《《Matlab程序設(shè)計(jì)》PPT課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《Matlab程序設(shè)計(jì)》PPT課件（56頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第七節(jié) Matlab的程序設(shè)計(jì) Matlab語(yǔ)言稱(chēng)為第四 代編程語(yǔ)言，程序簡(jiǎn)潔、可 讀性很強(qiáng)而且調(diào)試十分容易 , 是 Matlab的重要組成部分。 m文件簡(jiǎn)介 用戶(hù)如想靈活應(yīng)用 Matlab去解決實(shí)際問(wèn)題， 充分調(diào)用 Matlab的科學(xué)技術(shù)資源，就需要編 輯 m文件。 包含 Matlab語(yǔ)言代碼的文件稱(chēng)為 m文件，其 擴(kuò)展名為 m。 編輯 m文件可使用各種文本編輯器。 一、 Matlab的工作模式 指令驅(qū)動(dòng)模式 通常 Matlab以指令驅(qū)動(dòng)模式工作，即在 Matlab 窗口下當(dāng)用戶(hù)輸入單行指令時(shí)， Matlab 立即處理 這條指令，并顯示結(jié)果，這就是 Matlab命令行方 式。 命令行操作時(shí)，

2、 Matlab窗口只允許一次執(zhí)行一 行上的一個(gè)或幾個(gè)語(yǔ)句。 例如： x1=0:10 x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2=0:3:11 x2 = 0 3 6 9 x3=11.5:-3:0 x3 = 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000 x1=0:10,x2=0:3:11,x3=11.5:-3:0 x1 = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2 = 0 3 6 9 x3 = 11.5000 8.5000 5.5000 2.5000 在 Matlab窗口輸入數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行計(jì)算時(shí)， 當(dāng)處理復(fù)雜問(wèn)題和大量數(shù)據(jù)時(shí)是不方便的。 因此應(yīng)編輯 m文件。

3、 命令行方式程序可讀性差，而且不能存儲(chǔ)， 對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題，應(yīng)編寫(xiě)成能存儲(chǔ)的程序文 件。 m文件模式 將 Matlab語(yǔ)句構(gòu)成的程序存儲(chǔ)成以 m為擴(kuò)展名 的文件，然后再執(zhí)行該程序文件，這種工作 模式稱(chēng)為程序文件模式。 程序文件不能在指令窗口下建立，因?yàn)橹噶?窗口只允許一次執(zhí)行一行上的一個(gè)或幾個(gè)語(yǔ) 句。 二、 m文件的創(chuàng)建 m文件的類(lèi)型是普通的文本文件，我們可以 使用系統(tǒng)認(rèn)可的文本文件編輯器來(lái)建立 m文件。 具體的創(chuàng)建方法： 1. 在 Matlab命令窗 口點(diǎn)擊 file 菜單 new m-file 2. 點(diǎn)擊 file Save File As 將編輯器中的內(nèi)容存 入文件 *.m。 3. 編輯器

4、 用系統(tǒng)自帶的記事本或者 word可 以打開(kāi)編輯 m文件，也可以使用專(zhuān)業(yè)的編輯工 具，例如： UltraEdit。當(dāng)然更好的選擇是用 matlab自帶的編輯器編寫(xiě) m文件。 注意：所創(chuàng)建的 m文件必須納入 Matlab搜索路 徑后，才能在 Matlab命令窗口運(yùn)行。 Matlab搜索路徑的設(shè)置 1. path(path,c:toolsgoodstuff) 2.用 pathtool路徑瀏覽器設(shè)定當(dāng)前目錄。 可以在命令行輸入 pathtool， 也可以在 file set path中加入文件夾或文件。 三、 Matlab文件的類(lèi)型 1. 數(shù)據(jù)文件 .mat mat文件是 Matlab以標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制格

5、式保存的 數(shù)據(jù)文件，可將工作空間中有用的數(shù)據(jù)變量 保存下來(lái)。 mat文件的生成和調(diào)用是由函數(shù) save和 load 完成的。 例如： load gatlin image(X) colormap(gray);axis equal;axis(off) 100 200 300 400 500 600 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2. m文件 m文件的語(yǔ)法類(lèi)似于 c語(yǔ)言，但又有其自身特 點(diǎn)，后綴為 m。它只是一個(gè)簡(jiǎn)單的 ASCII碼文 本文件，執(zhí)行程序時(shí)逐行解釋運(yùn)行程序， Matlab是解釋性的編程語(yǔ)言。 m文件有兩類(lèi)： 獨(dú)立的 m文件 稱(chēng)命令文件 (腳本 s

