Matlab

編程入門(一)Matlab編程入門

Matlab

編程簡介

Matlab作為一種廣泛應用于科學計算的工具軟件，不僅具有強大的數(shù)值計算、符號計算、矩陣運算能力和豐富的繪圖功能，同時也具有和C、FORTRAN

等高級語言一樣進行程序設計。在Matlab

程序設計中，可以充分利用Matlab數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點，提高編程效率。利用Matlab

的程序控制功能，可以將有關(guān)Matlab

命令編成程序存儲在一個文件中（M

文件），然后在命令窗口中運行該文件，Matlab

就會自動依次執(zhí)行文件中的命令，直到全部命令執(zhí)行完畢。用Matlab語言編寫的程序稱為M文件。

M文件是由若干Matlab命令組合在一起構(gòu)成的，它可以完成某些操作，也可以實現(xiàn)某種算法。事實上，Matlab

提供的內(nèi)部函數(shù)以及各種工具箱，都是利用Matlab

語言開發(fā)的M文件。用戶也可以結(jié)合自己的工作需要，開發(fā)自己的程序或工具箱。

M文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：

Script：腳本文件/命令文件沒有輸入?yún)?shù)，也不返回輸出參數(shù)，也稱為腳本文件。

Function：函數(shù)文件可以輸入?yún)?shù)，也可返回輸出參數(shù)。

M文件

M

文件以.m

為擴展名。命令文件

對于一些比較簡單的問題，在指令窗中直接輸入指令計算。

對于復雜計算，采用命令文件最為合適。MATLAB只是按文件所寫的指令執(zhí)行。

命令文件的特點是：命令文件的構(gòu)成比較簡單，只是一串按用戶意圖排列而成的MATLAB指令集合。命令文件運行后，所產(chǎn)生的所有變量都駐留在MATLAB基本工作空間（Baseworkspace）中，而且，所產(chǎn)生的所有變量均為全局變量，只要用戶不使用清除指令（clear），MATLAB指令窗不關(guān)閉，這些變量將一直保存在基本工作空間中。函數(shù)文件

與腳本文件不同，函數(shù)文件猶如一個“黑箱”，把一些數(shù)據(jù)送進并經(jīng)加工處理，再把結(jié)果送出來。MATLAB提供的函數(shù)指令大部分都是由函數(shù)文件定義的。

函數(shù)文件的特點是：

從形式上看，與腳本文件不同，函數(shù)文件的笫一行總是以“function”引導的“函數(shù)申明行”。從運行上看，與腳本文件運行不同，每當函數(shù)文件運行，MATLAB就會專門為它開辟一個臨時工作空間，稱為函數(shù)工作空間（Functionworkspace）。當執(zhí)行文件最后一條指令時，就結(jié)束該函數(shù)文件的運行，同時該臨時函數(shù)空間及其所有的中間變量就立即被清除。MATLAB允許使用比“標稱數(shù)目”較少的輸入輸出變量，實現(xiàn)對函數(shù)的調(diào)用。

M

文件是一個文本文件，可以用任何文本編輯器來建立和編輯，通常使用Matlab

自帶的M

文件編輯器。M文件的建立與打開新建一個M文件菜單操作(FileNewM-File

)命令操作

(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)打開已有的M文件菜單操作

(FileOpen

)命令操作(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)雙擊M

文件在命令窗口中輸入f2cs，即可執(zhí)行該M

文件。例：編寫一個命令文件將f轉(zhuǎn)化為c命令文件舉例clear;%清除當前工作空間中的變量f=input('Pleaseinputf:');c=5*(f-32)/9;fprintf('cis%g\n',c);新建一個M

文件

f2cs.m，內(nèi)容如下：腳本文件運行后，文件中所產(chǎn)生的所有變量都駐留在Matlab當前工作空間，可以用whos

查看。關(guān)系運算<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于比較大小，如果結(jié)論是真則返回1，否則返回0注意==與=

