数学软件 Matlab 编程基础 ( 脚本 ) 1

Size: px

Start display at page:

Download "数学软件 Matlab 编程基础 ( 脚本 ) 1"

引施
5 years ago
Views:

1 数学软件 Matlab 编程基础 ( 脚本 ) 1

2 本讲主要内容 M 文件基本运算 : 算术关系逻辑简单的输入输出控制结构 : 顺序选择循环 2

3 M 文件 M 文件介绍用 Matlab 语言编写的程序称为 M 文件 M 文件以.m 为扩展名 M 文件是由若干 Matlab 命令组合在一起构成的, 它可以完成某些操作, 也可以实现某种算法两类重要的 M 文件 ( 调用方式不同 ) Script: 脚本文件 / 命令文件 Function: 函数文件可以直接运行的 M 文件 3

4 编程示例例 : 用 mesh 绘制半径为 3 的球命令行方式 : >> u=[0:pi/60:2*pi]; >> v=[0:pi/60:pi]; >> [U,V]=meshgrid(u,v); >> R=3; >> X=R*sin(V).*cos(U); >> Y=R*sin(V).*sin(U); >> Z=R*cos(V); >> mesh(x,y,z); >> axis equal; 编程方式 : 新建一个 M 文件 myprg1.m, 内容如下 : u=[0:pi/60:2*pi]; v=[0:pi/60:pi]; [U,V]=meshgrid(u,v); R=3; X=R*sin(V).*cos(U); Y=R*sin(V).*sin(U); Z=R*cos(V); mesh(x,y,z); axis equal; 文件的命名规则与变量相同! 在命令窗口输入 myprg1, 即可执行该 M 文件 4

5 本讲主要内容 M 文件基本运算 : 算术关系逻辑简单的输入输出控制结构 : 顺序选择循环 5

6 关系运算 < 小于 <= 小于等于 > 大于 >= 大于等于 == 等于 ~= 不等于比较大小, 如果结论是真则返回 1, 否则返回 0 注意 == 与 = 的区别关系操作符可以比较两个同样大小的数组, 或用来比较一个数组和一个标量, 在后一种情况, 标量和数组中的每一个元素相比较, 比较结果与数组大小一样 6

7 关系运算举例例 : >> 2+2==4 >> 2>3 >> A=[1 3 5; 2 0 6]; >> B=[3 1 0; 2 4 6]; >> A>=B >> x=[5 0; 4 2]; >> x<4 7

8 逻辑运算 & 与 (Elementwise AND) 或 (Elementwise OR) ~ 非 xor(x,y) 异或 A & B 等价于 and(a,b) A B 等价于 or(a,b) ~ A 等价于 not(a) && 与 (Short-circuit AND) 或 (Short-circuit OR) 8

9 逻辑运算表运算对象与或非异或 A B A&B A B ~A Xor(A,B) 在 Matlab 中,0 表示假, 非零表示真 9

10 逻辑运算逻辑运算函数 :all any any(x) 如果向量 X 中存在非零元素, 则返回 1, 否则返回 0 all(x) 如果向量 X 中所有元素都非零, 则返回 1, 否则返回 0 若 x 为矩阵, 则 any 和 all 按列运算, 返回一个 0-1 向量 10

11 一些测试函数测试函数 isfinite(x) 若 x 为有限值, 返回真值 1 isinf(x) 若 x 为无穷大, 返回真值 1 isnan(x) 若 x 为不定值, 返回真值 1 isreal(x) 若 x 无虚部, 返回真值 1 isstr(x) 若 x 为一个字符串, 返回真值 1 isempty(x) 若 x 为空, 返回真值 1 >> isfinite(5) >> isinf(5) 11

12 运算优先级括号幂, 点幂正号, 负号, 逻辑非乘, 除, 点乘, 点除加, 减冒号运算关系运算 & && 高低 12

13 本讲主要内容 M 文件基本运算 : 算术关系逻辑简单的输入输出控制结构 : 顺序选择循环 13

14 disp 数据的输出 :disp disp(x) 输出变量 X 的值,X 可以是数值矩阵或字符串一次只能输出一个变量例 : >> A='Hello, Tom!'; >> disp(a) >> B=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]; >> disp(b) 14

15 fprintf 数据的格式化输出 :fprintf fprintf(format,variables) 按指定的格式将变量的值输出到屏幕或指定的文件 format 用来指定数据输出时采用的格式, 包含 : 普通字符串格式字符串转义字符格式字符串 : 以 % 开头, 包括 : flags ( 可选 ) Width and precision fields ( 可选 ) Conversion character ( 格式说明符, 必须 ) 15

16 格式说明符和转义字符常见的格式说明符 c 字符型 g 浮点数 ( 自动 ) d 十进制整数 o 八进制 e 浮点数 ( 科学计数法 ) s 字符串 f 浮点数 ( 小数形式 ) x/x 十六进制常见的转义字符 \b 退后一格 \t 水平制表符 \f 换页 \\ 反斜杠 \n 换行 '' 单引号 \r 回车 %% 百分号 16

17 fprintf fprintf('a= %-12.5f \n', pi) 以 % 开头格式说明符 flag field width precision - : 左对齐 + : 输出符号 0 : 空白处添 0 空格 : 前面加一空格字段宽度小数点后的位数 17

18 fprintf 例 : >> a='hello'; >> b=2.4; >> c=100*pi; >> fprintf('a=%s, b=%f, c=%e\n',a,b,c) format 中的格式字符串要与输出变量一一对应例 : >> fprintf(' Today is Monday\n') 可以没有输出变量 18

