MALAB程序设计.ppt

可编辑 可编辑 第4章 程序设计 在前面的章节中我们对MATLAB基础知识做了详尽的介绍，主要是在MATLAB命令窗口演示这些基本函数、功能。而MATLAB作为一门优秀的编程语言也同其他高级语言一样，可以进行复杂程序的设计。本章我们将学习MATLAB程序设计的相关知识，主要涉及程序设计的文件类型、变量和常量、流程控制、调试与优化等。在本章的学习过程中我们会发现MATLAB和其他编程语言程序设计的相同或相近之处，但是希望读者在发现MATLAB和其他编程语言的共性之处的同时能够深刻体会不同之处。勤于思考，不要停留在原来的编程习惯中，换一种编程方式，可能取得更好的效果。另外，在程序出错后，对程序的调试、修改、完善，也是用好MATLAB解决实际问题的关键。 4.1 程序设计概述 MATLAB的程序设计是在M文件中进行的。M文件按照调用方式的不同可以分为脚本文件和函数文件。程序设计中涉及的主要步骤如下。 （1）程序文件的新建：通过单击主窗口工具条上的图标，新建如图4.1所示的M文件，在M文件内即可以开始编写程序。 （2）程序文件的保存：程序编写完毕后，一般要先保存才可运行程序。程序的保存可以通过工具条上或者“Ctrl+s”，将打开如图4.1所示的程序保存窗口，给M文件命名，然后保存。 4.2 脚本文件 脚本文件是由多条命令组成的文件。对于需要在命令行窗口输入多行命令才能完成的任务，可以考虑在MATLAB代码编写窗口建立脚本文件，便于操作，而且文件可以保存，可以重复执行。 简单来讲，脚本文件就是由一条条命令组成的，可以直接访问MATLAB当前工作空间内的变量，同时脚本文件内代码生成的变量也将保存在MATLAB的工作空间内。 4.3 函数文件 需要通过调用才可以执行的一类M文件为函数文件，函数文件一般有输入、输出参数，可以供不同的输入参数重复调用产生不同的输出结果。函数文件中产生的变量只在函数运行过程中有效，当函数执行完后，变量即不存在。函数文件一般用于需要让不同的参数重复调用的代码，但是函数文件的执行类似于“黑箱”，我们无法看到函数文件的执行的中间过程，因此会给程序的调试带来比较大的麻烦，对于入门读者建议最初以编写脚本文件为基础，当编写的脚本文件运行后完整无误，可以考虑再设计成函数。 目前MATLAB软件提供了大量的现场函数供我们直接调用，大大提高了代码的编写效率，而一些新开发的算法网上也经常能找到现成的函数文件供我们使用。 4.3.1 函数的定义 当M文件的第一行为function的函数定义语句，即为函数文件。完整的MATLAB函数文件由函数定义行、H1行、帮助文本、函数体、注释组成。例4.1即为MATLAB自带的函数mean()一个完整的函数文件。 4.3.2 函数类型 MATLAB的函数类型主要有以下几种：主函数、子函数、私有函数、嵌套函数、重载函数、匿名函数。这里主要介绍常用的主函数、子函数和匿名函数。 4.3.3 函数的调用和变量传递 函数调用的一般格式为：[y1,y2,…]=函数名(x1,x2,…) 其中，x1、x2为函数的输入参数，传递的是参数的值；而y1、y2为函数的输出参数，获取的是函数调用后的值，为实参，将存储到MATLAB工作空间中。 在函数调用过程中MATLAB查询的是文件名，而调用格式中又为函数名，因而未避免不必要的麻烦，存储函数文件时文件名应当与主函数名相一致，便于理解和使用。 4.3.4 输入输出参数的控制 MATLAB提供了函数nargin和nargout控制函数输入输出参数，其调用格式如下： n = nargin：用于获取当前函数文件内的输入参数个数。 n = nargin(fun)：用于获取指定函数文件fun内的输入参数个数。 n = nargout：用于获取当前函数文件内的输出参数个数。 n = nargout(fun)：用于获取指定函数文件fun内的输出参数个数。 一般函数中输入输出参数的检测主要用于判断用户在调用函数时是否给出了充分的调用参数或者根据调用参数的个数执行不同的函数功能，用户没有提供的输入参数可以设置为函数自带的默认值。 4.4 常量、变量 变量是程序设计语言的重要组成元素。MATLAB语言中的变量与常规程序设计语言不同的是不需要事先对所使用的变量进行声明，也不需要指定变量的数据类型。MATLAB语言会自动根据变量的赋值情况产生默认的数据类型。MTALAB中也提供了一些值不变的变量，为常量。这些常量一般具有固定的含义。 本节中将重点介绍变量的命令、变量类型和常量的相关知识。 4.4.1 变量的命名 MATLAB中的变量在使用前不需要声明，指定数据类型，但是变量的命令需要遵守如下规定： 变量名以字母开头，且只能由字母、下画线和数字混合组成。 变量名区分大小写。 变量名