Matlab创建M文件以及程序控制

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1.创建M文件

1.1 M文件的建立与打开

• M文件是一个文本文件，它可以用任何编辑程序来建立和编辑，而一般常用且最为方便的是使用MATLAB提供的文本编辑器。
  1．建立新的M文件
  为建立新的M文件，启动MATLAB编辑器有3种方法：

  • ① 在MATLAB主窗口选择“主页”选项卡，在“文件”命令组中单击“新建脚本”命令按钮。
    
    输入数据，点击保存。
    
    ② 在MATLAB命令行窗口输入命令：
    edit 文件名
    启动MATLAB编辑器后，输入M文件的内容并存盘。
    ③ 在命令历史窗口选中一些命令（按住Ctrl可同时选择多条命令），然后从右键快捷菜单中选择“创建脚本”命令，将会启动MATLAB编辑器，并在编辑区中加入所选中的命令。

  2．打开已有的M文件
  打开已有的M文件，也有3种方法：

  • ① 菜单操作。在MATLAB主窗口选择“主页”选项卡，在“文件”命令组中单击“打开”命令按钮，再从弹出的下拉菜单中选择“打开”命令，从“打开”对话框中选择所需打开的M文件。
    
  • ② 命令操作。在MATLAB命令窗口输入命令：edit 文件名，则打开指定的M文件。
  • ③ 命令按钮操作。单击MATLAB主窗口工具栏上的Open File命令按钮，再从弹出的对话框中选择所需打开的M文件。

1.2 M文件的分类

• 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：脚本文件(Script File)和函数文件(Function File)。
  
  脚本文件和函数文件的主要区别如下：
  • ① 脚本文件没有输入参数，也不返回输出参数，而函数文件可以带输入参数，也可返回输出参数。
  • ② 脚本文件对MATLAB工作空间中的变量进行操作，文件中所有命令的执行结果也完全返回到工作空间中，而函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量被清除。
  • ③ 脚本文件可以直接运行，在MATLAB命令行窗口输入脚本文件的名字，就会顺序执行脚本文件中的命令，而函数文件不能直接运行，而要以函数调用的方式来调用它。

1.3 M文件的路径修改

• 方法一步骤:
  ① -> cd 想保存的文件夹路径
  ② -> savepath
  样例：

• 方法二步骤：
  ① -> 右键单机matlab图标打开属性
  ② -> 将起始位置路径保存为自己想保存的路径
  

2.程序控制结构

2.1 顺序结构

• 1．数据的输入
  从键盘输入数据，则可以使用input函数来进行，该函数的调用格式为：
  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。
  例如：
  
• 2．数据的输出
  MATLAB提供的命令窗口输出函数主要有disp函数，其调用格式为
  disp(输出项)
  
  其中输出项既可以为字符串，也可以为矩阵。
• 3．程序的暂停
  暂停程序的执行可以使用pause函数，其调用格式为：
  pause(延迟秒数)
  如果省略延迟时间，直接使用pause，则将暂停程序，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Ctrl+C命令。

2.2 选择结构

• 1．if语句
  在MATLAB中，if语句有3种格式。
  (1) 单分支if语句：if 条件->语句组->end
  当条件成立时，则执行语句组，执行完之后继续执行if语句的后继语句，若条件不成立，则直接执行if语句的后继语句。
  
  (2) 双分支if语句：
  if 条件->语句组1->else->语句组2->end
  当条件成立时，执行语句组1，否则执行语句组2，语句组1或语句组2执行后，再执行if语句的后继语句。
  

(3) 多分支if语句：
if 条件1->语句组1->elseif 条件2->语句组2 ……elseif 条件m->语句组m->else->语句组n->end

2．switch语句

• switch语句根据表达式的取值不同，分别执行不同的语句，其语句格式为：
  switch 表达式->case 表达式1->语句组1->case 表达式2->语句组2 …… case 表达式m->语句组m->otherwise->语句组n->end
  

• Num2cell()函数
  num2cell的作用是把数值数组转换为cell数组
  最基本的用法是把数值数组的每个元素作为cell数组的元素，得到一个和原数组维度完全相同的cell数组，例如：
  

