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顺序结构程序

程序文件的扩展名为 .m ，所以程序文件也称为M文件。

程序文件分为：

  • 脚本文件：脚本文件可以在命令行窗口直接执行的文件，也叫命令文件。
  • 函数文件：函数文件是定义一个函数，不能直接执行，而必须以函数调用的方式来调用它。

在MATLAB命令行窗口下使用 edit test 命令就可以在当前目录下创建一个test.m的文件并同MATLAB编辑器打开它。

image.png

数据的输入

A=input(提示信息,选项);

选项可以有：

  • s ：允许用户输入一个字符串。

    数据的输出

    disp(输出项);

disp 函数不会显示变量的名字和空格，结构更紧凑。

程序的暂停

pause(暂停秒数);

pause 如果省略参数，MATLAB就会暂停程序，直到用户按任意键。

Ctrl + c 键可以强行终止程序。

选择结构 - if

  1. % 单分支if结构
  2. if condition
  3.     statements;
  4. end
  • 当条件结果为标量时，非零表示条件成立，零表示条件不成立。
  • 当条件结果为矩阵时，如果矩阵为非空且不包含零元素，则条件成立，否则不成立。

例如， [1,2;0,4] 表示条件时，条件不成立（因为其中包含0元素）； [1,2;3,4] 表示条件时，条件成立。

建议，条件尽量使用标量。

  1. % 双分支if语句
  2. if condition
  3.     statements1;
  4. else
  5.     statements2;
  6. end
  1. % 多分支if语句
  2. if condition_1
  3.     statements_1;
  4. elseif condition_2
  5.     statements_2;
  6.     ...
  7. elseif condition_m
  8.     statements_m;
  9. else
  10.     statements_n;
  11. end

选择结构 - switch

  1. switch expression
  2.     case result_1
  3.         statements_1;
  4.     case result_2
  5.         statements_2;
  6.         ...
  7.     case result_m
  8.         statements_m;
  9.     otherwise
  10.         statements_n;
  11. end

image.png

注意，当任意一个分支的语句执行完后，直接就执行 switch 语句后面的语句，整个 switch 语句执行完毕。也就是说，整个过程只会执行一个语句组。

注意：

  1. switch 表达式应该是一个其值可以列举的表达式，如整形表达式、字符串表达式，实型表达式的值是不可以列举的，就不能够出现在 switch 语句中。
  2. case 结果表为 switch 表达式的取值，当取值有多个时，用单元数据表示，也就是将多个结果用打括号括起来。

image.png

num2cell 函数可以将数值矩阵转换为单元矩阵。冒号表达式产生的是一个数值向量，所以这时我们就可以用 num2cell 函数来进行转换了。

循环结构 - for

  1. for 循环变量=矩阵表达式
  2.     循环体语句
  3. end

说明， for 语句针对向量的每一个元素执行一次循环体。

  1. for k=[1,4,3,5]
  2.     disp(n);
  3. end
  4. % 向量里面有4个元素，所以共循环四次。k的值分别为1、4、3、5。

说明，退出循环之后，循环变量的值就是向量中最后的元素值。

  1. for k=1:2:10
  2. end
  3. disp(k);
  4. % 程序最后输出9

说明，当向量为空时，循环体一次也不执行。

  1. clear;
  2. for k=1:-2:10
  3. end
  4. disp(k);
  5. % 程序最后什么也不输出

注意，循环的次数取决于矩阵表达式的列数！

  1. % 下列两个程序的输出结果一样吗？结果分别是多少？为什么？
  2. % 程序一：
  3. n=0;
  4. for k=[1,2,3,4,5]
  5.     n=n+1;
  6. end
  7. n
  9. % 程序二：
  10. n=0;
  11. for k=[1;2;3;4;5]
  12.     n=n+1;
  13. end
  14. n
  16. % 不一样。结果分别为5和1。 
  17. % 第一个程序中循环变量为行向量，看作每列只有1个元素的5列矩阵，5列数据依次进入循环，循环体执行5次，结果是5。
  18. % 第二个程序中循环变量为列向量，只有1列，循环1次，结果是1。

