[信息与通信]matlab70使用详解第8章m文件和matlab.ppt

第8章 M-文件和程序设计本书在前面的章节，主要介绍了强大的数值计算和图形可视化方面的功能用户主要是利用命令窗口（Command Window）和交互式对话框（如图形窗口），把想法和意图传递给机器，让系统执行操作以上的操作理解和操作极为方便，但是基本只能解决代码行数少的简单问题，对于大型问题，使用不便其实，MATLAB除了以上的功能，还可以提供用户一种特有的交互式的程序语言，即MATLAB语言，使用户可以自行编写扩展名为.m的文件，方便灵活地整合大量单行程序代码，从而解决大规模的工程问题MATLAB语言和广大用户常见的C和FORTRAN语言从本质上来说，有很多相似之处，另外MATLAB就是利用C语言作为开发内核，所以，如果熟悉C语言编程的读者，阅读本章将会有驾轻就熟之感从广义上说，在MATLAB命令窗口输入单行代码和利用其编程功能设计.m文件的程序都属于MATLAB的程序设计的不同方式，本章主要着眼于后者，详细向读者介绍如下内容：M-文件的特点和类型、MATLAB程序结构和设计控制指令、程序的分析、调试和改良以及MATLAB函数的扩展知识8.1 M-文件在前面的章节中，本书曾经提到过M-文件，概括来说，M-文件就是一系列相关代码组成的一个扩展名为.m的文件，用户可以在MATLAB自带的M-文件编辑窗口或者普通文本编辑器中编写代码，然后以filename的文件名+.m的后缀名保存在MATLAB的工作空间，以后在MATLAB命令窗口直接调用文件名filename，就可以执行文件中一系列代码所综合表示的操作。

虽然M-文件是简单的ASCII型的文本文件，但是其语法却与高级语言一样，是一种程序化的变成语言，所以，M-文件具有简单、交互性较好和易于调试的特点MATLAB之所以适用于多门学科，其重要原因是其具有类型齐全、功能完善的各种“工具箱（Toolbox）”，这些工具箱也都是一个个M-文件，广大工程师和学者不断在工具箱内添加新的M-文件，使MATLAB的功能愈加增强本节主要介绍M-文件的分类、结构组成以及如何运用M-文件进行程序设计等知识8.1.1 脚本文件（MATLAB scripts） M-文件可以分为两类：脚本文件（MATLAB scripts）和函数文件（MATLAB functions）两种M-文件虽然都是以.m为文件扩展名，但是有一定的区别，之后的章节将具体介绍其不同之处，本节首先介绍脚本文件的相关知识 脚本文件可以理解为较为简单的M-文件，因为其没有输入和输出变量下面用一个简单的例子说明如何编写和运行脚本文件8.1.2 函数文件（MATLAB functions）上一小节介绍了M-文件的一种形式：脚本文件本节将继续介绍M-文件的另一种形式：函数文件（MATLAB functions），读者需要特别注意对于这两种文件的比较和区别。

相对于脚本文件来说，函数文件稍显复杂表面上看来，函数文件只是在同功能的脚本文件的基础上，在文件中代码开始处，多添加了一行函数定义行，如上一小节例1.1中脚本文件对应的函数文件如图所示8.1.3 M-文件的组成结构上两小节从M-文件分类的角度，分别介绍了脚本和函数文件的特点和编写调用方法函数和脚本两者本是同宗，从结构外观上看，函数文件也只比脚本文件多了一行函数声明行代码，所以本节在介绍M-文件基本结构时，把两者结合在一起进行介绍，这样不但思路统一，而且可以相互比较，让读者在理解的时候加深印象首先，仍然举一个简单的M-文件的例子，本例是一个求和函数文件“sum”，具体结构如图所示8.1.4 P-码文件所有M-文件首次被MATLAB调用时，系统会首先对文件进行语法分析，并把生成的相关内部伪代码（Psedocode）文件存放于内存中，P-码是伪代码（Psedocode）的缩写当系统再次对该-文件进行调用时，将直接调用存放于内存中对应的P-码文件，而不是再次对原M-文件进行重复的分析P-码文件和对应的M-文件具有同样的文件名，但其却是以“.p”作为扩展名，对于用户输入的的文件名，系统优先调用同名的P-码文件，而且对于规模较大的文件，用户可以明显地感觉到，P-码文件的执行速度比M-文件高。

读者需要注意的是，虽然P-码文件可以随着M-文件的被调用而产生，但其不仅仅只能作为M-文件的“附属品”，也就是说用户可以预先创建P-码文件并对内存中的P-码文件进行操作8.2 MATLAB的程序结构及流控制语句 MATLAB语言作为一种高级编程语言，提供给了用户一些判断程序结构并控制程序运行的流程控制语句，方便用户对于程序的编写和执行顺序的控制 一般来说MATLAN的程序按照大类，可以分为3种，即顺序结构、循环结构和分支结构本节将分别介绍这3种结构和对应的流控制语句8.2.1 顺序结构顺序结构是MATLAB程序结构中最基本的结构，不需要任何流程控制语句，完全是依照自上而下的顺序进行代码的执行，用户熟知的批处理文件就是典型的顺序结构一般的程序中，都要包含顺序结构，读者要把此结构的程序作为程序的基础来熟练掌握例3】使用MATLAB顺序结构，编辑一个计算两数的积商的程序用户首先新建一个M-文件，在M-文件编辑器中输入如下代码：% 定义变量a，并赋值a=10;% 定义变量b，并赋值b=100;% 输出两数乘积fprintf(product=%fn,a*b);% 输出两数的商fprintf(quotient=%fn,b/a);8.2.2 for循环结构循环结构一般用于规律性较强的运算，程序中被循环执行的语句称为循环体。