3．try语句
语句格式为：try->语句组1->catch->语句组2->end

try语句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，则将错误信息赋给保留的lasterr变量，并转去执行语句组2。

2.3 循环结构

• 1．for语句
  for语句的格式1：
  for 循环变量=表达式1:表达式2:表达式3->循环体语句->end
  水仙花数：
  
  for语句的格式2：
  for 循环变量=矩阵表达式->循环体语句->end
  执行过程是依次将矩阵的各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。
  

• 2．while语句
  while语句的一般格式为：
  while (条件)-> 循环体语句-> end
  其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环。
  求输入的数的和，当输入0时停止

• 3．break语句和continue语句
  与循环结构相关的语句还有break语句和continue语句。它们一般与if语句配合使用。
  break语句用于终止循环的执行。当在循环体内执行到该语句时，程序将跳出循环，继续执行循环语句的下一语句。
  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。
  求[100，200]q区间内第一个能整除21的数：

• 4．循环的嵌套
  如果一个循环结构的循环体又包括一个循环结构，就称为循环的嵌套，或称为多重循环结构。
  求1-500间的完数：
  

3. 函数文件

3.1 函数文件的基本结构

• 函数文件由function语句引导，其基本结构为：
  ->function 输出形参表=函数名(输入形参表)
->注释说明部分
->函数体语句
  其中以function开头的一行为引导行，表示该M文件是一个函数文件。函数名的命名规则与变量名相同。输入形参为函数的输入参数，输出形参为函数的输出参数。当输出形参多于一个时，则应该用方括号括起来。
  

3.2 函数调用

• 1.函数调用的一般格式是：
  [输出实参表]=函数名(输入实参表)
  要注意的是，函数调用时各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时形参的顺序、个数一致，否则会出错。函数调用时，先将实参传递给相应的形参，从而实现参数传递，然后再执行函数的功能。
• 2．函数的递归调用
  在MATLAB中，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。
  

3.3 函数参数的可调性

• 在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。
  
  3.4 全局变量与局部变量
• 函数文件中的变量是局部的，即在一个函数文件中定义的变量不能被另一个函数文件引用。如果在若干函数中都把某一变量定义为全局变量，那么这些函数将共用这个变量，作用域是整个工作空间，即全程有效。
  全局变量用global命令定义，格式为：
  global 变量名

4. 特殊形式的函数

1. 子函数
   在MATLAB中，可以在一个M文件中同时定义多个函数，其中M文件中出现的第一个函数称为主函数（primary function），其他函数称为子函数（subfunction），但需要注意的是子函数只能由同一M文件中的函数调用。在保存M文件时，M文件名一般和主函数名相同，外部程序只能对主函数进行调用。
2. 内联函数
   以字符串形式存在的函数表达式可以通过inline函数转化成内联函数。例如a=’(x+y)^{2’，可以通过f=inline(a)生成内联函数f(x,y)=(x+y)}2。

a=’(x+y)^2’;
f=inline(a)
f =
内联函数:
f(x,y) = (x+y)^2

f(3,4)
ans =
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3. 匿名函数
   匿名函数的基本格式如下：
   匿名函数名=@(输入参数) 匿名函数表达式
   其中，匿名函数的输入参数可以是一个，也可以是多个，有多个参数时，参数间用逗号分隔。例如：

f=@(x,y) x ^ 2 + y ^ 2;
f(3,4)
ans =
25

5. 程序调试与优化

5.1 程序调试方法
一般来说，应用程序的错误有两类，一类是语法错误，另一类是运行时的错误。语法错误包括词法或文法的错误，例如函数名的拼写错、表达式书写错等。

程序运行时的错误是指程序的运行结果有错误，这类错误也称为程序逻辑错误。
1．利用调试函数进行程序调试
2．利用调试工具进行程序调试

5.2 程序性能分析与优化

1．程序性能分析
2. 程序优化
（1）采用向量化运算
在实际MATLAB程序设计中，为了提高程序的执行速度，常用向量或矩阵运算来代替循环操作。
（2）预分配内存空间
通过在循环之前预分配向量或数组的内存空间可以提高for循环的处理速度。
（3）减小运算强度
在实现有关运算时，尽量采用运算量更小的运算，从而提高运算速度。一般来说，乘法比乘方运算快，加法比乘法运算快。