matlab--M文件的建立与调试.ppt

第二章第二章 基本语法基本语法2.1 变量与赋值变量与赋值2.2矩阵的初等运算矩阵的初等运算2.3元素群运算元素群运算2.4逻辑判断及流程控制逻辑判断及流程控制2.5基本绘图方法基本绘图方法2.6M文件及程序调试文件及程序调试一、M文件简介2.6 M文件及程序调试文件及程序调试用户如想灵活应用用户如想灵活应用matlab去解决实际问题，充分去解决实际问题，充分调用调用matlab的科学技术资源，就需要编辑的科学技术资源，就需要编辑m文件文件包含包含matlab语言代码的文件称为语言代码的文件称为m文件，其扩展名文件，其扩展名为为m。编辑编辑m文件可使用各种文本编辑器。文件可使用各种文本编辑器。Matlab有两种工作方式：有两种工作方式：1、交互式命令行操作方式、交互式命令行操作方式2、M文件的编程工作方式文件的编程工作方式 1、交互式命令行操作方式、交互式命令行操作方式 通常通常matlab以指令驱动模式工作，即在以指令驱动模式工作，即在matlab 窗口下窗口下当用户输入单行指令时，当用户输入单行指令时，matlab 立即处理这条指令，并立即处理这条指令，并显示结果，这就是显示结果，这就是matlab命令行方式。被当作命令行方式。被当作数学演数学演算纸和图形显示器算纸和图形显示器来使用。来使用。命令行操作时，命令行操作时，matlab窗口一般只允许一次执行一行窗口一般只允许一次执行一行上的一个或几个语句。上的一个或几个语句。例如：例如：x1=0:10 x1=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10如：如：x1=0:10,x2=0:3:11,x3=11.5:-3:0 x1=0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x2=0 3 6 9x3=11.5000 8.5000 5.5000 2.5000在在matlab窗口输入数据和命令进行计算时，当处窗口输入数据和命令进行计算时，当处理复杂问题和大量数据时是不方便的。因此应编理复杂问题和大量数据时是不方便的。因此应编辑辑m文件。文件。命令行方式程序可读性差，而且不能存储，对于命令行方式程序可读性差，而且不能存储，对于复杂的问题，应编写成能存储的程序文件。复杂的问题，应编写成能存储的程序文件。2、M文件的编程工作方式文件的编程工作方式在在M文件的编程工作方式，文件的编程工作方式，Matlab可以像其他高级计算可以像其他高级计算机语言一样进行程序设计，即编制一种以机语言一样进行程序设计，即编制一种以.m为扩展名的为扩展名的Matlab程序（简称程序（简称M文件）文件）二、M文件的建立具体的创建方法：具体的创建方法：1.在在matlab命令窗命令窗 口点击口点击file 菜单菜单 new m-file2、工具栏的新建按钮、工具栏的新建按钮三、三、m文件的分类文件的分类 可以存取的可以存取的M文件文件 称命令文件（称命令文件（程序文件、脚本文件）程序文件、脚本文件）可调用可调用M文件文件 称函数称函数（function）文件文件1、程序文件、程序文件以以.m格式进行存取，包含一连串的格式进行存取，包含一连串的MATLAB指令指令和必要的注解。与在命令窗口逐行执行文件中的所有和必要的注解。与在命令窗口逐行执行文件中的所有指令，其结果是一样的。没有输入输出参数。指令，其结果是一样的。没有输入输出参数。程序运行时只需在命令窗口中键入其名称即可程序运行时只需在命令窗口中键入其名称即可（1）、用clear,close all等语句开始，清除工作空间原有的 变量与图形，以避免其它已执行的程序残留数据对本程序的影响。（2）、前几行通常是对此程序的说明。这些注释行必须以%开始，以便计算机执行时不予理会。（注释部分）（3）、程序的主体 如果程序中有全局变量，即在主程序与主程序中共有的变量，应在程序中的起始部分注明。语句为：global 变量名（4）、整个程序按Matlab 标示符的要求其文件名，并加上.m后缀。主要特征：主要特征：%西安电子科技大学出版社出版西安电子科技大学出版社出版 陈怀琛编著陈怀琛编著 1999年年10月初版，月初版，2004年年11月第二版月第二版%求求fibonacci数的程序数的程序clcclearclose allR=input(输入输入fibonacci数的最大范围数的最大范围R=),f=1 1;i=1;while f(i)+f(i+1)R f(i+2)=f(i)+f(i+1);i=i+1;endfplot(f)注意：程序中的变量保存在工作空间中。