第二讲 MATLAB程序设计
MATLAB有两种工作方式：
交互式的命令行工作方式
M文件的程序工作方式一,M文件一,M文件用 MATLAB语言编写的程序，称为 M文件。
M文件有两类：命令文件和函数文件。
命令文件：没有输入参数，也不返回输出参数。
函数文件：可以输入参数，也可返回输出参数。
１,M文件的建立与编辑建立新的 M文件：
从 MATLAB命令窗口的 File菜单中选择 New菜单项，再选择 M-file命令。
一,M文件编辑已有的 M文件：
从 MATLAB命令窗口的 Flie菜单中选择 Open
M-file命令。
２．命令文件将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后在
MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。
【 例 1】 建立一个命令文件将变量 a,b的值互换。
一,M文件
e31,m文件：
a=1:9;
b=[11,12,13;14,15,16;17,18,19];
c=a;a=b;b=c;
a
b
在 MATLAB的命令窗口中输入 e31，将会执行该命令文件。
二．数据的输入输出
1,input函数,用于向计算机输入一个参数。
调用格式,A=input(提示信息,选项 )；
注：‘ s’选项，则允许用户输入一个字符串。
例如想输入一个人的姓名,可采用命令
xm=input('What''s your name:','s')
【 例 2】 求一元二次方程 a2 +bx+c=0的根。
二．数据的输入输出
a=input('a=?');
b=input('b=?');
c=input('c=?');
d=b*b-4*a*c;
x=[(-b+sqrt(d))/(2*a),(-b-sqrt(d))/(2*a)]
将该程序以 aa.m文件存盘,然后运行 aa.m文件 。
2,pause函数,暂停程序的执行。
调用格式,pause(延迟秒数 )
注：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。
二．数据的输入输出
3,disp函数,命令窗口输出函数 。
调用格式,disp(输出项 )
注：输出项为字符串或矩阵 。
例如
A='Hello,MATLAB';
disp(A)
输出为,Hello,MATLAB
三．程序设计
（一）选择结构选择结构的语句有 if语句和 switch语句。
1,if语句格式一,if 条件语句组
end
三．程序设计格式二,if 条件语句组 1
else
语句组 2
end
(一 )选择结构格式三,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 m+1
end
三．程序设计
【 例 4】 输入三角形的三条边，求面积。
A=input('请输入三角形的三条边,');
if A(1)+A(2)>A(3) & A(1)+A(3)>A(2) & A(2)+A(3)>A(1)
p=(A(1)+A(2)+A(3))/2;
s=sqrt(p*(p-A(1))*(p-A(2))*(p-A(3)));
disp(s);
else
disp('不能构成一个三角形 。 ')
end
运行,请输入三角形的三条边,[4 5 6]
9.9216
三．程序设计
(一 )选择结构
【 例 5】 输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为其他字符则原样输出。
c=input('','s');
if c>='A' & c<='Z'
disp(setstr(abs(c)+1));
elseif c>='a'& c<='z'
disp(setstr(abs(c)-1));
else
disp(c);
end
三．程序设计
(一 )选择结构
2 switch语句
switch语句根据变量或表达式的取值不同,
分别执行不同的语句 。
其格式为：
switch 表达式
case 值 1
语句组 1
case 值 2
语句组 2
……
case 值 m
语句组 m
otherwise
语句组 m+1
end
三．程序设计
(一 )选择结构
【 例 6】 根据变量 num 的值来决定显示的内容。
num=input('请输入一个数 ');
switch num
case -1
disp('I am a teacher.');
case 0
disp('I am a student.');
case 1
disp('You are a teacher.');
otherwise
disp('You are a student.');
end
三．程序设计
(一 )选择结构
（二）循环结构实现循环结构的语句,for语句和 while语句。
1,for语句：
格式,for 循环变量 =表达式 1:表达式 2:表达式 3
循环体语句
end
注：其中表达式 1的值为循环变量的初值,表达式 2的值为步长,表达式 3的值为循环变量的终值 。 步长为 1时,
表达式 2可以省略 。
三．程序设计
2,while语句格式为：
while (条件 )
循环体语句
end
【 例 7】 根据例 3.6中求 y的表达式,求：
(1)y<3时的最大 n值 。
(2)与 (1)的 n值对应的 y值 。
三．程序设计
(二 )循环结构求 y的表达式
y=0; i=1;
while 1 %循环的条件为 1,即循环条件总是满足的,这是一个永真循环
f=1/(2*i-1);
y=y+f;
if y>3
break;
end
i=i+1;
end
n=i-1
y=y-f
三．程序设计
(二 )循环结构
3,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。
多重循环的嵌套层数可以是任意的 。 可以按照嵌套层数,分别叫做二重循环,三重循环等 。 处于内部的循环叫作内循环,
