matlab指導教程

1、第四講 matlab的程序設計,—— matlab語言稱為第四代編程語言，程序簡潔、可讀性很強而且調(diào)試十分容易。 是matlab重要組成部分。,m文件簡介,用戶如想靈活應用matlab去解決實際問題，充分調(diào)用matlab的科學技術(shù)資源，就需要編輯m文件包含matlab語言代碼的文件稱為m文件，其擴展名為m。編輯m文件可使用各種文本編輯器。,一、matlab的工作模式,指令驅(qū)動模式 ? 通常matlab以指令驅(qū)動模式工

2、作，即在matlab 窗口下當用戶輸入單行指令時，matlab 立即處理這條指令，并顯示結(jié)果，這就是matlab命令行方式。 ? 命令行操作時，matlab窗口只允許一次執(zhí)行一行上的一個或幾個語句。,例如：x1=0:10x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10x2=0:3:11x2 = 0 3

3、6 9x3=11.5:-3:0x3 = 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000,x1=0:10,x2=0:3:11,x3=11.5:-3:0x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10x2 = 0 3 6 9x3 = 11.5000 8

4、.5000 5.5000 2.5000在matlab窗口輸入數(shù)據(jù)和命令進行計算時，當處理復雜問題和大量數(shù)據(jù)時是不方便的。因此應編輯m文件。,命令行方式程序可讀性差，而且不能存儲，對于復雜的問題，應編寫成能存儲的程序文件。m文件模式將matlab語句構(gòu)成的程序存儲成以m為擴展名的文件，然后再執(zhí)行該程序文件，這種工作模式稱為程序文件模式。程序文件不能在指令窗口下建立，因為指令窗口只允許一次執(zhí)行一行上的一個或幾個語句。,二

5、、m文件的創(chuàng)建,m文件的類型是普通的文本文件，我們可以使用系統(tǒng)認可的m文件編輯器來建立m文件。具體的創(chuàng)建方法：在matlab命令窗口下點擊file 菜單 new ? M-file，或點擊圖標,也可點擊圖標打開 已有的M文件,m文件編輯器缺省設置是 D:\MATLAB6p1\work,注意：所創(chuàng)建的m文件必須納入matlab搜索路 徑后，才能在matla

6、b命令窗口運行。,matlab搜索路徑的設置 matlab 缺省路徑是D:\MATLAB6p1\work 1. cd d:\myfile 2. path(path,‘d:\myfile') 3. 用set path 設定當前目錄。,三、matlab文件的類型,數(shù)據(jù)文件 .mat mat文件是matlab以標準二進制格式保存的數(shù)據(jù)文件，可將工作空間中有用的數(shù)據(jù)變

7、量保存下來。 mat文件的生成和調(diào)用是由函數(shù)save和load完成的。例如：load gatlin image(X),colormap(gray)；axis equal; axis('off'),2. m文件 m文件的語法類似于c語言，但又有其自身特點。它只是一個簡單的ASCII碼文本文件，執(zhí)行程序時逐行解釋運行程序，matlab是解釋性的編程語言。 m文件有兩類?獨立的m文件

8、 — 稱命令文件 ?可調(diào)用m文件 — 稱函數(shù)文件(1). 命令文件 — 簡單的m文件 命令文件實際上是一串指令的集合，與在命令窗口逐行執(zhí)行文件中的所有指令，其結(jié)果是一樣的。沒有輸入輸出參數(shù)。,(2).matlab內(nèi)置函數(shù)文件 matlab自定義的函數(shù)文件稱內(nèi)置函數(shù)文件 調(diào)用內(nèi)置函數(shù)的方法：使用函數(shù)名并給出相應的入口、出口參數(shù)即可。 例如：sin.m函

9、數(shù)——用type sin查不到。 調(diào)用格式：y=sin(2*x) 實際應用中： 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的絕對值 det(a)—— 求行列式的值 eig(A) —— 求矩陣A的特征值 等等。matlab擁有大量

