初学Matlab编程

计算机程序就是计算机指令的集合,不同的编程语言指令与功能是不一样的.MATLAB语言是一种面向对象的高级语言,它具有编程效率高、易学易用的优点.

MATLAB与其它大部分高级语言一样,有它自己的控制流语句.控制流极其重要，因为它使过去的计算影响将来的运算。MATLAB提供如下几种控制流结构：For循环，While循环,If-Else-End结构和switch-case-end结构。由于这些结构经常包含大量的MATLAB命令，故经常出现在M文件中.MATLAB支持的控制流语句和C语言支持的控制流语句在调用格式上非常相似.

1.For 循环

For循环允许一条语句或一组语句被重复执行预先指定的次数。For循环的一般形式是：

for x = array

语句

end

在for和end语句之间的语句按数组中的每一列执行一次。在每一次迭代中，x被指定为数组的下一列，即在第n次循环中，x=array(:, n)。例如，

for n=1:10

x(n)=sin(n*pi/10);

end

x =

0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 0.5878 0.3090 0.0000

换句话，第一语句是说：对n等于1到10，执行所有语句，直至下一个end语句。第一次通过For循环n=1，第二次，n=2，如此继续，直至n=10。在n=10以后，For循环结束，然后执行end语句后面的任何命令.注意,该循环结束后,n=10.

For循环的其它重要方面是：

(1)For循环不能用For循环内重新赋值循环变量n来终止。

for n=1:10

x(n)=sin(n*pi/10);

n=9;

end

x =

0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 0.5878 0.3090 0.0000

执行过程是这样的:

n=1,

x(1)=sin(pi/10),

n=9,

n=2,

x(2)=sin(2*pi/10),

n=9,

n=3,

...,

n=10,

x(10)=sin(10*pi/10),

n=9.

循环结束后,n=9.

(2)在For循环内接受任何有效的MATLAB数组。

data=[3 9 45 6; 7 16 -1 5]

data =

3 9 45 6

7 16 -1 5

for n=data

x=n(1)-n(2)

end

x =

-4

x =

-7

x =

(3)For循环可按需要嵌套。

for n=1:5

for m=1:5

A(n,m)=n^2+m^2;

end

disp(n)

end

A =

2 5 10 17 26

5 8 13 20 29

10 13 18 25 34

17 20 25 32 41

26 29 34 41 50

(4)当有一个等效的数组方法来解给定的问题时，应避免用For循环。例如，上面的第一个例子可被重写为

n=1:10;

x=sin(n*pi/10)

x =

0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 0.5878 0.3090 0.0000

两种方法得出同样的结果，而后者执行更快，更直观，要求较少的输入。

(5)为了得到最大的速度，在For循环(While循环)被执行之前，应预先分配数组。例如，前面所考虑的第一种情况，在For循环内每执行一次命令，变量x的大小增加1。迫使MATLAB每通过一次循环要花费时间对x分配更多的内存。为了消去这个步骤，For循环的例子应重写为

x=zeros(1,10);

for n=1:10

x(n)=sin(n*pi/10);

end

现在，只有x(n)的值需要改变。

例1 相传古代印度国王要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔（国际象棋发明者），问他要什么？达依尔回答：“陛下只要在国际象棋棋盘的第一个格子上放一粒麦子，第二个格子上放二粒麦子，以后每个格子的麦子数都按前一格的两倍计算。如果陛下按此法给我64格的麦子，就感激不尽，其他什么也不要了。”国王想：“这还不容易！”让人扛了一袋麦子，但很快用光了，再扛出一袋还不够，请你为国王算一下共要给达依尔多少小麦？（1小麦约颗）

解麦粒总数为

程序如下：

a=1;

s=0

for i=1:64

s=s+a;

a=2*a;

end

s=s/1.4/10^8

运行后得：

1.3176e+011

例2 公元前五世纪我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了“百鸡问题”：鸡翁一值钱五，鸡母一值钱三，鸡雏三值钱一。百钱买百鸡，问鸡翁、母、雏各几何？