处于外部的循环叫作外循环 。
三．程序设计
(二 )循环结构
【 例 8】 求 [100,1000]以内的全部素数。
n=0;
for m=100:1000
flag=1; j=m-1;
i=2;
while i<=j & flag
if rem(m,i)==0
flag=0;
end
i=i+1;
end
if flag
n=n+1;
prime(n)=m;
end
end
prime %变量 prime存放素数三．程序设计
(二 )循环结构四．函数文件函数文件是另一种形式的 M文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上,MATLAB提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。
四,函数文件
1．函数文件格式函数文件由 function语句引导,其格式为：
function 输出形参表 =函数名 (输入形参表 )
注释说明部分函数体注：其中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 1个时,则应该用方括号括起来 。
【 例 9】 编写函数文件求小于任意自然数 n的
Fibonacci数列各项。
function f=ffib(n)
%用于求 Fibonacci数列的函数文件
%f=ffib(n)
%1999年 9月 30日编
f=[1,1];
i=1;
while f(i)+f(i+1)<n
f(i+2)=f(i)+f(i+1);
i=i+1;
end
将以上函数文件以文件名 ffib.m存盘,
然后在 MATLAB 命令窗口输入以下命令,可求小于 2 000
的 Fibonacci数 。
ffib(2000)
四,函数文件
2．函数调用函数文件编制好后,就可调用函数进行计算了 。
如上面定义 ffib函数后,调用它求小于 2000的
Fibonacci数 。
函数调用的一般格式是：
[输出实参表 ]=函数名 (输入实参表 )
四,函数文件
【 例 10】 利用函数文件，实现直角坐标 (x,y)与极坐标 (γ,θ)之间的转换。
函数文件 tran.m：
function [gama,theta]=tran(x,y)
gama=sqrt(x*x+y*y);
theta=atan(y/x);
调用 tran.m的命令文件 main1.m：
x=input('Please input x=:');
y=input('Please input y=:');
[gam,the]=tran(x,y);
gam
the
已知转换公式为：
极坐标的矢径：
γ=
极坐标的幅角：
θ=
四,函数文件
【 例 11】 利用函数的递归调用，求 n！。
function f=factor(n)
if n<=1
f=1;
else
f=factor(n-1)*n;
end
return; %返回在命令文件 main2.m中调用函数文件 factor.m：
for i=1:10
fac(i)=factor(i);
end
fac
程序运行结果是：
fac =
Columns 1 through 6
1 2 6
24 120 720
Columns 7 through 10
504 40320 362880
3628800
四,函数文件
3,函数所传递参数的可调性
MATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：
函数所传递参数数目的可调性 。 凭借这一点,一个函数可完成多种功能 。
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 。
四,函数文件
【 例 12】 nargin用法示例函数文件 examp.m：
function fout=charray(a,b,c)
if nargin==1
fout=a;
elseif nargin==2
fout=a+b;
elseif nargin==3
fout=(a*b*c)/2;
end
命令文件 mydemo.m：
x=[1:3];y=[1;2;3];
examp(x)
examp(x,y')
examp(x,y,3)
执行 mydemo.m后的输出是：
ans =
1 2 3
ans =
2 4 6
ans =
21
四,函数文件五．全局变量和局部变量在 MATLAB中，全局变量用命令 global定义。函数文件的内部变量是局部的，与其他函数文件及 MATLAB工作空间相互隔离。但是，如果在若干函数中，都把某一变量定义为全局变量，那么这些函数将公用这一个变量。全局变量的作用域是整个 MATLAB工作空间，即全程有效。所有的函数都可以对它进行存取和修改。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。
四,函数文件
【 例 13】 全局变量应用示例先建立函数文件 wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。
function f=wadd(x,y)
%add two variable
global ALPHA BETA
f=ALPHA*x+BETA*y;
在命令窗口中输入：
global ALPHA BETA
ALPHA=1;
BETA=2;
s=wadd(1,2)
输出为：
s =
5
习 题
1,输入 20个数,求其中最大数和最小数 。
要求分别用循环结构和调用 MATLAB的
max函数,min函数来实现 。
2,求 Fibonacci数列
(1)大于 4000的最小项 。
(2)5000之内的项数 。
3,写出下列程序的输出结果,
s=0;
a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];