的區(qū)別關(guān)系操作符能用來比較兩個標量，或兩個同樣大小的數(shù)組，或用來比較一個數(shù)組和一個標量關(guān)系運算符關(guān)系運算符的運算法則為：(1)當兩個比較量是標量時，直接比較兩數(shù)的大小。若關(guān)系成立，關(guān)系表達式結(jié)果為1，否則為0。(2)當參與比較的量是兩個維數(shù)相同的矩陣時，比較是對兩矩陣相同位置的元素按標量關(guān)系運算規(guī)則逐個進行，并給出元素比較結(jié)果。最終的關(guān)系運算的結(jié)果是一個維數(shù)與原矩陣相同的矩陣，它的元素由0或1組成。

(3)當參與比較的一個是標量，而另一個是矩陣時，則把標量與矩陣的每一個元素按標量關(guān)系運算規(guī)則逐個比較，并給出元素比較結(jié)果。最終的關(guān)系運算的結(jié)果是一個維數(shù)與原矩陣相同的矩陣，它的元素由0或1組成。關(guān)系運算例：關(guān)系運算舉例>>

2+2==4>>

2>3>>

A=[135;206];>>

B=[310;246];>>

A>=B>>

x=[50;42];>>

x<4例：

產(chǎn)生5階隨機方陣A，其元素為[10,90]區(qū)間的隨機整數(shù)，然后判斷A的元素是否能被3整除。解：

(1)生成5階隨機方陣A。

A=round((90-10)*rand(5)+10)

(2)判斷A的元素是否可以被3整除。

P=rem(A,3)==0

其中，rem(A,3)是矩陣A的每個元素除以3的余數(shù)矩陣。此時，0被擴展為與A同維數(shù)的零矩陣，P是進行等于(==)比較的結(jié)果矩陣。&與|或~非xor(x,y)異或邏輯運算邏輯運算符&&與(Short-circuitAND)||或(Short-circuitOR)A

&

B

等價于and(A,B)A

|

B

等價于or(A,B)

~

A

等價于not(A)運算對象與或非異或ABA&BA|B~AXor(A,B)000010010111100101111100邏輯運算表all(x)

如果向量X

中所有元素都非零，則返回1，

否則返回0若x為矩陣，則any

和all

按列運算，返回一個0-1向量邏輯運算相關(guān)函數(shù)any(x)如果向量X

中存在非零元素，則返回1，

否則返回0isfinite元素為有限值，返回真值1isinf元素為無窮大，返回真值1isnan元素為不定值，返回真值1isreal參量無虛部，返回真值1isstr參量為一個字符串，返回真值1isempty參量為空，返回真值1一些測試函數(shù)括號冪，點冪正號，符號，邏輯非乘，除，點乘，點除加，減冒號運算關(guān)系運算&|&&||運算優(yōu)先級高低程序控制結(jié)構(gòu)有三種：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。任何復雜的程序都由這三種基本結(jié)構(gòu)組成。順序結(jié)構(gòu)M文件控制流按排列順序依次執(zhí)行各條語句，直到程序的最后。這是最簡單的一種程序結(jié)構(gòu)，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計算或處理等。例：A=input('PleaseinputA:')數(shù)據(jù)的輸入：inputA=input(提示信息)其中提示信息為字符串，該命令要求用戶輸入A

的值(可以是數(shù)或字符串)數(shù)據(jù)輸入inputA=input(提示信息,'s')注：此時輸入的字符串不要加單引號！如果是輸入字符串，也可以使用下面的方法name=input('What''syourname?','s')例：disp(X)輸出變量X的值，可以是數(shù)值矩陣或字符串>>

B=[123;456;789];>>

disp(B)數(shù)據(jù)輸出disp數(shù)據(jù)的輸出：disp>>

A='Hello,Tom!';>>

disp(A)例：數(shù)據(jù)輸出fprintffprintf(fid,format,variables)按指定的格式將變量的值輸出到指定的文件數(shù)據(jù)的輸出：fprintf

fid

為文件句柄，若缺省，則將變量的值輸出到屏幕上

format

用來指定數(shù)據(jù)輸出時采用的格式，常見的有%d(整數(shù))%e(實數(shù)：采用科學計數(shù)法形式)%f(實數(shù)：采用浮點數(shù)形式)%g(由系統(tǒng)自動選取上述兩種格式之一)