19 本讲主要内容 M 文件基本运算 : 算术关系逻辑简单的输入输出控制结构 : 顺序选择循环 19

20 M 文件控制流程序控制结构有三种 : 顺序结构选择结构和循环结构任何复杂的程序都由这三种基本结构组成顺序结构按排列顺序依次执行各条语句, 直到程序的最后这是最简单的一种程序结构, 一般涉及数据的输入输出数据的计算或处理等 20

21 选择结构选择结构根据给定的条件成立或不成立, 分别执行不同的语句选择结构的实现 if 语句 switch 语句 21

22 if 条件语句单分支结构 if 条件表达式语句组 end 双分支结构 if 条件表达式语句组 1 else 语句组 2 end 22

23 if 条件语句多分支结构 if 条件表达式 1 语句组 1 elseif 条件表达式 2 语句组 elseif 条件表达式 m 语句组 m else 语句组 end 23

24 switch 语句根据表达式的不同取值, 分别执行不同的语句 switch 表达式 case 表达式 1 语句组 1 case 表达式 2 语句组 case 表达式 m 语句组 m otherwise 语句组 end 先计算表达式的值, 然后将它依次与各个 case 指令后表达式的值进行比较, 当比较结果为真时, 就执行相应语句组, 然后跳出 switch 结构 switch 后面的表达式的值可以是一个标量或字符串 otherwise 指令可以不出现如果所有的比较结果都为假, 则执行 otherwise 后面的语句组 24

25 循环结构循环结构根据给定的条件, 重复执行指定的语句循环结构的实现 for 语句 while 语句 25

26 for 循环 for 循环变量 = 取值列表 end 循环体取值列表通常是一个向量将取值列表中的值依次赋给循环变量, 直到全部取完, 循环结束不要在循环体内改变循环变量的值为了提高代码的运行效率, 应尽可能提高代码的向量化程度 26

27 for 循环例 : 已知 y = n 1 clear; y=0; n=100; for k=1:n y=y+1/(2*k-1); end, 当 n=100 时, 求 y 的值例 : 计算 s = clear; s=0; x=[1,3,10,-28,30,50,-12,-8]; for k=x s=s+k; end 27

28 while 循环 while 条件表达式 end 循环体当条件表达式的值为真 ( 非 0) 时, 执行循环体语句循环语句可以嵌套使用通常, 如果预先知道循环的次数, 可采用 for 循环 ; 如果预先无法确定循环次数, 则可使用 while 循环例 : 数论中的一个有趣问题 :3n+1 问题 : 任取一个正整数, 如果是偶数, 用 2 除, 如果是奇数, 用 3 乘再加 1, 反复这个过程, 直到所得到的数为 1 问 : 是否存在使该过程永不中止的整数? 28

29 编程示例 while 1 n=input('please enter n (nonpositive quit): '); if n<=0, break; end nt = n; % 将 n 的初始值记录下来 while n>1 if mod(n,2)==0 n = n/2; else n = 3*n+1; end fprintf(' n=%d \n', n); end fprintf(' n=%d is not we need! \n', nt); end 29

30 其它流控制语句 break 和 continue break 语句用于终止循环的执行, 即跳出最内层循环 continue 语句用于结束本次循环, 进行下一次循环 break 和 continue 一般与 if 语句配合使用 return return 语句用于退出正在运行的脚本或函数, 通常用在函数文件中 30

31 pause 暂停 :pause pause 或 pause(n) 其中 n 是暂停的时间, 以秒为单位若缺省, 则将暂停程序, 直到用户按任意键后继续 pause off 屏蔽程序中所有 pause 的作用 pause on 打开 pause 的作用若想强行终止正常运行的程序, 可以使用 Ctrl+c 31

32 编程示例例 : 猜数游戏首先由计算机随机产生一个 [1,100] 之间的一个整数, 然后由用户猜测所产生的这个数根据用户猜测的情况给出不同的提示, 如果猜测的数大于产生的数, 则显示 Higher, 小于则显示 Lower, 等于则显示 You won!, 同时退出游戏用户最多有 7 次机会 32

33 x 编程示例 = randi(100,1); % 由计算机随机产生一个 [1,100] 的整数 n = 7; % 有 7 次机会 flag = 1; fprintf(' 欢迎参加猜数游戏! 你共有 %d 次机会 \n', n); fprintf(' 请猜一个 1 到 100 之间的一个整数 \n'); for k = 1 : n guess=input('enter your guess: '); if guess < x disp('lower'); elseif guess>x disp('higher'); else disp('congratulation, You won!'); flag = 0; break; end fprintf(' 你还有 %d 次机会!\n',n-k); end if flag==1 disp('sorry, You lost!') end 33

<4D F736F F F696E74202D BDE1B9B9BBAFB3CCD0F2C9E8BCC D20D1ADBBB7>

<4D F736F F F696E74202D BDE1B9B9BBAFB3CCD0F2C9E8BCC D20D1ADBBB7> 能源与动力工程学院结构化编程结构化程序设计循环循环结构确定性循环非确定性循环 I=1 sum=sum+i I = I +1 陈斌 I>100 Yes No 目录求和 :1+2+3++100 第四节循环的应用 PROGRAM GAUSS INTEGER I, SUM 计数器 SUM = 0 DO I = 1, 100, 1 SUM = SUM + I print*, I, SUM DO