MATLAB学习笔记——程序设计

Posted 2021-12-10 归止于飞

文章目录

• 文章概述
• 一 输入与输出语句
• • 1.输入语句
  • 2.输出语句
• 二 脚本文件
• 三 函数文件
• • 1.函数文件的创立
  • 2.参数控制
  • 3.全局变量与局部变量
• 四 程序结构
• • 1.顺序结构
  • 2.选择结构
  • • (1) if语句
    • • a.if语句
      • b.if-else
      • c.if-elseif-else
      • d.嵌套的if-else语句
    • (2) switch语句
    • (3) try-catch语句
    • (4) MATLAB中的is函数
    • • a.isletter
      • b.isempty
      • c.iskeyword
  • 3.循环结构
  • • (1) for循环
    • (2) while循环
• 五 控制语句
• • 1.结束循环
  • 2.终止循环
  • 3.转换控制
  • 4.使用键盘
  • 5.暂停控制
  • 6.提示警告信息

文章概述

在进行matlab的程序设计之前，我们先要弄明白matlab属于什么编程语言，程序是怎么运行起来的。
首先，我们要知道可以进行命令执行和函数处理的命令与函数在MATLAB中以“.m”文件形式储存，成为M文件。
MATLAB中的M文件分为脚本文件与函数文件。脚本文件是一系列命令的集合；而函数文件是为了完成某中特定运算功能的程序文件。
MATLAB中为用户提供了M文件的编辑器与编译器，MATLAB中一系列储存的函数大都也是以M文件形式存储。用户也可以自行建立函数库。

一 输入与输出语句

1.输入语句

输入语句从默认设备或标准的输入设备中读取数据。大多数情况下，默认的输入设备是键盘。
A=input(提示信息)，其中提示信息是一个字符串。
当输入的数据是字符串时，字符串前后需要加单引号，用来界定字符串的开始与结束。
也可以在input的提示信息后面加一个’s’，例如：

A=input('What's your nationality：','s')
此时可直接输入Chinese

注意：

• 在输入字符前输入了空格，空格会包含在字符串中
• 没有指定为字符串，而直接输入字母，MATLAB会报错
• 如果没有指定输入的为字符串，而又输入了一个变量名，MATLAB会将变量名的值输入。

2.输出语句

MATLAB提供的最简单的输出函数是disp函数
输出格式：disp(输出项)

A=1;
disp(A)

A=Nice
disp(Nice)

A=[1,2,3;4,5,6]
disp(A)

二 脚本文件

在实验MATLAB时，我们一般情况下可以直接在命令窗口直接输入处理命令。 当命令比较多或控制流程比较复杂时可以写在文件中去允许文件。
脚本文件的构成比较简单，由一系列命令组成。以".m"作为后缀。在脚本文件允许时所产生的变量都是全局变量，将驻留于MATLAB的工作空间中。
例题1:提示用户输入圆的半径，计算圆的面积并输出。

r=input('请输入圆的半径=');
circumference=2*pi*r;
area=2*pi*r;
disp(area);
disp(circumference);

例题2：编写一个脚本文件，完成以下功能：绘制函数y=2x^2+3x-1,x∈[-4,4]
所描述的曲线图；求x=-4，-2，0，2，4的值

x = linspace(-4,4,100);
y = 2*x.^2+3*x-1;
plot(x,y);
hold on;
plot(x,y,'*r');
title('y(x)=2x^2+3x-1');
grid on;

注意：MATLAB中脚本文件的注释以%结尾

三 函数文件

1.函数文件的创立

在菜单栏创建函数文件后，系统将弹出新的编辑器窗口：

function [outputArg1,outputArg2] = untitled(inputArg1,inputArg2)
%UNTITLED 此处显示有关此函数的摘要
%   此处显示详细说明
outputArg1 = inputArg1;
outputArg2 = inputArg2;
end