%s(輸出字符串)

format

中還可以使用一些特殊格式，如：\n

(換行)\b

(退格)

\\

(反斜桿)

%%

(百分號)

數(shù)據(jù)輸出fprintf>>

a='Hello';b=2.4;c=100*pi;>>

fprintf('a=%s,b=%f,c=%e\n',a,b,c)例：

format

中的輸出格式要與輸出變量一一對應

可以沒有輸出變量>>

fprintf('

TodayisMonday\n')例：pause

程序的暫停：pausepause或

pause(n)若想強行終止程序的運行，可以使用Ctrl+c其中n

是延遲時間，以秒為單位；若缺省，則將暫停程序，直到用戶按任意鍵后繼續(xù)

pauseoff

屏蔽程序中所有

pause

的作用

pauseon

打開

pause

的作用選擇結(jié)構(gòu)是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語句。Matlab

用于實現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的語句有if

語句和switch

語句。選擇結(jié)構(gòu)單分支結(jié)構(gòu)ifexpression

（條件）

statements（語句組）endif條件語句ifexpression（條件）

statements1（語句組1）else

statements2（語句組2）end雙分支結(jié)構(gòu)ifexpression1（條件1）

statements1（語句組1）elseifexpression2（條件2）

statements2（語句組2）......

elseifexpressionm（條件m）

statementsm（語句組m）else

statements（語句組）end多分支結(jié)構(gòu)if條件語句例輸入三角形的三條邊，利用海倫公式求面積。

程序：

A=input('請輸入三角形的三條邊：');ifA(1)+A(2)>A(3)&A(1)+A(3)>A(2)&A(2)+A(3)>A(1)

p=(A(1)+A(2)+A(3))/2;s=sqrt(p*(p-A(1))*(p-A(2))*(p-A(3)));disp(s);else

disp('不能構(gòu)成一個三角形。')end程序示例運行：請輸入三角形的三條邊：[456]9.9216根據(jù)表達式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語句。switchexpression（表達式）casevalue1（表達式1）

statement1（語句組1）casevalue2（表達式2）

statement2（語句組2）......casevaluem

（表達式m）

statementm（語句組m）otherwise

statement（語句組）endswitch語句

Matlab首先計算expression的值，然后將它依次與各個case指令后的檢測值進行比較，當比較結(jié)果為真時，就執(zhí)行相應的語句組，然后跳出switch結(jié)構(gòu)。

switch后面的表達式expression的值可以是一個標量或字符串。switch語句

otherwise指令可以不出現(xiàn)。如果所有的比較結(jié)果都為假，則執(zhí)行otherwise后面的語句組，然后跳出switch結(jié)構(gòu)。例

某商場對顧客所購買的商品實行打折銷售，標準如下(商品價格用price來表示)：

price<200沒有折扣

200≤price<5003%折扣

500≤price<10005%折扣

1000≤price<25008%折扣

2500≤price<500010%折扣5000≤price14%折扣輸入所售商品的價格，求其實際銷售價格。程序示例

程序如下：price=input('請輸入商品價格');switch

fix(price/100)

case{0,1}%價格小于200rate=0;

case{2,3,4}%價格大于等于200但小于500rate=3/100;

casenum2cell(5:9)%價格大于等于500但小于1000rate=5/100;

casenum2cell(10:24)%價格大于等于1000但小于2500rate=8/100;

casenum2cell(25:49)%價格大于等于2500但小于5000rate=10/100;

otherwise

%價格大于等于5000rate=14/100;endprice=price*(1-rate)%輸出商品實際銷售價格程序示例循環(huán)結(jié)構(gòu)是按照給定的條件，重復執(zhí)行指定的語句。Matlab用于實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的語句有for語句和while語句循環(huán)結(jié)構(gòu)forvariable=expression

statement（循環(huán)體）end循環(huán)變量

表達式expression

可以是行向量，也可以是矩陣。執(zhí)行過程是依次將矩陣的各列元素賦給循環(huán)變量，然后執(zhí)行循環(huán)體語句，直至各列元素處理完畢。for循環(huán)clear;y=0;n=100;fork=1:n

y=y+1/(2*k-1);end例：已