第四章 Matlab编程基础a

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第四章

MATLAB编程基础 MATLAB编程基础

本章详细讲解利用M语言进行编程的方法 讲述的主要内容： 流程控制 脚本文件 函数文件 子函数 私有函数 M文件的调试

第四章 Matlab编程基础a

MATLAB编程基础( MATLAB编程基础(续) 编程基础4.1 概述 4.2 流程控制 4.3 脚本文件 4.4 函数文件 4.5 M文件调试 4.6 M文件性能分析 4.7 小结

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4.1 概述MATLAB的工作模式 指令驱动模式 通常MATLAB以指令驱动模式工作，即在MATLABM 命令行窗口下用户输入单行指令时， MATLAB立 即处理这条指令，并显示结果，这就是MATLAB 命令行方式。 命令行方式程序可读性差，而且不能存储，当 处理复杂问题和大量数据时很不方便。 M文件模式 将MATLAB语句构成的程序存储成以m为扩展名的 文件，然后再执行该程序文件，这种工作模式 称为程序文件模式。 程序文件不能在指令窗口下建立，因为指令窗 口只允许一次执行一行上的一个或几个语句。

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概述( 概述(续)MATLAB通过M语言来实现完整的编写应用程序的能力 M语言 M语言是一种解释性语言，利用该语言编写的代码 仅能被MATLAB接受，被MATLAB解释、执行。 M语言文件可以分为脚本文件和函数文件 一个M语言文件就是由若干MATLAB的命令组合在一 起构成的。 M语言文件是标准的纯文本格式的文件，其文件扩 展名为.m。 使用M文件可以将一组MATLAB命令组合起来，通过 一个简单的指令就可以执行这些命令。

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概述( 概述(续)MATLAB提供了meditor编辑器编辑M文件 在MATLAB命令行窗口中键入指令edit,则可启动 meditor编辑器 >> edit

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概述( 概述(续)通过“File”菜单中的“New”子菜单下的“M-file”命令 来启 动meditor编辑器

直接单击 MATLAB用户界面工具栏上的新建按钮 来启动meditor编辑器

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概述( 概述(续)M文件有两类 独立的M文件 —— 脚本(Scripts) 可调用M文件 —— 函数(Functions)

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MATLAB编程基础( MATLAB编程基础(续) 编程基础4.1 概述 4.2 流程控制 4.3 脚本文件 4.4 函数文件 4.5 M文件调试 4.6 M文件性能分析 4.7 小结

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4.2 流程控制程序流程控制包含控制程序的基本结构和语法 结构化的程序主要有三种基本的程序结构顺序结构 指所有组成程序源代码的语句按照由上至下的次序依次执行， 直到程序的最后一个语句。 选择结构 依照不同的判断条件进行判断，然后根据判断的结果选择某 一种方法来解决某一个问题。 循环结构 就是在程序中某一条语句或多条语句重复多次的运行。

MATLAB语言的程序结构与其它高级语言是一致的，分 为顺序结构、选择结构、循环结构

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流程控制( 流程控制(续)4.2.1 选择结构 4.2.2 循环结构 4.2.3 break语句和continue语句 4.2.4 提高运算性能

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4.2.

1 选择结构当判断某一条件是否满足，根据判断的结果来选择 不同的解决方法时，就需要使用选择结构 MATLAB的条件判断可以使用if语句或者switch语句

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4.2.1 选择结构4.2.1.1 if语句 if语句的三种基本语法结构if(关系运算表达式) MATLAB语句 end if(关系运算表达式) MATLAB语句A else MATLAB语句B end if(关系运算表达式a) MATLAB语句A elseif (关系运算表达式b) MATLAB语句B else (关系运算表达式c) … end

if-elseif-else的语句结构可以 嵌套使用if(关系运算表达式a) if (关系运算表达式b) MATLAB语句A MATLAB A else MATLAB语句B end else if (关系运算表达式c) MATLAB语句C else MATLAB语句D end end

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选择结构( 选择结构(续)4.2.1.2 switch语句 switch语句用于处理多分支的选择switch(表达式) case 常量表达式a:MATLAB语句A case 常量表达式b:MATLAB语句B … case 常量表达式m:MATLAB语句M otherwise:MATLAB语句N end 在MATLAB的switch语句中，程序仅仅执行符合条件 的case分支 如果需要对多个条件使用同一个case分支时，则需要 使用元胞数组与之配合

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4.2.2 循环结构在MATLAB中，包含两种循环结构 循环次数不确定的while循环 循环次数确定的for循环

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循环结构( 循环结构(续)1、while循环结构 while语句可以实现“当”型的循环结构 格式 while(表达式) while MATLAB语句 end特点是先判断循环条件，当循环条件成立， 即表达式运算结果为“真”,再执行循环体 在循环过程中一定要有能够改变关系表达式 或者布尔类型变量的值

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循环结构( 循环结构(续)2、for循环结构 使用for语句循环需要预先知道循环体执行的次 数 格式 for index=start:increment:end MATLAB语句 endindex的取值取决于start和end的值 在for循环语句中，不仅可以使用行向量进行循环迭代 的处理，也可以使用矩阵作为循环次数的控制变量 循环的索引值将直接使用矩阵的每一列，循环的 次数为矩阵的列数

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break语句和continue语句 语句和continue 4.2.3 break语句和continue语句break语句和continue语句的基本功能当break语句使用在循环体中的时候，其作 用是能够在执行循环体的时候强迫终止循环， 即控制程序的流程，使其提前退出循环 使用方法： break; continue语句出现在循环体中的时候，其作 用是能够中断本次的循环体运行，将程序的 流程跳转到判断循环条件的语句处，继续下 一次的循环 使用方法： continue;

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4.2.4 提高运算性能M语言和其他的高级语言不同，由于采 用了解释型语言，其执行效率低于编译 性语言 提高运算性能 向量化运算 预分配存储空间 MATLAB加速器

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提高运算性能( 提高运算性能(续)1、向量化运算 向量化运算不要使用循环

结构操作矩阵的元素， 应直接使用矩阵元素的索引或者矩阵 运算的函数，即尽量将使用while循环 或者for循环的语句结构转换成等价的 向量或者矩阵运算

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提高运算性能( 提高运算性能(续)2、预分配存储空间进行内存变量存储空间的预分配 内存预分配函数数据类型数值数组 元胞数组 zeros cell

函数

例子Y=zeros(1,10000) Y=cell(2,3) Y{1,3}=zeros(1:10000) Y{2,3}=‘string’ Y=repmat(struct(field,value),2,3)

结构数组

struct、repmat

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提高运算性能( 提高运算性能(续)例4-11 disp([char(10),'使用内存预分配：']) pre_allo=zeros(10000,1); tic for I=1:10000 pre_allo(I)=rand(1); end toc disp([char(10),'不使用内存预分配：']) tic for J=1:10000 not_pre_allo(J)=rand(1); end toc

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