两大部分：注释部分、程序部分注意：程序中的变量保存在工作空间中。两大部分：注释部分、程序部分%求素数的程序求素数的程序clearclose allclcN=input(输入素数的最大范围输入素数的最大范围N=);x=2:N;%列出从列出从2-N的全部自然数的全部自然数for u=2:sqrt(N)%依次取出除数依次取出除数(最大到最大到N的平方根的平方根)n=find(rem(x,u)=0&x=u);%找到被找到被U整除且不等于整除且不等于U的数的序号的数的序号 x(n)=;%去掉该数去掉该数 endx%显示结果显示结果2、函数文件、函数文件 （1）函数定义行（关键字function）functionout1,out2,.=filename(in1,in2,.)输入和输出（返回）的参数个数分别由nargin和nargout两个MATLAB保留的变量来给出。（2）函数体说明及有关注解以（%）开头，用以说明函数的作用及有关内容如果不希望显示某段信息，可在它的前面加空行（3）函数体语句函数体内使用的除返回和输入变量这些在function语句中直接引用的变量以外的所有变量都是局部变量，即在该函数返回之后，这些变量会自动在MATLAB的工作空间中清除掉。如果希望这些中间变量成为在整个程序中都起作用的变量，则可以将它们设置为全局变量。function y=mean(x)%Mean求平均值，返回x向量所有元素的平均值%对于矩阵，返回各列平均值的行向量m,n=size(x)if m=1 m=nend y=sum(x)/m例如：例如：变量不在工作空间里变量不在工作空间里 matlab用户可以根据需要编辑自己的用户可以根据需要编辑自己的m文件，它文件，它们可以像库函数一样方便的调用，从而极大地扩们可以像库函数一样方便的调用，从而极大地扩展了展了matlab 的能力的能力对于某一类特殊问题，如创建了许多对于某一类特殊问题，如创建了许多m函数文件，函数文件，则可形成新的工具箱。则可形成新的工具箱。这种用这种用matlab语言创建定义新的语言创建定义新的matlab函数的功函数的功能，正体现了能，正体现了matlab语言强大的扩展功能。语言强大的扩展功能。内置函数内置函数函数函数m文件的格式：文件的格式：function 返回变量返回变量=函数名（输入变量）函数名（输入变量）注释说明语句段注释说明语句段 程序语句段程序语句段特定规则：特定规则：1.函数函数m文件第一行必须以单词文件第一行必须以单词function作为引导词，作为引导词，必须遵循如下形式：必须遵循如下形式：function 变量变量1，变量，变量2=函数名函数名(变量变量1，变量，变量2)2.m文件的文件名必须是文件的文件名必须是.m。3.程序中的变量（输出除外）均为局部变量，不保存在程序中的变量（输出除外）均为局部变量，不保存在工作空间中。其变量只在函数运行期间有效。工作空间中。其变量只在函数运行期间有效。局部变量每个函数都有自己的局部变量，这些变量存储在该函数独每个函数都有自己的局部变量，这些变量存储在该函数独立的工作区中，与其他函数的变量及主工作区中的变量分立的工作区中，与其他函数的变量及主工作区中的变量分开存储。当函数调用结束时，这些变量随之删除，不保存开存储。当函数调用结束时，这些变量随之删除，不保存在内存中。并且，除了函数返回值，该函数不改变工作区在内存中。并且，除了函数返回值，该函数不改变工作区中其他变量的值。中其他变量的值。然而脚本文件没有独立的工作区，当通过命令窗口调用脚然而脚本文件没有独立的工作区，当通过命令窗口调用脚本文件时，脚本文件分享主工作区，当函数调用脚本文件本文件时，脚本文件分享主工作区，当函数调用脚本文件时，脚本文件分享主调函数的工作区。需要注意的是，如时，脚本文件分享主调函数的工作区。需要注意的是，如果脚本中改变了工作区中变量的值，则在脚本文件调用结果脚本中改变了工作区中变量的值，则在脚本文件调用结束后，该变量的值发生改变。束后，该变量的值发生改变。在函数中，变量默认为局部变量。在函数中，变量默认为局部变量。全局变量局部变量只在一个工作区内有效，无论是函数工作区还是 MATLAB 主工作区。与局部变量不同，全局变量可以在定义该变量的全部工作区中有效。当在一个工作区内改变该变量的值时，该变量在其他工作区中的变量同时改变。任何函数如果需要使用全局变量，则必须首先声明，声明格式为：global 变量名1 变量名2如果一个 M 文件中包含的子函数需要访问全局变量，则需在子函数中声明该变量，如果需要在命令行中访问该变量，则需在命令行中声明该变量。