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实验三 M 文件与程序设计

实验三 M 文件与程序设计. —— matlab 语言称为第四代编程语言，程序简洁、可读性很强，而且调试十分容易 , 是 matlab 的重要组成部分。. 一、 M 文件. 二、程序控制结构. 三、函数文件. 一、 M 文件. 1.M 文件概述. 用 MATLAB 语言编写的程序，称为 M 文件。 M 文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件（ Script File ）和函数文件（ Function File ）. 2.M 文件的建立与打开. （ 1 ）建立新的 M 文件. 菜单操作：菜单选择 File——New——M-file

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实验三 M 文件与程序设计

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  1. 实验三 M文件与程序设计 —— matlab语言称为第四代编程语言，程序简洁、可读性很强，而且调试十分容易, 是matlab的重要组成部分。 一、M文件 二、程序控制结构 三、函数文件

  2. 一、M文件 1.M文件概述 用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。M文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件（Script File）和函数文件（Function File）. 2.M文件的建立与打开 （1）建立新的M文件 菜单操作：菜单选择File——New——M-file 命令操作：命令窗口中输入 edit 命令按钮：单击工具栏上的New M-File命令

  3. 操作后会启动MATLAB文本编辑器，输入M文件的内容并存盘就建立了一个新的M文件。操作后会启动MATLAB文本编辑器，输入M文件的内容并存盘就建立了一个新的M文件。 注：储存时文件名遵循MATLAB变量命名的原则，但必须 以m为扩展名．

  4. （2 ）打开已有的M文件 菜单操作：菜单选择File——Open——选择文件 命令操作：命令窗口中输入：edit 文件名 命令按钮：单击工具栏上的Open File命令，选择文件 3.命令文件 一个复杂的程序我们可以建立一个文本文件并把它储存起来，可以随时调用进行计算，这就是命令文件。执行时只要在工作区中键入不带扩展名的文件名即可 . 注：命令文件中的变量都是全局变量，在执行过程中，其命令可以使用工作区中的变量，它所产生的变量也将成为工作区的一部分 .

  5. 例1建立命令文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c.例1建立命令文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c. 在文本编辑器中输入： clear; f=input(‘Input Fahrenheit temperature:'); c=5*(f-32)/9 以文件名f1c.m存盘，然后在命令窗口中输入： f1c ↙ Input Fahrenheit temperature:73 ↙ c = 22.7778

  6. 二、程序控制结构 matlab语言的程序控制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。 1.顺序结构—— 依次顺序执行程序的各条语句 (1)数据的输入——input 调用格式：A=input（提示信息，选项） 其中提示信息为一个字符串，用于提示用户输入什么样的数据。 如果在input函数调用时采用‘s’选项，则允许用户输入一个字符串。 (2)数据的输出——disp 调用格式：disp（输出项） 其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。

  7. 例2输入x，y的值，并将它们的值互换后输出。 x=input('Input x please.'); y=input('Input y please.'); z=x; x=y; y=z; disp(x); disp(y); 存盘为f1.m,在命令窗口中输入： >> f1↙ Input x please.5↙ Input y please.6↙ 6 5

  8. （3）关系运算符 关系运算比较两个数值，若真则值为1，若不成立则值为0，关系运算符可以作用于两个同样大小的矩阵或数组， MATLAB的关系运算符有： < 小于；> 大于；< = 小于或等于；> = 大于或等于； = = 等于；~ = 不等于 例3 A=1:5,B=5:-1:1↙ A = 1 2 3 4 5 B = 5 4 3 2 1 D=A= =B C=A>=4 C = 0 0 0 1 1 D = 0 0 1 0 0

  9. （4）逻辑运算符 MATLAB的逻辑运算符有： & 与运算；| 或运算；~ 非运算 逻辑运算将任何非零元素视为1（真），可以作用于矩阵或数组 例4 a=1:9,b=9-a,c=~(a>4),d=(a>=3)&(b<6) a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 b = 8 7 6 5 4 3 2 1 0 c = 1 1 1 1 0 0 0 0 0 d = 0 0 0 1 1 1 1 1 1

  10. （5）逻辑函数 MATLAB还提供了一些关系和逻辑函数，常见的有 all和any ：all(x)当x是一个向量，所有元素非0时，值为1，否则为0，当 x 是一个矩阵时，作用于每一列； any(x)当x是一个向量,有一元素非0时，值为1，否则为0，当 x 是一个矩阵时，作用于每一列． 例5 a=[1 0 -5 0;-3 0 8 2],b=all(a),c=any(a),d=all(b),e=any(c) a = 1 0 -5 0 -3 0 8 2 b = 1 0 1 0 c = 1 0 1 1 d = 0 e = 1