6、cript) 可調(diào)用 m文件 稱(chēng)函數(shù)文件 (function) (1) 命令文件 簡(jiǎn)單的 m文件 命令文件實(shí)際上是一串指令的集合，與在命令 窗口逐行執(zhí)行文件中的所有指令，其結(jié)果是一 樣的。 命令文件的特點(diǎn)： 命令文件沒(méi)有輸入輸出參數(shù)。 命令文件運(yùn)行中可以調(diào)用工作空間的數(shù)據(jù)，運(yùn) 行中產(chǎn)生的所有變量為全局變量。 命令文件可以直接運(yùn)行。 命令文件包括兩部分：注釋文件和程序文件 %RANK Number of linearly independent rows or columns. % K = RANK(X) is the number of singular values of X % that

7、are larger than MAX(SIZE(X) * NORM(X) * EPS. % K = RANK(X,tol) is the number of singular values of X that % are larger than tol. % Copyright (c) 1984-94 by The MathWorks, Inc. s = svd(x); if (nargin = 1) tol = max(size(x) * max(s) * eps; end r = sum(s tol); 程序部分 如何有效加注釋 % 最常用的操作，但是效率慢。如果是對(duì)大段 的代碼進(jìn)行注釋

8、，可使用下面三種方法： 選中大段代碼 ,鼠標(biāo)右鍵 comment ，如果要取 消大段代碼的注釋?zhuān)瑯邮髽?biāo)右鍵 uncomment 快捷鍵：加注釋是選中代碼按 Ctrl+r，取消注釋 是選中代碼按 Ctrl+t。 if(0) 大段的代碼 end (2) Matlab內(nèi)置函數(shù)文件 Matlab自定義的函數(shù)文件稱(chēng)內(nèi)置函數(shù)文件 調(diào)用內(nèi)置函數(shù)的方法： 使用函數(shù)名并給出相 應(yīng)的入口、出口參數(shù)即可。 例如： sin.m函數(shù) 用 type sin查不到。 返回為： sin is a built-in function. 實(shí)際應(yīng)用中可以直接調(diào)用 x=0:2*pi/180:2*pi; y=sin(2*x) plo

9、t(x,y) 又如 sqrt(x) 求 x的平方根 abs(x) 求 x的絕對(duì)值 det(a) 求行列式的值 等等。 Matlab擁有大量的內(nèi)置數(shù)學(xué)函數(shù)，供我們?cè)跀?shù) 值運(yùn)算和符號(hào)運(yùn)算中調(diào)用。 (3)函數(shù) m文件 需要輸入變量，返回輸出變量 Matlab用戶(hù)可以根據(jù)需要編輯自己的 m文件，它們可 以像庫(kù)函數(shù)一樣方便的調(diào)用，從而極大地?cái)U(kuò)展了 Matlab 的能力。 對(duì)于某一類(lèi)特殊問(wèn)題，如創(chuàng)建了許多 m函數(shù)文件， 則可形成新的工具箱。 這種用 Matlab語(yǔ)言創(chuàng)建定義新的 Matlab函數(shù)的功 能，正體現(xiàn)了 Matlab語(yǔ)言強(qiáng)大的擴(kuò)展功能。 函數(shù) m文件的格式： (1)函數(shù)定義行： function

10、 返回變量、參數(shù) =函數(shù)名 (輸入變量、參數(shù) ) (2) 函數(shù)說(shuō)明，就是函數(shù)注釋。 (3) 函數(shù)體：程序語(yǔ)句段，完成函數(shù)的功能。 特定規(guī)則： 1. 函數(shù) m文件第一行必須以單詞 function作為引 導(dǎo)詞，必須遵循如下形式： function 因變量 =函數(shù)名 (自變量 ) 2. m文件的文件名必須是 .m。 3. 程序中的變量均為局部變量，不保存在工作 空間中，也不能調(diào)用工作空間的數(shù)據(jù)，其變 量只在函數(shù)運(yùn)行期間有效。 4. 不能直接運(yùn)行，只能調(diào)用。因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)法確 定輸入變量。 5. 只能在當(dāng)前目錄運(yùn)行。 (4) 系統(tǒng)文件 s函數(shù) 用于描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的專(zhuān)用函數(shù)，是特殊的 m 文件。 s 函數(shù)有

11、 3類(lèi)： 由 simulink結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)創(chuàng)建 可用 c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) mex文件直 接定義 用函數(shù) m文件編寫(xiě) s函數(shù)一旦創(chuàng)建，即可在框圖中使用，也可在 文件中調(diào)用。 S函數(shù)的調(diào)用格式 sys, x0=sfunction( t, x, u, flag) S函數(shù)與函數(shù) m文件類(lèi)似，只是輸入、輸出 變量是限定的。 系統(tǒng)狀態(tài) 狀態(tài)初值 用戶(hù)定義的系統(tǒng) 當(dāng)前時(shí)刻 當(dāng)前狀態(tài)值 當(dāng)前輸入值 標(biāo)志量 matlab的函數(shù)類(lèi)型 simple 未加載的內(nèi)部函數(shù)、 m文件 overloaded 加載的內(nèi)部函數(shù)、 m文件 subfunction 子函數(shù) constructor matlab類(lèi)的創(chuàng)建函數(shù) private