for k=a
for j=1:4
if rem(k(j),2)~=0
s=s+k(j);
end
end
end
s
MATLAB有两种工作方式：
交互式的命令行工作方式
M文件的程序工作方式一,M文件一,M文件用 MATLAB语言编写的程序，称为 M文件。
M文件有两类：命令文件和函数文件。
命令文件：没有输入参数，也不返回输出参数。
函数文件：可以输入参数，也可返回输出参数。
１,M文件的建立与编辑建立新的 M文件：
从 MATLAB命令窗口的 File菜单中选择 New菜单项，再选择 M-file命令。
一,M文件编辑已有的 M文件：
从 MATLAB命令窗口的 Flie菜单中选择 Open
M-file命令。
２．命令文件将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后在
MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。
【 例 1】 建立一个命令文件将变量 a,b的值互换。
一,M文件
e31,m文件：
a=1:9;
b=[11,12,13;14,15,16;17,18,19];
c=a;a=b;b=c;
a
b
在 MATLAB的命令窗口中输入 e31，将会执行该命令文件。
二．数据的输入输出
1,input函数,用于向计算机输入一个参数。
调用格式,A=input(提示信息,选项 )；
注：‘ s’选项，则允许用户输入一个字符串。
例如想输入一个人的姓名,可采用命令
xm=input('What''s your name:','s')
【 例 2】 求一元二次方程 a2 +bx+c=0的根。
二．数据的输入输出
a=input('a=?');
b=input('b=?');
c=input('c=?');
d=b*b-4*a*c;
x=[(-b+sqrt(d))/(2*a),(-b-sqrt(d))/(2*a)]
将该程序以 aa.m文件存盘,然后运行 aa.m文件 。
2,pause函数,暂停程序的执行。
调用格式,pause(延迟秒数 )
注：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。
二．数据的输入输出
3,disp函数,命令窗口输出函数 。
调用格式,disp(输出项 )
注：输出项为字符串或矩阵 。
例如
A='Hello,MATLAB';
disp(A)
输出为,Hello,MATLAB
三．程序设计
（一）选择结构选择结构的语句有 if语句和 switch语句。
1,if语句格式一,if 条件语句组
end
三．程序设计格式二,if 条件语句组 1
else
语句组 2
end
(一 )选择结构格式三,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 m+1
end
三．程序设计
【 例 4】 输入三角形的三条边，求面积。
A=input('请输入三角形的三条边,');
if A(1)+A(2)>A(3) & A(1)+A(3)>A(2) & A(2)+A(3)>A(1)
p=(A(1)+A(2)+A(3))/2;
s=sqrt(p*(p-A(1))*(p-A(2))*(p-A(3)));
disp(s);
else
disp('不能构成一个三角形 。 ')
end
运行,请输入三角形的三条边,[4 5 6]
9.9216
三．程序设计
(一 )选择结构
【 例 5】 输入一个字符，若为大写字母，则输出其后继字符，若为小写字母，则输出其前导字符，若为其他字符则原样输出。
c=input('','s');
if c>='A' & c<='Z'
disp(setstr(abs(c)+1));
elseif c>='a'& c<='z'
disp(setstr(abs(c)-1));
else
disp(c);
end
三．程序设计
(一 )选择结构
2 switch语句
switch语句根据变量或表达式的取值不同,
分别执行不同的语句 。
其格式为：
switch 表达式
case 值 1
语句组 1
case 值 2
语句组 2
……
case 值 m
语句组 m
otherwise
语句组 m+1
end
三．程序设计
(一 )选择结构
【 例 6】 根据变量 num 的值来决定显示的内容。
num=input('请输入一个数 ');
switch num
case -1
disp('I am a teacher.');
case 0
disp('I am a student.');
case 1
disp('You are a teacher.');
otherwise
disp('You are a student.');
end
三．程序设计
(一 )选择结构
（二）循环结构实现循环结构的语句,for语句和 while语句。
1,for语句：
格式,for 循环变量 =表达式 1:表达式 2:表达式 3
循环体语句
end
注：其中表达式 1的值为循环变量的初值,表达式 2的值为步长,表达式 3的值为循环变量的终值 。 步长为 1时,
表达式 2可以省略 。
三．程序设计
2,while语句格式为：
while (条件 )
循环体语句
end
【 例 7】 根据例 3.6中求 y的表达式,求：
(1)y<3时的最大 n值 。
(2)与 (1)的 n值对应的 y值 。
三．程序设计
(二 )循环结构求 y的表达式
y=0; i=1;
while 1 %循环的条件为 1,即循环条件总是满足的,这是一个永真循环
f=1/(2*i-1);
y=y+f;
if y>3
break;
end
i=i+1;
end
n=i-1
y=y-f
三．程序设计
(二 )循环结构
3,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。