循环结构 - while

  1. % while循环的结构
  2. while condition
  3.     statements
  4. end
  • break 语句用来跳出循环体，结束整个循环。
  • continue 语句用来结束本次循环，接着进行下一次是否执行循环的判断。

循环结构练习：寻找100以内的素数

  1. % 循环结构练习：寻找100以内的素数
  2. n=100;
  3. p=1:n;
  4. p(1)=0;
  5. for i=2:sqrt(n)
  6.     for j=2*i:i:n
  7.         p(j)=0;
  8.     end
  9. end
  10. n=find(p~=0);
  11. disp(p(n));

函数文件的定义与调用

定义

  1. % 函数文件的基本结构
  2. function 输出形参表=函数名(输入形参表)
  3. % 注释说明部分
  4. 函数体语句

注意，当有多个形参时，形参之间用逗号分隔，组成形参表。当输出形参多于一个时，应该用方括号括起来，构成一个输出矩阵。

函数文件名与函数名也可以不相同。当函数文件名与函数名不相同时，MATLAB将忽略函数名，调用时使用函数文件名。

一般建议大家函数文件名和函数名统一。

return 语句表示结束函数的执行。

调用

函数调用格式：

  1. [输出实参表]=函数名(输入实参表)

匿名函数

基本格式：

  1. 函数句柄变量=@(匿名函数输入参数)匿名函数表达式

函数句柄变量相当于这个匿名函数的别名，利用函数句柄可以间接地调用函数。 @ 是创建函数句柄的运算符， @ 后面定义了一个匿名函数，包括函数输入参数和函数表达式，如果函数有多个输入参数时，参数之间用逗号分隔。

  1. f=@(x,y)x.^2+y.^2;
  2. f(3,4)

除了可以给函数表达式定义函数句柄，我们也可以给已经存在的函数定义函数句柄，并且利用函数句柄来调用函数，这些函数包括内部函数或者是自定义函数文件，其格式如下：

  1. 函数句柄变量=@函数名

示例：

  1. h=@sin;
  2. h(pi/2)

函数的递归调用

没太多好说的，会写阶乘（Factorial）和斐波那契数列（Fibonacci）的代码就行。

函数参数与变量的作用域

函数参数的可调性

MATLAB在函数调用上有一个特点，就是函数所传递参数数目是可调的。因为这个特点，同一个函数就可以完成多种功能。

在调用函数时，MATLAB有两个预定义变量：

  • nargin ：记录调用这个函数时的输入实参的个数。
  • nargout ：记录调用这个函数时的输出实参的个数。

只要在函数文件中利用这两个变量，就可以准确地知道这个函数文件被调用时的输入、输出参数个数，从而来决定函数该如何进行处理。所以，在MATLAB中，输入实参的个数不一定要跟形参个数匹配！

  1. % 函数文件foo.m
  2. function val=foo(a,b,c)
  3. if nargin == 1
  4.     val(1) = 1;
  5.     val(2) = nargout;
  6. elseif nargin == 2
  7.     val(1) = 2;
  8.     val(2) = nargout;
  9. elseif nargin == 3
  10.     val(1) = 3;
  11.     val(2) = nargout;
  12. end
  13. end

局部变量

之前所用到的变量都是局部变量。

全局变量

  1. % 全局变量定义格式
  2. global GLOBAL_VAR_NAME

⚠️ 注意，在实际的程序设计中，应在所有需要调用全局变量的函数里定义全局变量。

⚠️ 注意，如果要在workspace中使用全局变量，也要在工作空间定义全局变量，这样，就可以实现数据的共享了。

❗️ 注意，如果当前函数文件或者工作空间没有定义全局变量，那么我们就无法在该文件中使用这个全局变量，就不能实现数据的共享了，而且程序还会报错，如果没有同名的局部变量的话。