10、的內(nèi)置數(shù)學函數(shù)，供我們在數(shù)值運算和符號運算中調(diào)用。,(3). 函數(shù)m文件— 需要輸入變量，返回輸出變量 matlab用戶可以根據(jù)需要編輯自己的m文件，它們可以像庫函數(shù)一樣方便的調(diào)用，從而極大地擴展了matlab 的能力。 對于某一類特殊問題，如創(chuàng)建了許多m函數(shù)文件，則可形成新的工具箱。這種用matlab語言創(chuàng)建定義新的matlab函數(shù)的功能，正體現(xiàn)了matlab語言強大的擴展功能。,函數(shù)m文件的一般結(jié)構(gòu)：Matlab 的函數(shù)文件

11、通常有五部分組成函數(shù)定義行(function declaration line)H1行（the first help text line)在線函數(shù)幫助文件（help text)注釋函數(shù)體（function body) 特定規(guī)則：函數(shù)m文件第一行必須以單詞function作為引導詞，必須遵循如下形式： function =(),H1 行指定義行之后以“%”開頭的第一注釋行該行提供lookfor關(guān)鍵

12、詞和help 和在線幫助H1行及其之后的連續(xù)以“%”開頭的所有注釋行構(gòu)成整個在線幫助文本在函數(shù)體中可添加對語句的注釋，注釋語句用“%”開頭函數(shù)體可以有流程控制、輸入輸出、計算、賦值和注釋，可包括對函數(shù)和命令文件調(diào)用,例如 rank函數(shù)%RANKNumber of linearly independent rows or columns.%K = RANK(X) is the number of singular value

13、s 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

14、) tol = max(size(x)) * max(s) * eps;endr = sum(s > tol);,,程序部分,1. m文件的文件名必須是 .m。程序中的變量均為局部變量，不保存在工作空間中。 其變量只在函數(shù)運行期間有效。函數(shù)內(nèi)變量與matlab工作空間之間聯(lián)系是函數(shù)的輸入、輸出函數(shù)參數(shù)的傳遞可以多輸入、多輸出函數(shù)可以遞歸調(diào)用,說明：在組成M函數(shù)文件的幾個部分中，定義行是必需

15、 的，其他各部分的內(nèi)容可以沒有,特別注意,四、matlab的程序結(jié)構(gòu),matlab語言的程序結(jié)構(gòu)與其它高級語言是一致的，分為順序結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)。(1).順序結(jié)構(gòu) —— 依次順序執(zhí)行程序的各條語句(2).循環(huán)結(jié)構(gòu) —— 被重復執(zhí)行的一組語句，循環(huán)是計算機解決問題的主要手段。 循環(huán)語句主要有：? for — end,語法為： for i = 表達式 （表達式為一個向量）

16、 可執(zhí)行語句 end例：利用for循環(huán)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,? while — end 循環(huán) while循環(huán)將循環(huán)體中的語句循環(huán)執(zhí)行不定次數(shù)。

17、 語法為：while 表達式 循環(huán)體語句 end 表達式一般是由邏輯運算和關(guān)系運算以及一般運算組成的，以判斷循環(huán)的進行和停止；只要表達式的值 非0，繼續(xù)循環(huán)；直到表達式值為0，循環(huán)停止。,例：用while循環(huán)求1~100間整數(shù)的和 sum=0; i=1; while i<=100

18、 sum=sum+i; i=i+1; end sum sum = 5050,(3). 分支結(jié)構(gòu)——根據(jù)一定條件來執(zhí)行的各條語 句。 if — else — end語句有3種形式 ? if 表達式 執(zhí)行語句 end ? if 表達式 ——— 是

19、 語句1 else ———— 否 語句2 end,? if 表達式1 ——— 多分支 語句1 elseif 表達式2 語句2 elseif 表達式3 語句3 · ·