函数文件以function开始，以end结束。主要包括以下部分：
function[输出参数]=函数名(输入参数)
注释说明语句
函数主体
end
脚本文件与函数文件的差别：

• 脚本文件没有输入参数，也不返回参数；函数文件相反
• 脚本文件中的变量执行后保留于工作空间，而函数文件除了输入与输出函数外，仅作为函数的内部变量
• 脚本文件可以直接执行，函数文件需要被调用
• 函数文件可以调用脚本文件，同时被调用的脚本文件中所有变量均作为该函数的内部变量存在。
• 函数文件中可以创建多个子函数。

例题：计算函数y=sin(2x)exp(0.7x)在[2,4,6]处的值。

function [y] = function1_2(x)
%y=sin(2x)exp(0.7x)
%   2021-10-27
a = sin(2*x);
b = exp(0.7*x);
y = a.*b;
end

2.参数控制

用户可以根据两个预定义变量nargin和nargout记录输入参数与输出参数的个数。

• nargin，返回实际输入的参数的个数
• nargout 返回实际输出的参数的个数

3.全局变量与局部变量

MATLAB变量名命名规则：

1. 变量名称第一个字符必须为字母，后面可以接英文字母，数字和下划线
2. 区分大小写
3. 不能超过31个字符
4. 不能与预留关键字重名

全局变量的命名格式：global 变量名。

四 程序结构

1.顺序结构

顺序结构指程序按排列顺序依次进行。
例题：利用顺序结构编写绘制正弦和余弦曲线

x = 0:0.1:2*pi;
y1 = cos(x);
plot(x,y1);
hold on;
y2 = sin(x);
rlegend('cos(x)','sin(x)');
xlabel('x');

2.选择结构

(1) if语句

a.if语句

if 条件
    操作
end

if语句中选择条件为真即继续运行。需要以end结尾。

b.if-else

c.if-elseif-else

与python的if-elif-else语句类似。便于表示分段函数

d.嵌套的if-else语句

和其他程序设计语言类似

(2) switch语句

注意case后面的表达式可以是标量，字符串，元胞数组等等

(3) try-catch语句

try-catch语句的功能和error类似，主要用于对异常情况的处理。

try
    语句组1
catch
    语句组2
end

try语句会先试探性执行语句组1，当语句组1出现错误时，catch会捕获它，转而执行catch后面的语句2.
如果执行catch后面的语句中再次出现错误，Matlab将退出程序。

(4) MATLAB中的is函数

a.isletter

isletter函数中的参数如果是字母表中的字母，则返回逻辑1；反则返回逻辑0。

b.isempty

如果函数中的变量为空，则返回逻辑1；反则返回0

c.iskeyword

iskeyword判断名称是否为Matlab的关键词。如果是则返回1；反则返回0.

3.循环结构

(1) for循环

语句格式如下

for 循环变量=初值:步长:终值
    循环体语句
end

在不设置步长时，默认为1.

(2) while循环

在循环次数不固定时，可以使用while循环。
语句格式：

while 条件
    循环体语句
end

五 控制语句

1.结束循环

利用continue;结束循环，进入下一循环

2.终止循环

break;直接退出循环。

3.转换控制

return命令主要用于函数中。通常情况下，在被调用的函数执行完后，Matlab会把函数的控制权转至主调函数或指定窗口。
return：结束执行被调用的函数，把控制权转出

4.使用键盘

执行到keyboard时停止程序的运行，将控制权交给键盘。只有用户输入dbcont或者dbquit时，将控制权返回程序。
与input命令相比，keyboard允许输入多个命令。
dbquit会直接退出程序，而dbcont会终止调试并继续执行

5.暂停控制

pause：暂停程序，按任意键继续

6.提示警告信息

• error(‘message’):显示出错的信息message，终止程序
• errordlg(‘errorstring’,‘dlgname’):显示出错信息的对话框，标题为digname
• warning(‘message’):显示警告信息message，程序继续运行