【例】全局变量应用示例先建立函数文件wadd.m，该函数将输入的参数加权相加。function f=wadd(x,y)%add two variable global ALPHA BETA f=ALPHA*x+BETA*y;在命令窗口中输入：global ALPHA BETA ALPHA=1;BETA=2;s=wadd(1,2)输出为：s=5function x,d=root1(a,b,c)%a=input(a=);%pause(5)%b=input(b=);%A=press any key to continue.;%disp(A)%pause%c=input(c=);d=b*b-4*a*c;%disp(A)%pause x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a);function fout=charray(a,b,c)if nargin=1 fout=a;elseif nargin=2 fout=a+b;elseif nargin=3 fout=(a*b*c)/2;end四、人机交互命令 echo 指令指令 用来控制用来控制m文件在执行过程中是否显示文件在执行过程中是否显示 echo on 打开所有命令文件的显示方式打开所有命令文件的显示方式 echo off 关闭所有命令文件的显示方式关闭所有命令文件的显示方式%求素数的程序求素数的程序N=input(输入素数的最大范围输入素数的最大范围N=);x=2:N;echo on%在命令窗口中显示执行程序在命令窗口中显示执行程序%列出从列出从2-N的全部自然数的全部自然数for u=2:sqrt(N)%依次取出除数依次取出除数(最大到最大到N的平方根的平方根)n=find(rem(x,u)=0&x=u);%找到被找到被U整除且不等于整除且不等于U的数的序号的数的序号 x(n)=;%去掉该数去掉该数 endecho off%在命令窗口中不显示执行程序在命令窗口中不显示执行程序x%显示结果显示结果pause 暂停，等待用户响应 调用格式：调用格式：pause(延迟秒数延迟秒数)注：如果省略延迟时间，直接使用注：如果省略延迟时间，直接使用pause，则将，则将暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。暂停程序，直到用户按任一键后程序继续执行。若要强行中止程序的运行可使用若要强行中止程序的运行可使用Ctrl+C命令。命令。a=input(a=);pause(5)b=input(b=);A=press any key to continue.;disp(A)pause c=input(c=);d=b*b-4*a*c;disp(A)pause x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a)keyboard 当keyboard在m文件中出现时，它停止文件的执行并控制键盘，用于修改程序。a=input(a=);pause(2)b=input(b=);A=press any key to continue.;disp(A)pause c=input(c=);keyboard d=b*b-4*a*c;disp(A)pause x=(-b+sqrt(d)/(2*a),(-b-sqrt(d)/(2*a)五、程序的调试1、matlab的命令文件是比较容易调试的，因为的命令文件是比较容易调试的，因为Matlab的查错能力很强，再的查错能力很强，再加上工作空间变量的保存和显示，不需要专门的调试命令，就可以调试。加上工作空间变量的保存和显示，不需要专门的调试命令，就可以调试。2、需要调试的主要是函数文件，因为在函数程序中出错就停机，其变量不保存。、需要调试的主要是函数文件，因为在函数程序中出错就停机，其变量不保存。这会给调试带来困难。解决的方法如下：这会给调试带来困难。解决的方法如下：A、函数文件的第一行加、函数文件的第一行加%，输入变量用，输入变量用input或输入语句赋值。或输入语句赋值。B、把某些分号，改为逗号，使中间结果能显示在屏幕上，作为查错的依据。、把某些分号，改为逗号，使中间结果能显示在屏幕上，作为查错的依据。C、在适当的位置加上、在适当的位置加上keyboard命令，到了此处命令，到了此处 系统会停止而等待用户键入命系统会停止而等待用户键入命令。这是可以检查程序中的变量是否正确。令。这是可以检查程序中的变量是否正确。练习：1、编写两矩阵相加的函数程序。2、编写两矩阵相乘的函数程序。