多重循环的嵌套层数可以是任意的 。 可以按照嵌套层数,分别叫做二重循环,三重循环等 。 处于内部的循环叫作内循环,
处于外部的循环叫作外循环 。
三．程序设计
(二 )循环结构
【 例 8】 求 [100,1000]以内的全部素数。
n=0;
for m=100:1000
flag=1; j=m-1;
i=2;
while i<=j & flag
if rem(m,i)==0
flag=0;
end
i=i+1;
end
if flag
n=n+1;
prime(n)=m;
end
end
prime %变量 prime存放素数三．程序设计
(二 )循环结构四．函数文件函数文件是另一种形式的 M文件，每一个函数文件都定义一个函数。事实上,MATLAB提供的标准函数大部分都是由函数文件定义的。
四,函数文件
1．函数文件格式函数文件由 function语句引导,其格式为：
function 输出形参表 =函数名 (输入形参表 )
注释说明部分函数体注：其中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 1个时,则应该用方括号括起来 。
【 例 9】 编写函数文件求小于任意自然数 n的
Fibonacci数列各项。
function f=ffib(n)
%用于求 Fibonacci数列的函数文件
%f=ffib(n)
%1999年 9月 30日编
f=[1,1];
i=1;
while f(i)+f(i+1)<n
f(i+2)=f(i)+f(i+1);
i=i+1;
end
将以上函数文件以文件名 ffib.m存盘,
然后在 MATLAB 命令窗口输入以下命令,可求小于 2 000
的 Fibonacci数 。
ffib(2000)
四,函数文件
2．函数调用函数文件编制好后,就可调用函数进行计算了 。
如上面定义 ffib函数后,调用它求小于 2000的
Fibonacci数 。
函数调用的一般格式是：
[输出实参表 ]=函数名 (输入实参表 )
四,函数文件
【 例 10】 利用函数文件，实现直角坐标 (x,y)与极坐标 (γ,θ)之间的转换。
函数文件 tran.m：
function [gama,theta]=tran(x,y)
gama=sqrt(x*x+y*y);
theta=atan(y/x);
调用 tran.m的命令文件 main1.m：
x=input('Please input x=:');
y=input('Please input y=:');
[gam,the]=tran(x,y);
gam
the
已知转换公式为：
极坐标的矢径：
γ=
极坐标的幅角：
θ=
四,函数文件
【 例 11】 利用函数的递归调用，求 n！。
function f=factor(n)
if n<=1
f=1;
else
f=factor(n-1)*n;
end
return; %返回在命令文件 main2.m中调用函数文件 factor.m：
for i=1:10
fac(i)=factor(i);
end
fac
程序运行结果是：
fac =
Columns 1 through 6
1 2 6
24 120 720
Columns 7 through 10
504 40320 362880
3628800
四,函数文件
3,函数所传递参数的可调性
MATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：
函数所传递参数数目的可调性 。 凭借这一点,一个函数可完成多种功能 。
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 。
四,函数文件
【 例 12】 nargin用法示例函数文件 examp.m：
function fout=charray(a,b,c)
if nargin==1
fout=a;
elseif nargin==2
fout=a+b;
elseif nargin==3
fout=(a*b*c)/2;
end
命令文件 mydemo.m：
x=[1:3];y=[1;2;3];
examp(x)
examp(x,y')
examp(x,y,3)
执行 mydemo.m后的输出是：
ans =
1 2 3
ans =
2 4 6
ans =
21
四,函数文件五．全局变量和局部变量在 MATLAB中，全局变量用命令 global定义。函数文件的内部变量是局部的，与其他函数文件及 MATLAB工作空间相互隔离。但是，如果在若干函数中，都把某一变量定义为全局变量，那么这些函数将公用这一个变量。全局变量的作用域是整个 MATLAB工作空间，即全程有效。所有的函数都可以对它进行存取和修改。因此，定义全局变量是函数间传递信息的一种手段。
四,函数文件
【 例 13】 全局变量应用示例先建立函数文件 wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。
function f=wadd(x,y)
%add two variable
global ALPHA BETA
f=ALPHA*x+BETA*y;
在命令窗口中输入：
global ALPHA BETA
ALPHA=1;
BETA=2;
s=wadd(1,2)
输出为：
s =
5
习 题
1,输入 20个数,求其中最大数和最小数 。
要求分别用循环结构和调用 MATLAB的
max函数,min函数来实现 。
2,求 Fibonacci数列
(1)大于 4000的最小项 。
(2)5000之内的项数 。
3,写出下列程序的输出结果,
s=0;
a=[12,13,14;15,16,17;18,19,20;21,22,23];
for k=a
for j=1:4
if rem(k(j),2)~=0
s=s+k(j);
end
end
end
s
