Matlab创建M文件以及程序控制
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1.创建M文件
1.1 M文件的建立与打开
M文件是一个文本文件,它可以用任何编辑程序来建立和编辑,而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。
1.建立新的M文件
为建立新的M文件,启动MATLAB编辑器有3种方法:- ① 在MATLAB主窗口选择“主页”选项卡,在“文件”命令组中单击“新建脚本”命令按钮。
输入数据,点击保存。
② 在MATLAB命令行窗口输入命令:
edit 文件名
启动MATLAB编辑器后,输入M文件的内容并存盘。
③ 在命令历史窗口选中一些命令(按住Ctrl可同时选择多条命令),然后从右键快捷菜单中选择“创建脚本”命令,将会启动MATLAB编辑器,并在编辑区中加入所选中的命令。
2.打开已有的M文件
打开已有的M文件,也有3种方法:- ① 菜单操作。在MATLAB主窗口选择“主页”选项卡,在“文件”命令组中单击“打开”命令按钮,再从弹出的下拉菜单中选择“打开”命令,从“打开”对话框中选择所需打开的M文件。
- ② 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令:edit 文件名,则打开指定的M文件。
- ③ 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命令按钮,再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。
- ① 在MATLAB主窗口选择“主页”选项卡,在“文件”命令组中单击“新建脚本”命令按钮。
1.2 M文件的分类
- 用MATLAB语言编写的程序,称为M文件。M文件可以根据调用方式的不同分为两类:脚本文件(Script File)和函数文件(Function File)。
脚本文件和函数文件的主要区别如下:- ① 脚本文件没有输入参数,也不返回输出参数,而函数文件可以带输入参数,也可返回输出参数。
- ② 脚本文件对MATLAB工作空间中的变量进行操作,文件中所有命令的执行结果也完全返回到工作空间中,而函数文件中定义的变量为局部变量,当函数文件执行完毕时,这些变量被清除。
- ③ 脚本文件可以直接运行,在MATLAB命令行窗口输入脚本文件的名字,就会顺序执行脚本文件中的命令,而函数文件不能直接运行,而要以函数调用的方式来调用它。
1.3 M文件的路径修改
- 方法一步骤:
① -> cd 想保存的文件夹路径
② -> savepath
样例:
- 方法二步骤:
① -> 右键单机matlab图标打开属性
② -> 将起始位置路径保存为自己想保存的路径
2.程序控制结构
2.1 顺序结构
- 1.数据的输入
从键盘输入数据,则可以使用input函数来进行,该函数的调用格式为:
A=input(提示信息,选项);
其中提示信息为一个字符串,用于提示用户输入什么样的数据。
如果在input函数调用时采用’s’选项,则允许用户输入一个字符串。
例如:
- 2.数据的输出
MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数,其调用格式为
disp(输出项)
其中输出项既可以为字符串,也可以为矩阵。 - 3.程序的暂停
暂停程序的执行可以使用pause函数,其调用格式为:
pause(延迟秒数)
如果省略延迟时间,直接使用pause,则将暂停程序,直到用户按任一键后程序继续执行。
若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。
2.2 选择结构
- 1.if语句
在MATLAB中,if语句有3种格式。
(1) 单分支if语句:if 条件->语句组->end
当条件成立时,则执行语句组,执行完之后继续执行if语句的后继语句,若条件不成立,则直接执行if语句的后继语句。
(2) 双分支if语句:
if 条件->语句组1->else->语句组2->end
当条件成立时,执行语句组1,否则执行语句组2,语句组1或语句组2执行后,再执行if语句的后继语句。
(3) 多分支if语句:
if 条件1->语句组1->elseif 条件2->语句组2 ……elseif 条件m->语句组m->else->语句组n->end
2.switch语句
switch语句根据表达式的取值不同,分别执行不同的语句,其语句格式为:
switch 表达式->case 表达式1->语句组1->case 表达式2->语句组2 …… case 表达式m->语句组m->otherwise->语句组n->end
Num2cell()函数
num2cell的作用是把数值数组转换为cell数组
最基本的用法是把数值数组的每个元素作为cell数组的元素,得到一个和原数组维度完全相同的cell数组,例如:
3.try语句
语句格式为:try->语句组1->catch->语句组2->end
try语句先试探性执行语句组1,如果语句组1在执行过程中出现错误,则将错误信息赋给保留的lasterr变量,并转去执行语句组2。
2.3 循环结构
1.for语句
for语句的格式1:
