实验三 M 文件与程序设计

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实验三 M 文件与程序设计


一、 M 文件

二、程序控制结构

三、函数文件

—— 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。

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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

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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．

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（ 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 .

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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

clear;f=input(‘Input Fahrenheit temperature:');c=5*(f-32)/9

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：

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二、程序控制结构

1. 顺序结构—— 依次顺序执行程序的各条语句

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) 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。

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实验三 M 文件与程序设计例 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

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实验三 M 文件与程序设计（ 3 ）关系运算符

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

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，

例 3 A=1:5,B=5:-1:1↙A = 1 2 3 4 5B = 5 4 3 2 1

C=A>=4 C = 0 0 0 1

1

D=A= =B

D = 0 0 1 0

0

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实验三 M 文件与程序设计（ 4 ）逻辑运算符

MATLAB 的逻辑运算符有： & 与运算； | 或运算； ~ 非运算 a b a&b a|b ~a

0 0 0 0 1

1 0 0 1 0

1 1 1 1 0

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

0c = 1 1 1 1 0 0 0 0

0d = 0 0 0 1 1 1 1 1

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实验三 M 文件与程序设计（ 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 2b = 1 0 1 0c = 1 0 1 1d = 0e = 1

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实验三 M 文件与程序设计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

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．

if 语句的另一种用法是：

if 条件

< 语句 1>

else

< 语句 2>

end

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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

当我们有多个选择时，还可以用下列结构：

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0, 0,

( ) sin ,0 , 2

1,2

x

f x x x

x

if x<=0f=0elseif x<=pi/2f=sin(x)elsef=1end

例 6 计算分段函数的值

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（ 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

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实验三 M 文件与程序设计例 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：

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>> ff2 ↙请输入商品价格 700 ↙price = 665

存盘为 ff2.m, 在命令窗口中输入：

case num2cell(10:24) rate=8/100; case num2cell(25:49) rate=10/100; otherwise rate=14/100;endprice=price*(1-rate)

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（ 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 。

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（ 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

例 8 x(1)=1 ；for i=2:6 x(i)=2*x(i-1); end x ↙

x =1 2 4 8 16 32

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

注：步长为 1 时可以省略

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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 9I=[1 2;3 4];for i=I k=i(1);

f(:,k)=i.^k;endf ↙

f = 1 4 3 16

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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 10for i=1:3 for j=1:4 a(i,j)=1/(i+j-1); endendformat rata ↙

a = 1 1/2 1/3 1/4 1/2 1/3 1/4 1/5 1/3 1/4 1/5 1/6

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（ 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

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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，

（ 3 ） break 语句和 continue 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=100:200if rem(n,21)~=0continueendbreakendn ↙

n = 105

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实验三 M 文件与程序设计三、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．

function 因变量 = 函数名（自变量）% 注释说明部分函数体语句

注 2 ：这个 M- 文件的文件名必须是函数名 .m

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：

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。

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实验三 M 文件与程序设计2. 函数调用

函数调用的一般格式是：因变量 = 函数名（自变量）

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 = 21.1111x = 21.1111

function c=f2c(f)c=5*(f-32)/9

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：

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function f=eryuan(x,y)f=(y^2+2*x)/(y^2-2*x);

eryuan(3,2) ↙ans = -5

例 14 定义多元函数2

2

2

2

y xf

y x

建立函数文件 eryuan.m

在命令窗口中输入：

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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！

function f=factor(n)if n<=1 f=1;else f=factor(n-1)*n;end

递归调用函数文件 factor.m 如下：

>> factor(5) ↙ans = 120

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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;enda1=i*2a2=100-i*2

a1 = 44a2 = 56

四、应用举例

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实验三 M 文件与程序设计例 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。

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):');endif(cnt>0) sum mean=sum/cntend

建立命令文件 li17.m

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li17↙

Enter a number(end in 0):8↙




sum = 24

mean = 8

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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 endendy;

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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

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实验三 M 文件与程序设计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!') endend

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实验任务

1. 建立函数的 M 文件，并计算 f (10) 和 f (100).

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2( )

1

x

f xx

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

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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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