解设 x:鸡翁数，则x的范围：0～19

y:鸡母数，则y的范围：0～33

z:鸡雏数，则z的范围：0～100

则：

x+y+z=100

5x+3y+z/3=100

这是一个不定方程。

for x=0:19

for y=0:33

for z=0:100

if (x+y+z==100)&(5*x+3*y+z/3==100)

d=[x,y,z]

end

运行后得结果：

d =

0 25 75

d =

4 18 78

d =

8 11 81

d =

12 4 84

2.While 循环

与For循环以固定次数求一组命令的值相反，While 循环以不定的次数重复执行一组语句。While循环的一般形式是：

while 表达式1

语句1

end

只要表达式1里的所有元素为真，就执行while和end之间的语句1,否则，就结束循环。通常，表达式的值给出一个标量值，但数组值也同样有效。在数组情况下，当数组的所有元素为真（值不等零）时，就执行语句1，数组中有一个元素为假（值为零），就结束循环。

例3 按下面的公式计算：

使误差小于给定的.

解把作为误差，程序如下：

error=input('请输入误差：');

x=1;

y=0;

n=1;

while x>error

y=y+1;

x=x/n;

n=n+1;

end

e=y

运行如下：

请输入误差：0.001

e =

2.7181

3.IF-ELSE-END 结构

很多情况下，命令的序列必须根据关系的检验有条件地执行。在编程语言里，这种逻辑由某种If-Else-End结构来提供。最简单的If-Else-End结构是：

if 表达式1

语句1

end

如果在表达式1中的所有元素为真(非零)，那么就执行if和end语言之间的语句1。

假如有两个选择，If-Else-End结构是：

if 表达式1

语句1

else

语句2

end

在这里，如果表达式1为真，则执行语句1；如果表达式是假，则执行语句2。

当有三个或更多的选择时，If-Else-End结构采用形式

if 表达式1

语句1

elseif 表达式2

语句2

elseif 表达式3

语句3

elseif 表达式4

语句4

elseif ……

．

else

语句

end

如果表达式1为真，则执行语句1，结束循环；如果表达式1为假，则检验表达式2，如果表达式2为真，则执行语句2，结束循环；如果表达式2为假，则检验表达式3，如此下去，如果所有表达式都为假时，则执行最后的语句。即只执行第一个真值表达式相关的语句；接下来的表达式不检验，跳过其余的If-Else-End结构。而且，最后的else命令可有可无。

4.switch-case-end结构

如果在一个程序中，必须针对某个变量不同取值情况进行相应操作，switch语句比if else语句更方便。switch语句的一般形式为：

switch 分支条件（数值或字符串）

case 数值（或字符串）条件1

语句1

case 数值（或字符串）条件2

语句2

case 数值（或字符串）条件3

语句3

case ...

...

otherwise

语句

end

其中分支条件可以是一个函数、变量或者表达式.如果条件1与分支条件匹配就执行语句1，退出循环；否则，检验条件2，如果条件2与分支条件匹配执行语句2，退出循环；否则，检验条件3，...，当所有条件都不与分支条件匹配时就执行最后的语句。注意otherwise是可以省略的。

例4 在图形界面上放置一个弹出式菜，点击弹出式菜单可以设置曲线颜色。

解：程序如下：

x=linspace(-6,6,50);

y=sin(x);

h=plot(x,y,'linewidth',4);

h0=uicontrol('position',[600,500,100,30],...

'style','popupmenu',...

'string','红色|蓝色|黄色|黑色|青色',...

'callback',...

['v=get(h0,''value'');',...

'switch v;',...

'case 1;',...

'set(h,''color'',''r'');',...

'case 2;',...

'set(h,''color'',''b'');',...

'case 3;',...

'set(h,''color'',''y'');',...

'case 4;',...

'set(h,''color'',''k'');',...

'case 5;',...

'set(h,''color'',''c'');',...

'end;']);

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