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时间:2020-03-18
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1、第15章MATLAB7.0程序设计MATLAB7.0拥有强大的数值计算和图形可视化功能。在之前的章节,用户主要是利用命令窗口和交互式对话框(如图形窗口)把想法和意图传递给机器,让系统执行操作。这种操作虽然比较便捷,但是只能解决代码行数少的简单问题,对于大型问题就显得捉襟见肘。针对此问题,MATLAB作为一种高级应用软件,还提供了特有的交互式的程序语言,即MATLAB语言。用户可以应用MATLAB语言编写扩展名为.m的文件,方便灵活地整合大量单行程序代码,从而解决大规模的工程问题。从广义上讲,在MATLAB命令窗口输入单行代码和利用其编程功
2、能设计.m文件的程序都属于MATLAB的程序设计的不同方式,本章主要重点介绍后者,主要内容包括:M文件的特点和类型、变量、函数以及MATLAB程序结构和设计控制指令等程序设计的基本内容。针对程序的调试和优化将在本书第16章讲解。15.1M文件M文件就是一系列相关代码组成的一个扩展名为.m的文件,用户可以在MATLAB自带的M文件编辑窗口或者普通文本编辑器中编写代码,然后以“filename的文件名+.m的后缀名”保存在MATLAB的工作空间,以后在MATLAB命令窗口直接调用文件名filename,就可以执行文件中一系列代码所综合表示的操
3、作。虽然M文件是简单的ASCII型的文本文件,但是其语法却与高级语言一样,是一种程序化的变成语编程语言言,所以,M文件具有简单、交互性较好和易于调试的特点。MATLAB之所以适用于多门学科,其重要原因是其具有类型齐全、功能完善的各种“工具箱(Toolbox)”,这些工具箱也都是一个个M文件,广大工程师和学者不断在工具箱内添加新的M文件,使MATLAB的功能越加增强。本节主要介绍M文件的结构和分类、,以及如何运用M文件进行程序设计等知识。15.1.1M文件的结构M文件是一个文本文件,用户可以通过单击MATLAB主界面【FileNewM-
4、File】菜单选项或单击工具栏【NewM-File】图标,新建一个M文件,在其中的第4行输入“这是一个新的M文件”,如图所示。15.1.2M文件分类M文件可分为脚本文件(MATLABscripts)和函数文件(MATLABfunctions)。脚本文件是包含多条MATLAB命令的文件;函数文件可以包含输入变量,并把结果传送给输出变量。两者的简单介绍及区别如表所示。15.1.3脚本文件脚本文件可以理解为较为简单的M文件,因为其没有输入和输出变量。下面用一个简单的例子说明如何编写和运行脚本文件。15.1.4函数文件相对于脚本文件来说,函数文件
5、稍显复杂。从外观上看来,函数文件只是在对应脚本文件的基础上,在文件中代码开始处多添加了一行函数定义行,函数文件都是以函数声明行“function…”作为开始,其实质是:用户往MATLAB7.0函数库里边添加的子函数,即函数M文件中的变量都是局部变量,而非全局变量(除非使用特别形式声明),但是在函数运行期间失效,函数运行完毕之后,其定义的变量将从工作区间中清除,对于这一点,读者要注意和脚本文件的区别。而脚本文件只是将一系列相关代码结合封装,没有输入参数和输出参数,即不自带参数,也不一定要返回结果。而对于函数文件,尽管有一些函数文件不带参数,
6、文件中一般使用一些全局变量来实现与外界和其他函数之间的数据交换,多数函数文件一般都有输入变量和输出变量,即自带参数,并见有返回结果,这样可以更好地把整个程序连为整体15.1.5P码文件M文件首次被MATLAB调用时,系统会首先对文件进行语法分析,并把生成的相关内部伪代码(Psedocode)文件存放于内存中,P码是伪代码(Psedocode)的缩写。当系统再次对该-文件进行调用时,将直接调用存放于内存中对应的P码文件,而不是再次对原M文件进行重复的分析。P码文件和对应的M文件具有同样的文件名,但其却是以“.p”作为扩展名,对于用户输入的文
7、件名,系统优先调用同名的P码文件,而且对于规模较大的文件,用户可以明显地感觉到,P码文件的执行速度比M文件高。虽然P码文件可以随着M文件的被调用而产生,但其不仅仅能作为M文件的“附属品”,也就是说用户可以预先创建P码文件并对内存中的P码文件进行操作。15.2变量变量(variables)是MATLAB中的重要概念,与程序设计有密切关系。本节将系统介绍变量的相关知识,主要内容包括:变量的命名规则、MATLAB中特殊变量和关键字、变量的分类,不同类型变量的区别及使用范围、变量的检测传递以及变长度函数等。15.2.1命名变量MATLAB中的变量
8、不需要在使用前事先定义,但是必须遵循以下命名规则:变量名区分大小写:HELLO和hello是不同的变量名,COS并不代表正弦函数;变量名最多能包含63个字符,如超出限制,从第64个字符开始(包
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