02-结构化程式与自定义函数

视频教程：b站视频【MATLAB教程_台大郭彦甫（14课）原视频补档】https://www.bilibili.com/video/BV1GJ41137UH/?share_source=copy_web&vd_sourc*e=d6b9f96888e9c85118cb40c164875dfc
官网教程：

  • MATLAB 快速入门 - MathWorks 中国

参考博客：

  • MATLAB（二）结构化程式与自定义函数
  • 【台大郭彦甫】Matlab入门教程超详细学习笔记三：结构化程式与自定义函数（附PPT链接）

声明：自己跟着敲了一遍，仅供个人参考学习。
软件版本：MATLAB R2016b

脚本编辑器

新建脚本-运行

新建一个脚本文件（我的命名M02_01.m)，文件保存命名不能以数字开头，用字母开头，字母大小写有区别

我习惯路径都为英文，关键字命名后面可以加条下划线，如for_.m

1712026136463.png

for i=1:10x=linspace(0,10,101);plot(x,sin(x+i));print(gcf,'-deps',strcat('plot',num2str(i),'.ps'));
end

遇坑：按运行出现弹框

1712026274242.png
我搜了一下，大概原因是：
:::tips
如果我们新建一个.m文件，习惯性保存在默认文件夹，但是没有先重新从进入默认文件夹，再打开我们新建的文件，那么MATLAB就还没有反应过来我们已经将新建的文件保存到了默认文件夹，从而误认为文件不在默认文件夹下，进而在我们运行文件时还是会报错，因为MATLAB没反应过来。
参考博客MATLAB“在当前文件夹或MATLAB路径中未找到文件“的小“坑”
:::

做法：先打开浏览文件夹，再从左侧的结构树上找到该.m文件（该文件夹下的），并打开它，再运行就不报错。
1712027609969.png
1712026533972.png

常用功能

  • 注释 ctrl+R
  • 取消注释 ctrl+T
  • 注释换行 ctrl+J
  • 智能缩进 ctrl+I

语法

关系逻辑（操作）符

条件语句

if-elseif-else 语句

if-else
% Generate a random number
a = randi(100, 1);% If it is even, divide by 2
if rem(a, 2) == 0disp('a is enen')b = a/2;disp(b)
elsedisp('a is old')b = a/2;disp(b) 
end

1712031968115.png

if-elseif-else

多个条件

% Generate a random number
a = randi(100, 1);
disp(a) if a < 30disp('small')
elseif a < 80  % 30 <= a <80disp('medium')
else disp('large')
end

1712032407945.png

switch语句


1712029167657.png

% input_num=1;%可以修改
input_num=0;
% input_num=-1;switch input_numcase -1disp('negative 1');case 0disp('zero');case 1disp('positive 1');otherwisedisp('other value');
end

1712029147299.png

循环语句

for循环语句

1712028121820.png

for n=1:10a(n)=2^n;
end
disp(a)

1712035166195.png

while循环语句

1712028097016(1).png
1e100=1x10^100
prod(1:n)=n!

n = 1;
while prod(1:n) <1e100 % prod(1:n)=n!n = n+1;
end
disp(n) % 得到的结果n-1是小于1e100的最大的阶乘数

1712035454139.png

练习

  1. 使用while循环来计算序列的总和1+2+3+…+999
% 初始化
n = 1;
sum = 0;% while循环
while n < 1000
%     disp(n) %打印循环次数sum = n+sum;n = n+1;
%     disp(sum)%打印每次循环得到的结果
end
disp(sum) %打印结果

1712450346760.png

  1. 用for循环做一遍上题。
% 初始化
n = 1;
sum = 0;% for循环
for n = 1:999sum = n + sum;n = n+1;
end
disp(sum) %打印结果

结果同上。

预分配

参考官网https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/matlab_prog/preallocating-arrays.html

  • 如果未预分配空间，matlab每次经过 for 和 while 循环时，会在每次迭代时调整其大小，会比较费时间
  • 若一个变量所需要的内存空间是一个可预测的定值,我们应尽量提前为其分配内存空间。

对要初始化的数组类型使用适当的预分配函数：

  • 对于数值数组，使用 zeros
  • 对于字符串数组，使用 strings
  • 对于元胞数组，使用 cell
  • 对于表数组，使用 table

示例

  • tic-toc可以用于计时。

1712451112009.png
1712451185713.png
运行效果：

tic
x = 0;
for k = 2:100000x(k) = x(k-1) +5;
end
toc%%
tic
x = zeros(1,1000000);
for k = 2:100000x(k) = x(k-1) +5;
end
toc

1712451383135.png

练习


分析：

  1. 首先找到矩阵A中的所有负数；
  2. 把它们存在矩阵B中；
  3. 把这些负数变为0.

