电工学习题扩展练习

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,用,MATLAB,语言编写的程序，称为,M,M,文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件,(Script File),和函数文件,(Function File),。,1,例4.1 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。,程序1：,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。,2,程序2：,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),3,4.2 程序控制结构,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(Whats your name?,s);,4,2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。,5,例4.2 求一元二次方程ax,2,+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);,6,3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。,7,4.2.2 选择结构,1if语句,在MATLAB中，if语句有3种格式。,(1) 单分支if语句：,if 条件,语句组,end,当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句。,8,(2) 双分支if语句：,if 条件,语句组1,else,语句组2,end,当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。,9,例4.3 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);,end,y,10,(3) 多分支if语句：,if 条件1,语句组1,elseif 条件2,语句组2,elseif 条件m,语句组m,else,语句组n,end,语句用于实现多分支选择结构。,11,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);,if c=A & c=a& c=0& c=9,disp(abs(c)-abs(0);,else,disp(c);,end,12,2switch语句,switch语句根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语句格式为：,switch 表达式,case 表达式1,语句组1,case 表达式2,语句组2,case 表达式m,语句组m,otherwise,语句组n,end,13,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。,14,例4.5 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)：,price200 没有折扣,200price500 3%折扣,500price1000 5%折扣,1000price2500 8%折扣,2500price 0),sum,mean=sum/n,end,27,例4.12 根据矩阵指数的幂级数展开式求矩阵指数。,程序如下：,X=input(Enter X:);,E=zeros(size(X);,F=eye(size(X);,n=1;,while norm(F,1)0,E=E+F;,F=F*X/n;,n=n+1;,end,E,expm(X),28,3break语句和continue语句,与循环结构相关的语句还有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。,29,例4.13 求100，200之间第一个能被21整除的整数。,程序如下：,for n=100:200,if rem(n,21)=0,continue,end,break,end,n,30,4循环的嵌套,如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。,例4.14 若一个数等于它的各个真因子之和，则称该数为完数，如6=1+2+3，所以6是完数。求1,500之间的全部完数。,for m=1:500,s=0;,for k=1:m/2,if rem(m,k)=0,s=s+k;,end,end,if m=s,disp(m);,end,end,31,例4.15 用筛选法求某自然数范围内的全部素数。,程序如下：,m=input(m=);,p=1:m; p(1)=0;,for i=2:sqrt(m),for j=2*i:i:m,p(j)=0;,end,end,n=find(p=0);,p(n),32,4.3 函数文件,4.3.1 函数文件的基本结构,函数文件由function语句引导，其基本结构为：,function 输出形参表=函数名(输入形参表),注释说明部分,函数体语句,其中以function开头的一行为引导行，表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。,33,例4.16 编写函数文件求半径为r的圆的面积和周长。,函数文件如下：,function s,p=fcircle(r),%CIRCLE calculate the area and perimeter of a circle of radii r,%r 圆半径,%s 圆面积,%p 圆周长,%2006年2月30日编,s=pi*r*r;,p=2*pi*r;,34,4.3.2 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。,35,例4.17 利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)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(Please input x=:);,y=input(Please input y=:);,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。,36,例4.18 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：,function f=factor(n),if n1,error(RNDPRM1 accepts as inputs only vectors);,end,Y=; %从一个空矩阵开始,l=n; %X的元素个数,for i=1:n,k=1+fix(l*rand); %随机选择Y的下一个元素的位置,x=X(k); %被选择的元素,Y=Y,x; %将X添加到Y中,X(k)=; %从X中删除x元素,l=l-1 ; %更新X的元素个数,end,39,第二个程序用函数的递归调用：,function Y=rndprm2(X),%RNDPRM2 用递归调用产生一个行向量的任意排列,%RNDPRM2(X)产生一个X的任意排列,m,n=size(X);,l=n;,if m1,error(RNDPRM2 accepts as inputs only vectors),end,if n=1,Y=X;,else,k=1+fix(l*rand); %随机选择Y的下一个元素的位置,x=X(k); %被选择的元素,X(k)=; %从X中删除x元素,Z=rndprm2(X); %将剩下的元素随机排列,Y=Z,x; %构造输出向量,l=l-1;,end,40,4.3.3 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。,41,例4.20 nargin用法示例。,函数文件examp.m：,function fout=charray(a,b,c),if nargin=1,fout=a;,elseif nargin=2,fout=a+b;,elseif nargin=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),42,4.3.4 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4.21 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。,function f=wadd(x,y),global ALPHA BETA,f=ALPHA*x+BETA*y;,在命令窗口中输入：,global ALPHA BETA,ALPHA=1;,BETA=2;,s=wadd(1,2),43,4.4 程序调试,4.4.1 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。,44,4.4.2 MATLAB调试菜单,MATLAB的M文件编辑器除了能编辑修改文件外，还能对程序进行调试。通过调试菜单，可以查看和修改函数工作空间中的变量，从而准确地找到运行错误。通过调试菜单设置断点可以使程序运行到某一行暂停运行，这时可以查看和修改各个工作空间中的变量。通过调试菜单可以一行一行地运行程序。下面介绍调试菜单Debug。,45,46,4.4.3 调试命令,除了采用调试菜单调试程序外，MATLAB还提供了一些命令用于程序调试。命令的功能和调试菜单命令类似，具体使用方法请读者查询MATLAB帮助文档。,47,