for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3->循环体语句->end
水仙花数:
for语句的格式2:
for 循环变量=矩阵表达式->循环体语句->end
执行过程是依次将矩阵的各列元素赋给循环变量,然后执行循环体语句,直至各列元素处理完毕。
2.while语句
while语句的一般格式为:
while (条件)-> 循环体语句-> end
其执行过程为:若条件成立,则执行循环体语句,执行后再判断条件是否成立,如果不成立则跳出循环。
求输入的数的和,当输入0时停止3.break语句和continue语句
与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句。它们一般与if语句配合使用。
break语句用于终止循环的执行。当在循环体内执行到该语句时,程序将跳出循环,继续执行循环语句的下一语句。
continue语句控制跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执行到该语句时,程序将跳过循环体中所有剩下的语句,继续下一次循环。
求[100,200]q区间内第一个能整除21的数:4.循环的嵌套
如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构,就称为循环的嵌套,或称为多重循环结构。
求1-500间的完数:
3. 函数文件
3.1 函数文件的基本结构
- 函数文件由function语句引导,其基本结构为:
->function 输出形参表=函数名(输入形参表)
->注释说明部分
->函数体语句
其中以function开头的一行为引导行,表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数,输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于一个时,则应该用方括号括起来。
3.2 函数调用
- 1.函数调用的一般格式是:
[输出实参表]=函数名(输入实参表)
要注意的是,函数调用时各实参出现的顺序、个数,应与函数定义时形参的顺序、个数一致,否则会出错。函数调用时,先将实参传递给相应的形参,从而实现参数传递,然后再执行函数的功能。 - 2.函数的递归调用
在MATLAB中,函数可以嵌套调用,即一个函数可以调用别的函数,甚至调用它自身。一个函数调用它自身称为函数的递归调用。
3.3 函数参数的可调性
- 在调用函数时,MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量,就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数,从而决定函数如何进行处理。
3.4 全局变量与局部变量 - 函数文件中的变量是局部的,即在一个函数文件中定义的变量不能被另一个函数文件引用。如果在若干函数中都把某一变量定义为全局变量,那么这些函数将共用这个变量,作用域是整个工作空间,即全程有效。
全局变量用global命令定义,格式为:
global 变量名
4. 特殊形式的函数
- 子函数
在MATLAB中,可以在一个M文件中同时定义多个函数,其中M文件中出现的第一个函数称为主函数(primary function),其他函数称为子函数(subfunction),但需要注意的是子函数只能由同一M文件中的函数调用。在保存M文件时,M文件名一般和主函数名相同,外部程序只能对主函数进行调用。 - 内联函数
以字符串形式存在的函数表达式可以通过inline函数转化成内联函数。例如a=’(x+y)2’,可以通过f=inline(a)生成内联函数f(x,y)=(x+y)2。
a=’(x+y)^2’;
f=inline(a)
f =
内联函数:
f(x,y) = (x+y)^2f(3,4)
ans =
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- 匿名函数
匿名函数的基本格式如下:
匿名函数名=@(输入参数) 匿名函数表达式
其中,匿名函数的输入参数可以是一个,也可以是多个,有多个参数时,参数间用逗号分隔。例如:
f=@(x,y) x ^ 2 + y ^ 2;
f(3,4)
ans =
25
5. 程序调试与优化
5.1 程序调试方法
一般来说,应用程序的错误有两类,一类是语法错误,另一类是运行时的错误。语法错误包括词法或文法的错误,例如函数名的拼写错、表达式书写错等。
程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误,这类错误也称为程序逻辑错误。
1.利用调试函数进行程序调试
2.利用调试工具进行程序调试
5.2 程序性能分析与优化
1.程序性能分析
2. 程序优化
(1)采用向量化运算
在实际MATLAB程序设计中,为了提高程序的执行速度,常用向量或矩阵运算来代替循环操作。
(2)预分配内存空间
通过在循环之前预分配向量或数组的内存空间可以提高for循环的处理速度。
(3)减小运算强度
在实现有关运算时,尽量采用运算量更小的运算,从而提高运算速度。一般来说,乘法比乘方运算快,加法比乘法运算快。
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