结果图：
1712454252975.png

方法1

注：体会一下第9、10行不加分号与加分号打印的结果。
其实发现不加分号打印的是循环的结果，加了分号用disp()打印的是最终结果。

%方法1
%% 1、不加分号
A = [0 -1 4; 9 -14 25; -34 49 64]B=zeros(size(A)); % size(A)同时求矩阵的行和列数
for i = 1:size(A,1) % size(A,1)求矩阵的行数for j = 1:size(A,2) % size(A,2)求矩阵的列数if(A(i,j))<0 B(i,j)=1 % 把负数放到矩阵B,负数变为1A(i,j)=0 % 把矩阵A中的1全部置零endend
end%% 2、加分号
A = [0 -1 4; 9 -14 25; -34 49 64]B=zeros(size(A)); % size(A)同时求矩阵的行和列数
for i = 1:size(A,1) % size(A,1)求矩阵的行数for j = 1:size(A,2) % size(A,2)求矩阵的列数if(A(i,j))<0 B(i,j)=1; % 把负数放到矩阵B,负数变为1A(i,j)=0; % 把矩阵A中的1全部置零endend
end
disp(B) % 打印矩阵B
disp(A) % 打印最后的矩阵A

打印结果：

  • 不加分号
>> exe1A =0    -1     49   -14    25-34    49    64B =0     1     00     0     00     0     0A =0     0     49   -14    25-34    49    64B =0     1     00     1     00     0     0A =0     0     49     0    25-34    49    64B =0     1     00     1     01     0     0A =0     0     49     0    250    49    64
  • 加分号
>> exe1A =0    -1     49   -14    25-34    49    640     1     00     1     01     0     00     0     49     0    250    49    64
方法2
%方法2
A = [0 -1 4; 9 -14 25; -34 49 64]
B = A < 0 % 返回一个零一矩阵，数组A中小于0的位置为1
A(B) = 0 % A(B) = X(未知)      X : 与 B 大小一样（行数和列数相等）

打印结果：

>> exe2A =0    -1     49   -14    25-34    49    64B =3×3 logical 数组0   1   00   1   01   0   0A =0     0     49     0    250    49    64

break

break作用：终止执行 for 或 while 循环。

参考官网https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/ref/break.html?searchHighlight=break&s_tid=srchtitle_support_results_1_break

limit = 0.8;
s = 0;while 1tmp = rand; %随机数if tmp > limitbreak ends = s + tmp; 
end
disp(s)

技巧

  1. clear all 清除工作区内存中的变量
  2. close all关闭之前程序绘制的图像
  3. clc 清空之前程序在终端的输出
  4. 在命令末尾使用分号;来抑制输出（就是终端不能直接打印结果）
  5. 省略号…可以将多行语句拼接为一行,灵活使用该语句可以提高代码可读性
%%
A = [1 2 3 4 5 6; ...6 5 4 3 2 1]%%等价于
A = [1 2 3 4 5 6; 6 5 4 3 2 1]

1712471583949.png

  1. 按Ctrl+C提前结束运行

自定义函数

查看内置函数

在命令行窗口输入edit(which('mean.m'))可以调出内置函数mean.m，如下图所示:
1712472357953.png

参考官网https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/ref/function.html
1712472715644.png
说明：

  • 关键字： function … end 结尾
  • 函数保存的.m文件，函数名必须和文件名一致；
  • 也可将临时使用的函数定义在脚本文件内，但需要定义在文件最后；
  • 输入 input()；输出可以用 disp() 或者 fprintf()
  • 注意 matlab 中对于字符串均使用 ‘’ 而不是 “” ，fprintf() 中的内容使用 ''括起来。

function的编写

例1：自由落体

写一个函数，计算给定初始位移xo，初始速度vo，下落时间t的自由落体位移:
1712472953895.png
1712473067873.png
1712473552154.png

例2：具有多个输入和输出的函数

function [a F] = acc(v2,v1,t2,t1,m)
a = (v2-v1)./(t2-t1);
F = m.*a;

1712473878439.png

例3：从华氏温度转换到摄氏温度

1712474141950.png

华氏温度用F，摄氏温度用C。转换公式为:

在这里插入图片描述

%从华氏温度(F)转换到摄氏温度(C)
function F2C()
while 1F = input('请输入华氏温度：','s');F = str2num(F);if isempty(F)returnendC = (F-32)*5/9;disp(['摄氏温度为：',num2str(C)])
end

1712474796581.png

内置的函数参数

1712474063526.png

使用函数句柄形式定义函数

参考官网https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/ref/function_handle.html
使用 @ 运算符创建一个函数句柄。
1712475250063.png
要求该匿名函数从 0 到 1 的积分，请将其句柄传递给 integral。

f = @(x) x.^3 + x.^2 + x + 1;
q = integral(f,0,1) %该匿名函数从 0 到 1 的积分

1712475379009.png
-END-

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