[输出形参列表]=函数名（输入形参列表）
注释说明语句段
程序语句段
4.3.3M文件的建立与打开
●M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。
1．建立新的M文件
为建立新的M文件，启动MATLAB文本编辑器有3种方法：
（1）菜单操作。
从MATLAB主窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令，屏幕上将出现MATLAB文本编辑器窗口。
（2）命令操作。
在MATLAB命令窗口输入命令edit，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。
（3）命令按钮操作。
单击MATLAB主窗口工具栏上的NewM-File命令按钮，启动MATLAB文本编辑器后，输入M文件的内容并存盘。
4.3.3M文件的建立与打开
2．打开已有的M文件
打开已有的M文件，也有3种方法：
（1）菜单操作。
从MATLAB主窗口的File菜单中选择Open命令，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中选中所需打开的M文件。
在文档窗口可以对打开的M文件进行编辑修改，编辑完成后，将M文件存盘。
（2）命令操作。
在MATLAB命令窗口输入命令：
edit文件名，则打开指定的M文件。
（3）命令按钮操作。
单击MATLAB主窗口工具栏上的OpenFile命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。
4.3.3M文件的建立与打开
●MATLAB文本编辑器
4.3.3M文件的建立与打开
●例4.10建立一个命令文件将变量a,b的值互换，然后运行该命令文件。
首先建立命令文件并以文件名exch.m存盘：
clear;
a=1:
10;b=[11,12,13,14;15,16,17,18];
c=a;a=b;b=c;
a
b
然后在MATLAB的命令窗口中输入exch，将会执行该命令文件。
●例4.11建立一个函数文件将变量a,b的值互换，然后在命令窗口调用该函数文件。
首先建立函数文件fexch.m：
function[a,b]=exch（a,b）
c=a;a=b;b=c;
然后在MATLAB的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）
4.3.4函数调用
●函数调用的一般格式是：
[输出实参表]=函数名（输入实参表）
要注意的是，函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个数一致，否则会出错。
函数调用时，先将实参传递给相应的形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。
4.3.4函数调用
●例4-12利用函数文件，实现直角坐标（x,y）与极坐标（ρ,θ）之间的转换。
函数文件tran.m：
function[rho,theta]=tran（x,y）
rho=sqrt（x*x+y*y）;
theta=atan（y/x）;
调用tran.m的命令文件main1.m：
x=input（'Pleaseinputx=:
'）;
y=input（'Pleaseinputy=:
'）;
[rho,the]=tran（x,y）;
rho
the
在MATLAB中，函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身。
一个函数调用它自身称为函数的递归调用。
4.3.4函数调用
●例4-13利用函数的递归调用，求n！
。
n!
本身就是以递归的形式定义的：
显然，求n!
需要求（n-1）!
，这时可采用递归调用。
递归调用函数文件factor.m如下：
functionf=factor（n）
ifn<=1
f=1;
else
f=factor（n-1）*n;%递归调用求（n-1）!
end
4.3.5函数参数的可调性
●在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。
只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。
4.3.5函数参数的可调性
●例4-14nargin用法示例。
函数文件examp.m：
functionfout=charray（a,b,c）
ifnargin==1
fout=a;
elseifnargin==2
fout=a+b;
elseifnargin==3
fout=（a*b*c）/2;
end
命令文件mydemo.m：
x=[1:
3];
y=[1;2;3];
examp（x）
examp（x,y'）
examp（x,y,3）
4.3.6全局变量与局部变量
●全局变量用global命令定义，格式为：
global变量名
例4-15全局变量应用示例。
先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。
functionf=wadd（x,y）
globalALPHABETA
f=ALPHA*x+BETA*y;
在命令窗口中输入：
globalALPHABETA
ALPHA=1;
BETA=2;
s=wadd（1,2）
4.3.7程序调试
●程序调试概述
一般来说，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时的错误。
语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写错、表达式书写错等。
程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误，这类错误也称为程序逻辑错误。
4.3.7程序调试
●调试器
1．Debug菜单项
该菜单项用于程序调试，需要与Breakpoints菜单项配合使用。
2．Breakpoints菜单项
该菜单项共有6个菜单命令，前两个是用于在程序中设置和清除断点的，后4个是设置停止条件的，用于临时停止M文件的执行，并给用户一个检查局部变量的机会，相当于在M文件指定的行号前加入了一个keyboard命令。
4.3.7程序调试
●调试命令
除了采用调试器调试程序外，MATLAB还提供了一些命令用于程序调试。
命令的功能和调试器菜单命令类似，具体使用方法请读者查询MATLAB帮助文档。
扩展阅读
●4.4其他流程控制语句
●1.break语句
●2.continue语句
●3.return语句
●4.try语句
●5.echo命令
●6.input命令
●7.keyboard命令
●8.pause命令
●4.5函数与变量参数传递
●4.5.1子函数与私有函数
●4.5.2变量作用域
●4.5.3函数的参数传递
应用举例
●求1！
+2！
+3！
+…+5！
的值
clear
sum=0;
fori=1:
5
pdr=1;
fork=1:
i
pdr=pdr*k;
end
sum=sum+pdr;
end
sum
应用举例
●鸡兔同笼问题：
鸡和兔子关在一个笼子里，已知共有头36个，脚100个，求笼内关了多少只兔子和多少只鸡？
clear
chicken=1;
while1
ifrem（100-chicken*2,4）==0&（chicken+（100-chicken*2）/4）==36
break;
end
chicken=chicken+1;
end
chicken
rabbit=（100-2*chicken）/4
应用举例
●运行结果：
chicken=
22
rabbit=
14
应用举例
应用举例
作业
●建立一个函数文件将变量a=1:
10;b=[11,12,13,14;15,16,17,18];的值互换，然后在命令窗口调用该函数文件。
答案
首先建立函数文件fexch.m：
function[a,b]=exch（a,b）
c=a;a=b;b=c;
然后在MATLAB的命令窗口调用该函数文件：
clear;
a=1:
10;b=[11,12,13,14;15,16,17,18];
[a,b]=fexch（a,b）
结束语
●学好Matlab的唯一途径是
●你的编程能力与你在计算机上投入的时间成
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