matlab的循环向量化编程方法研究

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1、万方数据第20卷第2期2010年2月长春大学学报JOURNALOFCHANGCHUNUNIVERSITYV01．20No．2Feb．2010MATLAB的循环向量化编程方法研究王薇(长春大学计算机科学技术学院，吉林长春130022)摘要：在简要介绍MATLAB软件基础上，探讨了MABLAB传统循环结构编程思想及循环向量化编程思想。通过实例对循环结构编程与循环向量化编程进行比较。说明了循环向量化编程的优点。循环向量化方法的使用，可以提高程序执行的时间效率，同时也能充分展现MATLAB语言的矩阵操作特点。关键词：

2、MAlrIAB；循环结构；向量；时间效率中图分类号：m11．13文献标志码：A文章编号：1009—3907(2010)02—0057—03MATLAB是矩阵实验室(MATrixLABoratory)的缩写，主要以矩阵为运算对象，是一种以解释方式执行的交：巨式语言⋯。MATLAB语句书写简单，功能强大，一条语句往往相当于其它高级语言中的几十条、几百条甚至几千条语句。MATLAB系统还具有丰富的图形功能，提供了面向应用问题求解的工具箱函数，具有易扩展的特点口J。MATLAB的基本编程单元是复数矩阵，标量和向量作为

3、特殊的矩阵处理。标量看作只有一个元素的矩阵，向量看作是有一行或一列的矩阵。在编写程序时，合理采用向量操作，可大大提高程序的执行效率。1M文件简介用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。M文件是由若干MATLAB命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法。实际上，MATLAB提供的内部函数以及各种工具箱，都是利用MATLAB命令开发的M文件。通常M文件可以根据调用方式的不同分为两类：命令文件和函数文件"J。它们的扩展名均为．m，主要区别在于命令文件没有输入参数，也不返回输出参数，直接对MAT

4、LAB工作空间中的变鼍进行操作，可以直接运行。而函数文件则可以带输入参数，也可返回输出参数，是对函数文件内定义的局部变量进行操作，若要运行函数文件，只能采用函数调用方式运行，不能直接执行。M文件中的主要结构仍是顺序结构、选择结构和循环结构。这三种基本结构的灵活配合使用，可以解决复杂问题的求解。2循环向量化编程2．1传统循环结构编程思想循环是计算机解决问题的主要手段，在实际问题中会遇到许多有规律的重复运算和对某些语句的重复执行。在循环结构中，被重复执行的那一组语句就是循环体。它每循环一次，都需要作出是继续重复或

5、是停止的判断，这个判断所依据的条件就是所谓的循环条件。MATLAB语言提供了两种循环方式，一种是固定循环次数的for-end循环，另一种是while．end循环‘4

6、。采用循环结构编程时，主要是确定循环条件及要反复执行的循环体内容。通过变化的循环变量在循环体中的反复运算，达到求解问题的目的。若循环变量的值保持不变，参与循环运算，则会出现循环不能终止的现象，称为“无限循环”或“死循环”。循环结构还可嵌套使用，即为循环结构内部还可有循环结构。为了提高循环效率，应仔细研究循环的嵌套结构，以确定是否还可有语句从内层移

7、到外层，以减少相关语句执行的次数”J。2．2循环向量化编程思想MATLAB是以矩阵为基础的软件，特别适用于矩阵处理。在实际运用中，有些循环结构可直接转换为向量操作，这种技术称为循环向量化。循环向量化解决重复执行动作的思想是通过MATLAB的矩阵操作完成。向虽是矩阵的特例，若运算对象为向量，则运算结果仍然为向量，这就省去了循环结构的使用。如要求表达式1+1／3+1／5+⋯⋯1／99的结果，可直接用向量操作语句x=l：2：99；s=sum(1．／x)完成。这咀的点除操作表示对向量中的每收稿日期：2009．12-0

8、4作者简介：王薇(1975．)，女，吉林长春人，副教授，主要从事软件工程、操作系统原理、数据库技术方面的研究。万方数据长春大学学报第20卷个元素进行除操作，类似的运算符还有点乘，点乘方等，而sum()函数则可直接对向量元素求和。使用循环向量法求解问题时，要尽可能考虑是否能用向量去求解，要充分利用MATLAB的矩阵运算和相关函数。2．3tic与toe函数的使用方法tic与toe函数是相互配合使用的一对函数，语法格式为tic；anystatements；toc；t=toc，其中tic是开始记录观察点的起始时间函数

9、，anystatements是符合MATLAB语法规则的任意语句，toe则记录从tic函数记录的观察点时间到该函数的间隔时间，t变量则用于这个间隔时间的存储和显示。在M文件中使用tic和toe函数，即可方便的估算出程序运行所需要的时间，这为评价算法及程序的执行效率提供了一种定量的评价指标，因此可应用于传统循环编程与循环向量化编程方法的比较研究中，2．4循环编程与循环向量化编程的时间效率比较现以求解余