Matlab 第五讲：编程基础
1,Matlab 编程基础,数学实验,数学软件 Matlab,2,本讲主要内容,M 文件 Matlab 编程基础,算术运算、关系运算、逻辑运算 控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构,3,Matlab 编程入门,Matlab 作为一种广泛应用于科学计算的工具软件，不仅具有强大的数值计算能力和丰富的绘图功能，同时也可以与 C、FORTRAN 等高级语言一样进行程序设计 利用 Matlab 的程序控制功能，将相关 Matlab 命令编成程序存储在一个文件中（M 文件），然后在命令窗口中运行该文件，Matlab 就会自动依次执行文件中的命令，直到全部命令执行完毕 在 Matlab 程序设计中，要充分利用 Matlab 数据结构的特点，提高编程效率,Matlab 编程简介,4,用 Matlab 语言编写的程序称为 M 文件 M 文件以 .m 为扩展名 M 文件是由若干 Matlab 命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法,M 文件分类（根据调用方式的不同,Script：脚本文件/命令文件 Function：函数文件,M 文件,M 文件介绍,可以直接运行的M文件,5,M 文件的创建的与编辑 M 文件是文本文件，可以用任何文本编辑器来建立和编辑，通常使用 Matlab 自带的 M 文件编辑器,M 文件,6,编程示例,u=0:pi/60:2*pi; v=0:pi/60:pi; U,V=meshgrid(u,v); R=3; X=R*sin(V).*cos(U); Y=R*sin(V).*sin(U); Z=R*cos(V); mesh(X,Y,Z); axis equal,编程方式：新建一个 M 文件 myprg1.m，内容如下,例：用 mesh 绘制半径为 3 的球,命令行方式,u=0:pi/60:2*pi; v=0:pi/60:pi; U,V=meshgrid(u,v); R=3; X=R*sin(V).*cos(U); Y=R*sin(V).*sin(U); Z=R*cos(V); mesh(X,Y,Z); axis equal,在命令窗口输入 myprg1，即可执行该 M 文件,文件的命名规则与变量相同,7,在命令窗口中输入 f2c，即可执行该 M 文件,例：编写M文件，将华氏温度转化为摄氏温度,编程示例,M文件运行所产生的变量都驻留在 Matlab 当前工作空间 百分号是注释符 M文件必须在当前工作目录下才能运行,8,本讲主要内容,M 文件 Matlab 编程基础,算术运算、关系运算、逻辑运算 控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构,9,关系运算,比较大小，如果结论是 真 则返回 1 ，否则返回 0,注意 = = 与 = 的区别,关系操作符可以比较两个同样大小的数组，或用来比较一个数组和一个标量，在后一种情况，标量和数组中的每一个元素相比较，比较结果与数组大小一样,关系运算符,10,例,关系运算举例,2+2=4,23,A=1 3 5; 2 0 6; B=3 1 0; 2 4 6; A=B,x=5 0; 4 2; x4,11,逻辑运算,逻辑运算符,A 4 5 6; 7 8 9; disp(B,disp,数据的输出：disp,20,fprintf,fprintf(fid,format,variables,数据的格式化输出：fprintf,按指定的格式将变量的值输出到屏幕或指定的文件 fid 为文件句柄，若缺省，则输出到屏幕上 format 用来指定数据输出时采用的格式，包含： 普通字符串、格式字符串、转义字符,21,fprintf,a=Hello; b=2.4; c=100*pi; fprintf(a=%s, b=%f, c=%en,a,b,c,例,format 中的格式字符串要与输出变量一一对应,可以没有输出变量,fprintf( Today is Mondayn,例,22,pause,暂停：pause,pause 或 pause(n,若想强行终止正常运行的程序，可以使用 Ctrl+c,其中 n 是暂停的时间，以秒为单位 若缺省，则将暂停程序，直到用户按任意键后继续,pause off 屏蔽程序中所有 pause 的作用 pause on 打开 pause 的作用,23,选择结构 是根据给定的条件成立或不成立，分别执行不同的语句。