结构化编程
流程控制语句和逻辑运算符
与大多数编程语言相同,MATLAB有以下流程控制语句:
流程控制语句 | 作用 |
---|---|
if, elseif, else | 若if语句为真,则执行子句 |
switch, case, otherwise | 根据switch语句内容判断执行哪个子句 |
while | 重复执行子句直到while中的条件为假 |
for | 执行子句固定次数 |
try, catch | 执行子句并捕获执行过程中的异常 |
break | 跳出循环 |
continue | 直接进入下一次循环 |
end | 结束子句 |
pause | 暂停程序 |
return | 返回到调用函数处 |
上述所有循环和条件语句都要在末尾以end闭合.
MATLAB还有以下逻辑运算符:
运算符 | 意义 |
---|---|
< | 小于 |
<= | 小于或等于 |
> | 大于 |
>= | 大于或等于 |
== | 等于 |
~= | 不等于 |
&& | 且 |
|| | 或 |
流程控制语句示例
1. if 语句:
![image.png](/uploads/projects/yuqueyonghudcw5lz@fkft22/e91531010d574648a34319e2a18a8c76.png)
if rem(a, 2) == 0
disp('a is even');
else
disp('a is odd');
end
remainder 余数
rem(a , b )=a%b(取余)
两个正负不同的数相除rem和mod不一样的,rem结果正负和被除数一致,mod和除数一致
2. switch 语句:
expression 表达式
input_num=1; %如果不加入';',在程序里会有num值的输出,加入是只计算不输出
switch input_num
case -1
disp('negative 1'); % negative 负
case 0
disp('zero');
case 1
disp('positive 1');
otherwise
disp('other value');
end
3. while 语句:
n = 1;
while prod(1:n) < 1e100
%prod product 数组元素的乘积(在本题中意思就为阶乘);factorial(n)阶乘
n = n + 1;
end
4.for语句
for n=1:10
a(n)=2^n;
end
disp(a)
5. break 语句
- 在不能保证收敛的迭代中使用
- 终止 for 或 while 循环的执行
```matlab
x = 2; k = 0; error = inf;
error_threshold = 1e-32;
while error > error_threshold
if k > 100
end x = x - sin(x)/cos(x); error = abs(x - pi); k = k + 1; endbreak
<a name="qqI2E"></a>
### 使用循环语句应尽量预先分配内存空间
Pre-allcating Space to Variables 为变量预分配空间 <br />若一个变量所需要的内存空间是一个可预测的定值,我们应尽量提前为其分配内存空间.<br />以下面两段程序为例,演示这一点:<br />tic toc 用来计时
<a name="htslh"></a>
#### 没有预先分配
```matlab
tic
for ii = 1:2000
for jj = 1:2000
A(ii,jj) = ii + jj;
end
end
toc
% 程序输出‘历时 2.432008 秒。’
预先分配
tic
A = zeros(2000, 2000); % 预先为变量分配内存空间
for ii = 1:size(A,1)
for jj = 1:size(A,2)
A(ii,jj) = ii + jj;
end
end
toc
% 程序输出‘历时 0.036943 秒。’
可以看到,程序一比程序二所用的时间更长.这是因为: 对于程序一,没有预先为变量A分配内存,因此每当A的形状发生改变时,都需要重新为A分配内存地址,这花费了更多的时间.
- 练习
1.将A矩阵元素复制到矩阵B
2.在B矩阵中,将负数值更改为 0
A = [0 -1 4; 9 -14 25 ; -34 49 64];
B = A;
for i=1:3
for j=1:3
if B(i,j)<0
B(i,j)=0;
end
end
end
disp(B)
% 或者将i,j赋值为i=1:size(A,1) j=1:size(A,2)
%分别为一维二维的大小
编写脚本时应注意的问题
在脚本开头应添加语句清空工作区
在每个脚本的开头,应添加下述语句,清空工作区缓存以及之前程序运行的痕迹:
clear all % 清空工作区内存中的变量
close all % 关闭之前程序绘制的图像
clc % 清空之前程序在终端的输出
在运算和赋值语句后应添加分号;抑制输出
在所有运算和赋值语句都应该添加分号;抑制输出,若需要向终端输出一个变量,应对其调用disp方法.
