第七讲matlab程序设计

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,*,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。,1,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。,2,一、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。,3,例如：,x1=0:10,x1 =,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,x2=0:3:11,x2 =,0 3 6 9,x3=11.5:-3:0,x3 =,11.5000 8.5000 5.5000 2.5000,4,x1=0:10,x2=0:3:11,x3=11.5:-3:0,x1 =,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,x2 =,0 3 6 9,x3 =,11.5000 8.5000 5.5000 2.5000,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。,5,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。,6,二、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,new, m-file,7,8,9,2. 点击file, Save Workspace As,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 Edit Preference,选定m文件编辑器。,10,m文件编辑器缺省设置是,c:windowsnotepad.exe,还可设成：c:windowswrite.exe,c:windowscommand,c:program 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。,11,matlab搜索路径的设置,matlab 缺省路径是c:matlabbin,1. cd c: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。,12,三、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：,load,gatlin,image(X),13,colormap(gray)；axis equal; axis(off),14,2. 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。,15,命令文件包括两部分：注释文件和程序文件,%RANKNumber of linearly independent rows or columns.,%K = RANK(X) is the number of singular values of X,%that are larger than MAX(SIZE(X) * NORM(X) * EPS.,%K = RANK(X,tol) is the number of singular values of X that,%are larger than tol.,%Copyright (c) 1984-94 by The MathWorks, Inc.,s = svd(x);,if (nargin = 1),tol = max(size(x) * max(s) * eps;,end,r = sum(s tol);,程序部分,16,(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type sin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),17,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。,18,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。,19,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。,20,(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。,21,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,22,(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,23,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: MATLAB built-in function,methods: 1x1 struct,24,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,25,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),26,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,27,四、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,28,语法为：,for i = 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;,for i=1:5,pdr=1;,for k=1:i,pdr=pdr*k;,end,sum=sum+pdr;,end,sum =,153,29,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。,30,例：用while循环求1100间整数的和,sum=0;,i=1;,while i, =, = =, = 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 (x1),2x-1 (1x=10),34,五、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,echo on, 打开所有命令文件的显示方式,echo off, 关闭所有命令文件的显示方式,echo, 在以上两者间切换,35,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。,echo 打开file函数文件的显示方式,echo 关闭file函数文件的显示方式,echo file 切换file函数文件的显示方式,echo on all 打开所有函数文件的显示方式,echo off all 关闭所有函数文件的显示方式,36,input 提示用户从键盘输入数值、字符串、表达式。,例：n=input(How many apples= ),How many apples= 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 。,37,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 ）,38,六、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,39,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),40,七、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,41,八、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 .,42,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,43,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。,44,再 见,45,