MATLAB編程基礎(chǔ)

MATLAB有兩種常用的工作方式：一種是交互式命令操作方式，另外一種是M文件的編程工作方式。在M文件的編程工作方式下，MATLAB可以像其他高級(jí)語(yǔ)言一樣具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、控制流、輸入輸出和面向?qū)ο缶幊痰哪芰?，即編寫一種擴(kuò)展名為.m的MATLAB程序，簡(jiǎn)稱M文件。M文件編程具有語(yǔ)法簡(jiǎn)單、使用方便、調(diào)試容易等特點(diǎn)，被人們稱為第四代編程語(yǔ)言。

1 M文件

M文件是由MATLAB命令或函數(shù)組成的文本文件，以.m為擴(kuò)展名。M文件有兩種形式，即命令文件(Script)和函數(shù)文件(Function)。命令文件是以命令和函數(shù)的結(jié)合，命令文件運(yùn)行時(shí)不需要任何輸入?yún)?shù)，也沒有輸出參數(shù)，MATLAB自動(dòng)按順序執(zhí)行命令文件中的命令。函數(shù)文件使用Function聲明的M文件，可以在文件中，輸入?yún)?shù)和返回參數(shù)，一般情況下，用戶不能靠單獨(dú)輸入其文件名來(lái)運(yùn)行函數(shù)文件，而必須先給出輸入?yún)?shù)，然后調(diào)用M文件函數(shù)。值得注意的是，函數(shù)文件是M文件最重要的組成部分，以下主要對(duì)函數(shù)文件進(jìn)行介紹。

2 M文件函數(shù)的基本結(jié)構(gòu)

MATLAB提供了3種結(jié)構(gòu)允許用戶創(chuàng)建自己的函數(shù)，即M文件函數(shù)（簡(jiǎn)稱M函數(shù)）、匿名函數(shù)和內(nèi)聯(lián)函數(shù)。其中，最常用M文件函數(shù)結(jié)構(gòu)。

MATLAB語(yǔ)言的函數(shù)文件包含如下5個(gè)部分。

（1）   函數(shù)題頭：指函數(shù)的定義行，是函數(shù)語(yǔ)句的第一行，在該行中將定義函數(shù)名、輸入變量列表及輸出變量列表等。

（2）   HI行：指函數(shù)幫助文本的第一行，為該函數(shù)文件的幫助主題，當(dāng)使用lookfor命令時(shí)，可以查看到該行信息。

（3）   幫助信息：這部分提供了函數(shù)的完整的幫助信息，包括HI之后至第一個(gè)可執(zhí)行行或空行為止的所有注釋語(yǔ)句，通過(guò)MATLAB語(yǔ)言的幫助系統(tǒng)查看函數(shù)的幫助信息時(shí)，將顯示該部分。

（4）   函數(shù)體；指函數(shù)代碼段，也是函數(shù)的主體部分。

（5）   注釋部分：指對(duì)函數(shù)體中各語(yǔ)句的解釋和說(shuō)明文本，注釋語(yǔ)句是以%引導(dǎo)的。

例如：

   function[output，output2]=function—example（input1，input2）  %    函數(shù)題頭

   %This is function to exchange two matrices               %    HI行

   %input1，input2 are input variables                           %    幫助信息

   %output1，output2 are output variables                    %    幫助信息

   output1=input2；                                                        %     函數(shù)體

   output2=input1；                                                        %     函數(shù)體

   %The end of this example function

3 程序流控制

MATLAB提供了5種控制程序流的結(jié)構(gòu)：for循環(huán)結(jié)構(gòu)、while循環(huán)結(jié)構(gòu)、if-else-end分支結(jié)構(gòu)和switch-case結(jié)構(gòu)。由于MATLAB的這5種控制指令用法與C語(yǔ)言的十分類似，主要區(qū)別在于不需要用括號(hào)( )命令組括起來(lái)，而是用end來(lái)標(biāo)識(shí)命令組結(jié)束。

(1)for循環(huán)結(jié)構(gòu)

for循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法形式為：

for x=a : b : c     % a為循環(huán)初值，b為循環(huán)步長(zhǎng)，c為循環(huán)終值。

(commands1)     

end

(2) while循環(huán)結(jié)構(gòu)

while循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)為：

while  expression    %循環(huán)判決條件

(commands1)        % expression為邏輯真時(shí)，執(zhí)行組命令commands1

end

(3) if-else-end分支結(jié)構(gòu)

if-else-end指令為程序流提供了一種分支結(jié)構(gòu)，指令形式如下：

if expression                     %判決條件；

(commands1)             %expression為邏輯真時(shí)，執(zhí)行組命令commands1

else (commands2)     ;             %expression為邏輯假時(shí)，執(zhí)行組命令commands2。

end

(4) switch-case結(jié)構(gòu)

switch-case指令的一般語(yǔ)法結(jié)構(gòu)形式如下：

switch ex                                 %ex為一標(biāo)量或字符；

case test1

(commands1)             %當(dāng)ex等于test1時(shí)，執(zhí)行該組命令commands1，%然后跳出該結(jié)構(gòu)；

case test2

……

otherwise                          %otherwise指令可以不存在；

(commands)               %ex不等于前面所有檢測(cè)值，則執(zhí)行該組命令。

end

(5) try-catch分支結(jié)構(gòu)

try-catch指令的一般語(yǔ)法結(jié)構(gòu)形式如下：

try

(commands1)             %該組命令commands1總被執(zhí)行；%若正確，則跳出此結(jié)構(gòu)

catch

(commands2)             %僅當(dāng)組命令commands1出現(xiàn)執(zhí)行錯(cuò)誤時(shí)，

%組命令commands2才被執(zhí)行

end

4 Matlab函數(shù)創(chuàng)建與調(diào)試

MATLAB的M文件是通過(guò)M文件編輯/調(diào)試器窗口(Editor/Debugger)來(lái)創(chuàng)建的。單擊MATLAB桌面上的圖標(biāo)，或者單擊菜單“File”—“New”—“M-file”，可打開空白的M文件編輯器，也可以通過(guò)打開已有的M文件來(lái)打開M文件編輯器。如圖A-8所示為打開已創(chuàng)建的M文件。MATLAB在Editor／Debugger窗口的Debug菜單中，提供了一些方法和函數(shù)用于M文件的調(diào)試；支持用戶進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試。同時(shí)在，用戶創(chuàng)建和調(diào)試M文件時(shí)，可以在MATLAB的命令窗口中，運(yùn)行mlint函數(shù)來(lái)分析M文件中的語(yǔ)法錯(cuò)誤以及其他可能存在的問(wèn)題和不完善的地方。