使用省略号… 拼接多行语句
在MATLAB中,省略号 … 可以将多行语句拼接为一行,灵活使用该语句可以提高代码可读性.
annPoints_sampled = annPoints(annPoints(:,1)>x1 & ...
annPoints(:,1) < x2 & ...
annPoints(:,2) > y1 & ...
annPoints(:,2) < y2);
暂停运行
函数
与其他语言相似,MATLAB也可以定义函数.与脚本类似,函数可以被存入函数名.m文件中,也可以以函数句柄的形式定义在内存中.
查看内置函数
我们可以使用which命令查看内置函数源代码文件的位置,与edit命令结合可以查看内置函数的源代
运行下面语句可以打开MATLAB内置的 mean 函数的源文件:
edit(which('mean.m'))
以函数名.m文件形式定义函数
scripts(脚本)和function(函数)都是包含MATLAB命令的.m文件
当我们需要执行时编写函数程序的时候用的就是function
Scripts | Functions |
---|---|
没有输入参数 没有输出参数 |
有输入参数 有输出参数 |
对数据库中的数据进行操作 全局工作区 |
对数据库中的数据进行操作 本地工作区 |
在MATLAB文件中定义函数的格式如下:
function [输出变量名] = 函数名(输入变量名)
% 函数的文档
函数代码
- function 是一个关键字,声明该文件中保存的是一个函数.
- 输入变量 和 输出变量 是非必须的,函数既可以没有输入变量,也可以没有输出变量.
- 函数名 应与 .m 文件名相同,且不包含特殊字符(最好不要有中文).
MATLAB内置的函数参数
在MATLAB中,内置了一些函数参数如下:
函数参数 | 意义 |
---|---|
imputname | 输入变量名列表 |
mfilename | 函数源代码文件名 |
nargin | 输入变量数 |
nargout | 输出变量个数 |
varargin | 可变长输入参数列表 |
varargout | 可变长输出参数列表 |
MATLAB不提供其他高级语言的指定默认参数值以及函数重载等语法,但灵活使用上述内置的函数参数,可以在一定程度上实现指定默认参数值以及方法重载:
function [volume]=pillar(Do,Di,height)
if nargin==2, %如果输入变量数为两个height=1
height=1;
end
volume=abs(Do.^2-Di.^2).*height*pi/4;
函数定义示例
1.自由落体
- 下面程序用来计算自由落体运动中位移量:
新建脚本script(或者新建函数)→输入函数→保存(save)→使用
注意:文件名和函数名一致,否则会显示未定义
function x = freebody(x0,v0,t)
% calculation of free falling 自由落体计算
% x0: initial displacement in m 初始位移,单位为 m
% v0: initial velocity in m/sec 初始速度,单位为 m/sec
% t: the elapsed time in sec 经过的时间,以秒为单位
% x: the depth of falling in m 下落深度,单位为m
x = x0 + v0.*t + 1/2*9.8*t.*t;
该函数演示了一个MATLAB编程技巧: 计算乘法时应尽量使用 .* 而非 * ,因为前者不仅对参数 t 为标量的 情况可用,也对变量 t 为向量或矩阵的情况可用.
freebody(0, 0, 2) % 得到 19.6000
freebody(0, 0, [0123]) % 得到 [0 4.9000 19.6000 44.1000]
freebody(0, 0, [01; 23]) % 得到 [0 4.9000; 19.6000 44.1000]
2.加速度
function [a F] = acc(v2,v1,t2,t1,m)
a = (v2-v1)./(t2-t1);
F = m.*a;
end
3.温度转换
• 编写一个函数,要求输入温度华氏度
• 实现从华氏温度到摄氏温度的转换
• 以度数输出转换后的温度摄氏度
• 脚本应该一直运行,直到输入的待转换样例个数为0或不输入直接按enter时,退出函数
function F2C()
while 1
F_degree = input('tempreature in Fahrenheit: ', 's');
F_degree = str2num(F_degree);
if isempty(F_degree)
return
end
C_degree = (F_degree-32)*5/9;
disp(['tempreature in Celsius: ' num2str(C_degree)])
end
以函数句柄形式定义函数:函数指针
我们也可以使用函数句柄的形式定义函数,这更接近数学上的函数定义,其语法如下:
可以直接通过函数句柄调用该方法.
其实就是函数指针
函数句柄 = @(输入变量) 输出变量
可以直接通过函数句柄调用该方法.
f = @(x) exp(-2*x);
x = 0:0.1:2;
plot(x, f(x));