Matlab 用于实现选择结构的语句有 if 语句和 switch 语句,选择结构,24,单分支结构,if expr（条件） 语句组 end,if 条件语句,if expr（条件） 语句组1 else 语句组2 end,双分支结构,25,if expr1 （条件1） 语句组1 elseif expr2 （条件2） 语句组2 . . elseif exprm （条件m） 语句组m else 语句组 end,多分支结构,if 条件语句,26,根据表达式的不同取值，分别执行不同的语句,switch expr（表达式） case value1（表达式1） 语句组1 case value2（表达式2） 语句组2 . . case valuem（表达式m） 语句组m otherwise 语句组 end,switch 语句,27,Matlab 首先计算 expression 的值，然后将它依次与各个 case 指令后的检测值进行比较，当比较结果为真时，就执行相应的语句组，然后跳出 switch 结构,switch 后面的表达式 expression 的值可以是一个标量或字符串,switch 语句,otherwise 指令可以不出现,如果所有的比较结果都为假，则执行 otherwise 后面的语句组，然后跳出 switch 结构,关于 switch 语句的几点注解,28,循环结构 是按照给定的条件，重复执行指定的语句。Matlab 用于实现循环结构的语句有 for 语句和 while 语句,循环结构,29,for var = expr 循环体 end,循环变量,表达式 expr 可以是行向量，也可以是矩阵,for 循环,clear; y=0; n=100; for k=1:n y=y+1/(2*k-1); end,30,循环语句可以嵌套使用,while 循环,while expr（条件） 循环体 end,不能在 for 循环体内改变循环变量的值,为了提高代码的运行效率，应尽可能提高代码的向量化程度，避免 for 循环的使用,如果预先就知道循环的次数，则可以采用 for 循环；否则，如果预先无法确定循环的次数，则可以使用 while 循环,31,编程示例,数论中的一个有趣问题：3n+1 问题： 任取一个正整数，如果是偶数，用 2 除，如果是奇数，用 3 乘再加 1，反复这个过程，直到所得到的数为 1。 问：是否存在使该过程永不中止的整数？ (exp01.m,例,32,while 1 n=input(Please enter n (nonpositive quit):); if n1 if rem(n,2)=0 n=n/2; else n=3*n+1; end fprintf(n n=%d,n); end fprintf(n n=%d is not we need! continue .n, nt); end,编程示例,33,这个例子给出了计算 eps 的一种方法。 这里我们用大写 EPS，因此系统中 eps 的值不会被覆盖。当 EPS=eps 时，条件仍成立；而当 EPS=eps/2 时，条件为假，退出循环，所以最后应有 EPS=eps/2。num 用来记录循环次数,计算 Matlab 中 eps 值 (exp02.m,while编程示例,num=0; EPS=1; while (1+EPS)1 EPS=EPS/2; num=num+1; end,例,34,break 和 continue,break 语句用于终止循环的执行，即跳出最内层循环 continue 语句用于结束本次循环，进行下一次循环 break 和 continue 一般与 if 语句配合使用,其它流控制语句,35,首先由计算机随机产生一个 1,100 之间的一个整数，然后由用户猜测所产生的这个数。根据用户猜测的情况给出不同的提示，如果猜测的数大于产生的数，则显示 Higher，小于则显示 Lower，等于则显示 You won！，同时退出游戏。用户最多有 7 次机会。 (exp03.m,编程示例,猜数游戏,例,36,上机作业,1、试说明下面两段程序的功能，最后两个 x 值为多少,2、已知 sin(x) 的幂级数展开公式为,x=1; while x+xx, x=x/2; end,x=1; while x+xx, x=2*x; end,试利用这个公式和第 1 题中的技巧，计算 sin(/2)和 sin(31/2) 的值，并与 Matlab 自带的 sin 函数比较，误差分别多大？为什么