  11. 2.选择结构——根据一定条件来执行的各条语句2.选择结构——根据一定条件来执行的各条语句 （1）if 语句 条件语句 if 最简单的用法是： if 条件 <语句1> end 如果条件成立，则语句1执行；否则，执行 end 的后继命令 if 语句的另一种用法是： if 条件 <语句1> else <语句2> end 如果条件成立，则语句1执行；否则，语句2执行，然后执行 end 的后续命令．

  12. 当我们有多个选择时，还可以用下列结构： if 条件1 <语句1> elseif 条件2 <语句2> …… elseif 条件n <语句n> else <语句n+1> end

  13. 例6 计算分段函数的值 if x<=0 f=0 elseif x<=pi/2 f=sin(x) else f=1 end

  14. （2）switch 语句 switch语句根据表达式的值来执行相应的语句，用法如下： switch 〈表达式〉 case value1 〈语句1〉 case value2 〈语句2〉 …… otherwise 〈语句n〉 end

  15. 例7某商场对顾客所购买的商品实行打折销售，标准如下(商品价格用price来表示)： price<200 没有折扣 200≤price<500 3%折扣 500≤price<1000 5%折扣 1000≤price<2500 8%折扣 2500≤price<5000 10%折扣 5000≤price 14%折扣 输入所售商品的价格，求其实际销售价格。 price=input(‘请输入商品价格’); switch fix(price/100) case{0,1} rate=0; case{2,3,4} rate=3/100; case num2cell(5:9) rate=5/100; 程序为：

  16. case num2cell(10:24) rate=8/100; case num2cell(25:49) rate=10/100; otherwise rate=14/100; end price=price*(1-rate) 存盘为ff2.m,在命令窗口中输入： >> ff2 ↙ 请输入商品价格700 ↙ price = 665

  17. （3）try 语句 try语句用法如下： try 〈语句1〉 catch 〈语句2〉 end 运行时先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息付给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。

  18. 3.循环结构——被重复执行的一组语句，循环是计算机解决问题的主要手段3.循环结构——被重复执行的一组语句，循环是计算机解决问题的主要手段 （1）for 语句 循环语句for 的一般形式为： for 〈循环变量〉=〈初值〉：〈步长〉：〈终值〉 〈循环体语句〉 end 注：步长为1时可以省略 例8 x(1)=1； for i=2:6 x(i)=2*x(i-1); end x ↙ x = 1 2 4 8 16 32

  19. for 循环的另一种形式是： for 〈循环变量〉=〈数组或矩阵〉 〈循环体语句〉 end 执行过程是依次将矩阵的格列元素赋给循环变量，然后执行循环体语句，直至各列元素处理完毕。 例9 I=[1 2;3 4]; for i=I k=i(1); f(:,k)=i.^k; end f ↙ f = 1 4 3 16

  20. 循环语句可以嵌套，即一个循环结构的循环体又包括一个循环结构 。也称为多重循环。 例10 for i=1:3 for j=1:4 a(i,j)=1/(i+j-1); end end format rat a ↙ a = 1 1/2 1/3 1/4 1/2 1/3 1/4 1/5 1/3 1/4 1/5 1/6

  21. （2）while 语句 如果不知道循环次数，可以使用 while 循环来完成，其一般形式为： while 条件 〈命令语句集〉 end 例11用while循环求1~100间整数的和。 sum=0; i=1; while i<=100 sum=sum+i; i=i+1; end sum ↙ sum = 5050

  22. （3）break语句和continue语句 MATLAB还提供了跳出循环的 break 语句，遇到此语句立即执行此循环 end 的后续语句， continue语句控制跳过循环体中的某些语句。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳过循环体中所有剩下的语句，继续下一次循环。 例12求[100，200]之间第一个能被21整除的整数。 for n=100:200 if rem(n,21)~=0 continue end break end n ↙ n = 105

  23. 三、 函数M-文件 我们可以根据需要建立自己的函数文件，它们能够象库函数一样方便地调用，从而极大地扩展MATLAB的功能．如果对于一类问题建立起许多函数M-文件，就能形成独立的工具箱． 1.函数文件的基本结构 函数M-文件必须由function语句引导，其基本结构为： function 因变量=函数名（自变量） %注释说明部分 函数体语句 注1：若因变量不止一个，可用方括号将它们括起来，并用逗号分开，每一行%后的内容只作为程序的注释，MATLAB不执行。 注2：这个M-文件的文件名必须是 函数名.m