MATLAB中的循环结构控制语句有for和while两种，都属于“当型循环控制语句”，即当条件m为“真”时，反复执行a语句，直到m为假为止，才停止循环，如图所示8.2.3 while循环结构上一小节介绍了常用循环结构的一种for循环结构，本节将对照for语句，讲解while循环语句的结构和使用方法While语句的格式如下：while expression statements;end其中，expression代表条件表达式，而statements表示执行的循环体，一般情况下，expression提供的是一个标量，有时也可以是数组以expression是标量为例，只要其为“真（True）”，那么statements循环体就会一直循环下去，直到expression变为“假（False）”为止；而如果expression是一个数组，那么statements循环与否的条件则分别是数组所有元素均为“真”和不全为“真”8.2.4 if条件分支结构 与循环结构一样，分支结构也是程序设计中的常见结构之一当程序需要表达选择意向的时候，用户往往需要使用条件分支控制语句条件分支结构的执行顺序一般是，条件P为“真”时，执行语句A，否则，执行语句B，在执行完成任意分支后，输出结果。

MATLAB中常见的条件分支控制语句有if和switch语句，本节将首先介绍if分支语句 if语句是MATLAB程序设计中的重要语句之一，其调用格式有3种，分别是：单分支、双分支和多分支，下面分别介绍这3种分支语句的格式和用法8.2.5 switch条件分支结构MATLAB中还有一种常用的多分支结构语句，即switch语句与if多分支语句相比较而言，switch语句主要用于条件多且单一的情况，比如学生成绩分类、人口年龄层次结构统计等，这些问题如果用if语句来处理，虽然也可以得到结果，但是由于分支较多，嵌套的if语句层数太多，程序烦琐复杂，不便于理解，可读性差switch条件分支语句的调用格式为：switch expression case value1 statements1 case value2 statements2 case value3 statements3.otherwise statementsend8.3 MATLAB交互式程序控制语句 上一节主要讲解了MATLAB程序的3种一般结构和对应的常用控制语句，在使用控制语句编写程序来解决实际问题时，用户不仅需要确定程序的结构对实现问题的表述，还常常会遇到程序提前终止循环、跳出子程序、显示出错信息、输入用户数据、暂停程序执行以及显示执行命令等情况。

针对此类问题，MATLAB特别提供了一系列交互式控制语句，来实现上述的功能，本节将结合具体的示例，介绍以下的指令：continue、break、return、try-catch、error、warning、input、keyboard、pauseecho等8.3.1 continue结束循环语句 continue语句的功能是跳过程序中未执行的循环语句来结束循环其调用格式十分简单，即直接输入continue，代码如下 continue continue语句一般通过与if条件语句结合使用于循环结构中，下面举例说明其用法8.3.2 break结束循环语句 在MATLAB程序设计中，break语句与continue语句的功能类似，作用是终止本次循环，跳出最内层循环中所有剩下的语句，即根据条件而不必等到循环结束，继续下一次循环break语句常与if语句配合使用来强制结束循环，下面举例说明其用法8.3.3 return终止操作语句 上一小节介绍的break语句一般只用于循环体内部，如果用户需要在循环语句之外结束操作，则可以使用return语句return语句的用法比continue和break语句都要灵活，一般用在函数的末尾，MATLAB调用函数正在运行时，return语句可以强制程序结束，或者在满足某条件时强制退出此函数的运行，并返回主调函数或者键盘。

正常情况下，程序于end语句处结束，使用return语句可以提前结束程序，下面举例说明return语句的用法8.3.4 warning错误警告语句 在MATLAB程序设计中，有一类专门对警告或错误情况进行捕获和处理的语句，常用的包括warning、error和try-catch语句等，本小节将介绍warning语句的功能和使用方法在编写程序的时候，遇到错误时，需要给使用者必要的提示，warning语句是常见的警告提示语句，其调用格式如下 warning(message) 其中，message表示显示的警告内容，出现警告时，程序继续进行下面举例说明warning语句的用法8.3.5 error语句错误警告终止语句 error语句的功能与warning语句类似，同样是针对程序中错误代码的报错显示error语句的常用调用格式和功能如下 error（message）：其中，message为显示的出错信息，此语句终止程序的执行 errordlg（errorstring,dlgname）：显示出错信息的对话框，其中，errorstring为对话框内容，而dlgname为对话框的标题 下面借用上一小节的例子，说明error语句的用法。

8.3.6 try-catch纠错模块语句读者理解了error语句的使用方法后，对于功能类似的try-catch语句的理解，就会感到十分轻松try-catch语句允许用户对一个程序中的错误进行操作，用户可以使用此语句判断程序的某处代码是否确实有错误try-catch语句的调用格式和功能如下try % try模块 statement . statementcatch %catch模块 statement statementend8.3.7 pause暂停语句用户在进行程序设计的时候，往往需要在程序执行的过程中，暂停或者终止程序的运行pause语句就是常用的可以实现这项功能的语句之一pause语句执行时，系统暂停执行，等待用户按任意键继续执行pause语句常用于程序的调试过程中和用户需要查看程序执行的中间结果的时候pause语句的调用格式和功能如下：pause：暂停程序的执行，等待用户按任意键继续pause(n)：暂停程序的执行，n秒后继续执行（n可以是分数）pause。