12、局部函數(shù) Matlab自動(dòng)備份文件 Matlab的程序文件中除了后綴是 m， mat外，還 有 asv。它沒(méi)有任何作用，只是像 Word一樣備 份文件，可以刪除。 也可以設(shè)置不備份文件，方法是： 在 file/Preferences里面在“ Editor/Debugger”菜 單里面找到 Autosave，把勾選去掉。 四、 matlab的程序結(jié)構(gòu) matlab語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)與其它高級(jí)語(yǔ)言是一致 的，分為順序結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)。 (1).順序結(jié)構(gòu) 依次順序執(zhí)行程序的各條語(yǔ)句 (2).循環(huán)結(jié)構(gòu) 被重復(fù)執(zhí)行的一組語(yǔ)句，循環(huán) 是計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的主要手段。 循環(huán)語(yǔ)句主要有： for end (硬

13、循環(huán)語(yǔ)句或無(wú)條件循環(huán) ) 語(yǔ)法為： for i = 表達(dá)式 （表達(dá)式為一個(gè)向量） 可執(zhí)行語(yǔ)句 end 例：利用 for循環(huán)求 1！ +2！ +3！ + +5！的值 sum=0; for i=1:5 pdr=1; for k=1:i pdr=pdr*k; end sum=sum+pdr; end sum = 153 while end 循環(huán) (當(dāng) 就 ) while循環(huán)將循環(huán)體中的語(yǔ)句循環(huán)執(zhí)行不定 次數(shù)。 語(yǔ)法為： while 表達(dá)式 循環(huán)體語(yǔ)句 end 表達(dá)式一般是由邏輯運(yùn)算和關(guān)系運(yùn)算以及一 般運(yùn)算組成的，以判斷循環(huán)的進(jìn)行和停止； 只要表達(dá)式的值 非 0，繼續(xù)循環(huán)；直到表達(dá)式 值為 0，循環(huán)停

14、止。 例：用 while循環(huán)求 1100間整數(shù)的和 sum=0; i=1; while i, ,=, = =, = 等 邏輯操作符 % 隨機(jī)生成 300 x300的矩陣 inv(a); %求逆矩陣 toc etime(t1,t2)來(lái)計(jì)算 t1,t2之間的時(shí)間差來(lái)完成計(jì)時(shí)， 其中時(shí)差 t1-t2 。 例如： t0=clock a=rand(300); inv(a); elapsed_time=etime(clock,t0) %elapsed_time指流逝過(guò)的時(shí)間 同理可以使用 cputime來(lái)計(jì)時(shí) t=cputime; your_operation; cputime-t 七、程序代碼優(yōu)化 1.

15、盡量不要使用循環(huán)，而使用矩陣結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。 例： t0=cputime n=100000; sum=0; for i=1:n sum=sum+1/i end sum t1=cputime-t0 而如果使用向量、矩陣和系統(tǒng)內(nèi)部函數(shù) tic n=100000; a=1:n; total=cumsum(1./a) toc %cumsum函數(shù)實(shí)現(xiàn)累計(jì)求和 八、文件操作 matlab文件輸入、輸出（ I/O）函數(shù)允許把其它 格式的數(shù)據(jù)文件直接讀進(jìn) matlab，它是以 c 語(yǔ)言文件 I/O函數(shù)為基礎(chǔ)的。 文件數(shù)據(jù)格式有兩種形式，一是二進(jìn)制文件， 二是文本文件。在打開(kāi)文件時(shí)需要進(jìn)一步指 定文件格式類(lèi)型，

16、即指定是二進(jìn)制文件還是 文本文件。 1. 打開(kāi)和關(guān)閉文件（ fopen, fclose) 格式： fid=fopen(數(shù)據(jù)文件名 ， 打開(kāi)方式 ) r 表示對(duì)打開(kāi)的文件 讀 數(shù)據(jù) w 表示對(duì)打開(kāi)的文件 寫(xiě) 數(shù)據(jù) a 表示在打開(kāi)的文件末尾 添加 數(shù)據(jù) fid用于存儲(chǔ)文件句柄值，句柄值用來(lái)標(biāo)識(shí)該 數(shù)據(jù)文件，其他函數(shù)可以利用它對(duì)該數(shù)據(jù) 文件進(jìn)行操作。 文件一旦打開(kāi)，即可進(jìn)行讀寫(xiě)操作，操作完 后 應(yīng)及時(shí)關(guān)閉，使用 fclose函數(shù) 。 sta=fclose(fid) 關(guān)閉上述打開(kāi)文件 該函數(shù)關(guān)閉 fid所表示的文件。 sta表示關(guān) 閉文件操作的返回代碼，若關(guān)閉成功，返回 0， 否則返回 1。 sta=