  24. 2.函数调用 函数调用的一般格式是： 因变量=函数名（自变量） 例13建立函数文件，将华氏温度f转换为摄氏温度c. 在文本编辑器中输入： function c=f2c(f) c=5*(f-32)/9 以文件名f2c.m存盘，然后在命令窗口中输入： y=input('Input FAhrenheit temperture:');x=f2c(y)↙ Input Fahrenheit temperture:70↙ c = 21.1111 x = 21.1111

  25. 例14定义多元函数 建立函数文件eryuan.m function f=eryuan(x,y) f=(y^2+2*x)/(y^2-2*x); 在命令窗口中输入： eryuan(3,2) ↙ ans = -5

  26. 函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身，一个函数调用它自身称为函数的递归调用。函数可以嵌套调用，即一个函数可以调用别的函数，甚至调用它自身，一个函数调用它自身称为函数的递归调用。 例15利用函数的递归调用求n！ 递归调用函数文件factor.m如下： function f=factor(n) if n<=1 f=1; else f=factor(n-1)*n; end >> factor(5) ↙ ans = 120

  27. 四、应用举例 例16求解数学问题（鸡兔同笼问题）：求2个自然数，它们的和等于100，且第一个数被2除的商与第二个数被4除的商的和为36． i=1; while i<=100 if rem(100-i*2,4)==0&(i+(100-i*2)/4)==36 break; end i=i+1; end a1=i*2 a2=100-i*2 a1 = 44 a2 = 56

  28. 例17从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们的和。例17从键盘输入若干个数，当输入0时结束输入，求这些数的平均值和它们的和。 建立命令文件li17.m sum=0; cnt=0; val=input('Enter a number(end in 0):'); while (val~=0) sum=sum+val; cnt=cnt+1; val=input('Enter a number(end in 0):'); end if(cnt>0) sum mean=sum/cnt end

  29. li17↙ Enter a number(end in 0):8↙ Enter a number(end in 0):9↙ Enter a number(end in 0):7↙ Enter a number(end in 0):0↙ sum = 24 mean = 8

  30. 附： 猜数字 for h=1:20; y=floor(rand(1,4)/0.1); if y(1)~=y(2)&y(1)~=y(3)&y(1)~=y(4)&y(2)~=y(3)&y(2)~=y(4)&y(3)~=y(4) break end end y;

  31. y=y(1)*1000+y(2)*100+y(3)*10+y(4); y=int2str(y); z='AaBb'; for k=1:8 x=input('input the number>','s'); a=0;b=0; for i=1:4; if x(i)==y(i) a=a+1; end end

  32. for i=1:4; for j=1:4; if x(i)==y(j) b=b+1; end end end z(2)=int2str(a);z(4)=int2str(b); z if a==4 congratulation=('You are Win!') break end if k==8 Times_over=('You are Lose!') end end

  33. 1.建立函数 的M文件，并计算 f (10)和 f (100). 实验任务 2.若一个三位整数各位数字的立方和等于该数本身，则称该数位水仙花数，输出全部水仙花数. 3.个人所得税计算方法为： 应纳个人所得税税额= （应纳税所得额－2000）*适用税率-速算扣除数 不超过500元的，税率5%，速算扣除数为0； 超过500元至2000元的部分，税率10%，速算扣除数为25 超过2000元至5000元的部分，税率15 %，速算扣除数为125 超过5000元至20000元的部分，税率20 %，速算扣除数为375 超过20000元至40000元的部分，税率25%，速算扣除数为1375

  34. 超过40000元至60000元的部分，税率30%，速算扣除数为3375 超过60000元至80000元的部分，税率35%，速算扣除数为6375 超过80000元至100000元的部分，税率40%，速算扣除数为10375 超过100000元的部分，税率45%，速算扣除数为1537. 若某人的月工资为x，试建立税款y与收入x之间的函数M文件. 选做:猜数游戏 首先由计算机产生[1，100]之间的随机整数，然后由用户猜测所产生的随机数.根据用户猜测的情况给出不同提示，如猜测的数大于产生的数，则显示“High”，小于则显示“Low”，等于则显示“You Win”，同时退出游戏.用户最多可以猜7次.试编写MATLAB程序，实现上述游戏.

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