20、 · else 語句n end,這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一種多路選擇，比較復雜。可替代一般高級語言中的switch-case-end語句,在條件表達式中，通常都是由 關(guān)系操作符 >, =, = =, ~= 等 邏輯操作符 &，| ， ~等 邏輯函數(shù)：isequal ——

21、 若是相等則為真 isempty ——若是空矩陣則為真 isstr —— 若是字符串則為真例：編寫m函數(shù)，繪出函數(shù) -x3 (x=1),,程序為：x=-3:0.1:3;if x>=1 y=2*x.^2+1; plot(x,y) elseif –1<x<1

22、 y=5; plot(x,y) else y=-x.^3; plot(x,y)end,五、matlab程序流的控制,matlab的控制語句同c語言有相似之處, 但沒有c 語言復雜、靈活和多變。因而語法比較簡單，容易掌握。echo 指令— 用來控制m文件在執(zhí)行過程中是否

23、 顯示 echo on — 打開所有命令文件的顯示方式 echo off — 關(guān)閉所有命令文件的顯示方式 echo — 在以上兩者間切換,input —— 提示用戶從鍵盤輸入數(shù)值、字符串、表達式。 例：n=input('How many apples= ')How many apples= 5n = 5pause —— 暫停，等待用戶響應 可令m文件執(zhí)行暫停，并在繼續(xù)執(zhí)

24、行前按任一個鍵 。pause(n)在繼續(xù)執(zhí)行前,暫停n秒,keyboard —— 與input類似，功能更強 keyboard 調(diào)用鍵盤與調(diào)用m文件一樣，當keyboard在m文件中出現(xiàn)時，它停止文件的執(zhí)行并控制鍵盤，用于修改程序。break —— 中斷 break 中斷for、while、if 語句中止循環(huán)。在嵌套循環(huán)結(jié)構(gòu)中， break從最里層循環(huán)退回上層。return —— 在被調(diào)函數(shù)中插入

25、return指令，可強制matlab結(jié)束執(zhí)行該函數(shù)并把控制轉(zhuǎn)出。,六、文件操作,matlab文件輸入、輸出（I/O）函數(shù)允許把其它格式的數(shù)據(jù)文件直接讀進matlab，它是以c語言文件I/O函數(shù)為基礎的。打開和關(guān)閉文件（fopen, fclose) 格式：fid=fopen(‘數(shù)據(jù)文件’，‘r’) ‘r’ —— 讀 ‘w’ —— 寫

26、 ‘a(chǎn)’ —— 附加 ‘rt’ —— 讀寫,文件一旦打開，即可進行讀寫操作。 sta=fclose(fid) —— 關(guān)閉上述打開文件 sta=fclose(all) —— 關(guān)閉所有打開的文件與save,load類似，是matlab專用數(shù)據(jù)文件讀寫工具（*.mat)。2. 讀寫二進制數(shù)據(jù)文件 fread, fwrite —— 可讀寫數(shù)據(jù)文件，文本文件。例：fid=f

27、open(‘user.dat’,’r’) a=fread(fid,50) sta=fclose(fid),七、應用程序接口,應用程序接口——是matlaab的附加組件。是一個由相關(guān)函數(shù)組成的接口函數(shù)庫，可實現(xiàn)與外部程序的交互。MEX文件：是matlab環(huán)境下調(diào)用C、FORTRAN 語言編寫的應用程序模塊。matlab 計算引擎：在使用C、FORTRA

28、N編程時 可調(diào)用matlab函數(shù)庫進行計算。MAT文件：實現(xiàn)matlab與C、FORTRAN語言程序間的 數(shù)據(jù)交換,八、matlab編譯,matlab編譯的原因：1. 提高運算速度2. 隱藏特定算法3. 可產(chǎn)生獨立的m文件matlab編譯函數(shù)：mccMCC [-options] fun [fun2 ...] [m