17、fclose(all) 關(guān)閉所有打開(kāi)的文件 2. 讀寫(xiě)二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件 fread, fwrite 可讀寫(xiě)數(shù)據(jù)文件，文本文件。 例： fid=fopen(user.dat,r) a=fread(fid,50) sta=fclose(fid) 其中 fread的調(diào)用格式為： A,COUNT=fread(fid, size, precision) 其中 A用于存放讀取的數(shù)據(jù)， COUNT返回所讀取的數(shù) 據(jù)元素個(gè)數(shù)， fid為文件句柄， size為可選項(xiàng)，若不 選用則讀取整個(gè)文件內(nèi)容，若選用則它的值可以是 下列值： (1) N表示讀取 N個(gè)元素到一個(gè)列向量。 (2) Inf表示讀取整個(gè)文件。 (3)

18、M,N表示讀數(shù)據(jù)到 M N的矩陣中，數(shù)據(jù)按列 存放。 precision代表讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的類(lèi)型 2寫(xiě)二進(jìn)制文件 fwrite 函數(shù)按照指定的數(shù)據(jù)類(lèi)型將矩陣中的元素寫(xiě) 入到文件中。其調(diào)用格式為： COUNT=fwrite (fid, A, precision) 其中 COUNT返回所寫(xiě)的數(shù)據(jù)元素個(gè)數(shù)， fid為文件 句柄， A用來(lái)存放寫(xiě)入文件的數(shù)據(jù)， precision用于控 制所寫(xiě)數(shù)據(jù)的類(lèi)型，其形式與 fread函數(shù)相同。 例： 建立一數(shù)據(jù)文件 magic5.dat，用于存放 5 階魔方陣。 程序如下： fid=fopen(magic5.dat,w); cnt=fwrite(fid,magic(5

19、),int32); fclose(fid); 也可以直接導(dǎo)入數(shù)據(jù) txt文件 file/import data./next/finish 例如： work目錄下建立一個(gè) hello.txt，復(fù)制如下數(shù)據(jù)： 你好 歡迎來(lái)到 太原理工大學(xué) 請(qǐng)?jiān)L問(wèn)如下網(wǎng)址： 1 11 111 1111 2 22 222 2222 3 33 333 3333 4 44 444 4444 5 55 555 5555 九、應(yīng)用程序接口 應(yīng)用程序接口 是 matlab的附加組件。是一個(gè) 由相關(guān)函數(shù)組成的接口函數(shù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)與外部程 序的交互。 MEX文件：是 matlab環(huán)境下調(diào)用 C、 FORTRAN 語(yǔ)言編寫(xiě)的應(yīng)用程序

20、模塊。 matlab 計(jì)算引擎：在使用 C、 FORTRAN編程時(shí) 可調(diào)用 matlab函數(shù)庫(kù)進(jìn)行計(jì)算。 MAT文件：實(shí)現(xiàn) matlab與 C、 FORTRAN語(yǔ)言程序間的 數(shù)據(jù)交換 十、 matlab編譯 matlab編譯的原因： 1. 提高運(yùn)算速度 2. 隱藏特定算法 3. 可產(chǎn)生獨(dú)立的 m文件 matlab編譯函數(shù)： mcc MCC -options fun fun2 . mexfile1 . mlibfile1 . 如何關(guān)掉 matlabserver.exe 有時(shí)候，用戶(hù)為了節(jié)省計(jì)算機(jī)內(nèi)存，或者是提高啟 動(dòng)速度，會(huì)禁止 matlab server服務(wù)。 在控制面板 -管理工具 -服務(wù)

21、中 matlab server 的服務(wù)改 為禁用，手動(dòng)啟動(dòng)， matlabserver.exe就不運(yùn)行了。 或者這樣操作 (這是卸載 MATLAB Server) ： 打開(kāi)一個(gè) dos窗口 cd /webserver/bin/win32 matlabserver -remove 注： 指的是安裝目錄 小 結(jié) 本節(jié)主要介紹了 matlab語(yǔ)言程序設(shè) 計(jì)基礎(chǔ)。相對(duì)來(lái)說(shuō)， matlab 編程簡(jiǎn) 單，容易掌握。 通過(guò)學(xué)習(xí)，要求同學(xué)們 應(yīng)能編寫(xiě)簡(jiǎn) 單程序。 結(jié) 束 語(yǔ) 本課程基于 matlab語(yǔ)言基礎(chǔ)，想繼續(xù) 深入學(xué)習(xí)，要多看其他文獻(xiàn)，相互討 論，并能多上手練習(xí)。 希望大家今后都能成為 matlab高手。