数学常用软件matlab,数学软件Matlab

描述

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数学软件Matlab

——编程基础(脚本)

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本讲主要内容

M文件基本运算&＃xff1a;算术、关系、逻辑简单的输入输出控制结构&＃xff1a;顺序、选择、循环

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Matlab编程入门

Matlab作为一种广泛应用于科学计算的工具软件&＃xff0c;不仅具有强大的数值计算能力和丰富的绘图功能&＃xff0c;同时也可以与C、FORTRAN等高级语言一样进行程序设计利用Matlab的程序控制功能&＃xff0c;将相关Matlab命令编成程序存储在一个文件中(M文件)&＃xff0c;然后在命令窗口中运行该文件&＃xff0c;Matlab就会自动依次执行文件中的命令&＃xff0c;直到全部命令执行完毕在Matlab程序设计中&＃xff0c;要充分利用Matlab数据结构的特点&＃xff0c;提高编程效率

Matlab编程简介

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用Matlab语言编写的程序称为M文件M文件以.m为扩展名M文件是由若干Matlab命令组合在一起构成的&＃xff0c;它可以完成某些操作&＃xff0c;也可以实现某种算法

两类重要的M文件(调用方式不同)

Script&＃xff1a;脚本文件/命令文件Function&＃xff1a;函数文件

M文件

M文件介绍

可以直接运行的M文件

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M文件的创建的与编辑M文件是文本文件&＃xff0c;可以用任何文本编辑器来建立和编辑&＃xff0c;通常使用Matlab自带的M文件编辑器

M文件

新建一个M文件

菜单操作(File New  M-File)命令操作(editM文件名)命令按钮(快捷键)

打开已有的M文件

菜单操作(File Open)命令操作(editM文件名)命令按钮(快捷键)双击M文件

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编程示例

u&＃61;[0:pi/60:2*pi];v&＃61;[0:pi/60:pi];[U,V]&＃61;meshgrid(u,v);R&＃61;3;X&＃61;R*sin(V).*cos(U);Y&＃61;R*sin(V).*sin(U);Z&＃61;R*cos(V);mesh(X,Y,Z);axis equal;

编程方式&＃xff1a;新建一个M文件myprg1.m&＃xff0c;内容如下&＃xff1a;

例&＃xff1a;用mesh绘制半径为3的球

命令行方式&＃xff1a;

>>u&＃61;[0:pi/60:2*pi];>>v&＃61;[0:pi/60:pi];>>[U,V]&＃61;meshgrid(u,v);>>R&＃61;3;>>X&＃61;R*sin(V).*cos(U);>>Y&＃61;R*sin(V).*sin(U);>>Z&＃61;R*cos(V);>>mesh(X,Y,Z);>>axis equal;

在命令窗口输入myprg1&＃xff0c;即可执行该M文件

文件的命名规则与变量相同&＃xff01;

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本讲主要内容

M文件基本运算&＃xff1a;算术、关系、逻辑简单的输入输出控制结构&＃xff1a;顺序、选择、循环

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关系运算

比较大小&＃xff0c;如果结论是真则返回1&＃xff0c;否则返回0

注意&＃61;&＃61;与&＃61;的区别

关系操作符可以比较两个同样大小的数组&＃xff0c;或用来比较一个数组和一个标量&＃xff0c;在后一种情况&＃xff0c;标量和数组中的每一个元素相比较&＃xff0c;比较结果与数组大小一样

关系运算符

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例&＃xff1a;

关系运算举例

>>2&＃43;2&＃61;&＃61;4

>>2>3

>>A&＃61;[1 3 5; 2 0 6];>>B&＃61;[3 1 0; 2 4 6];>>A>&＃61;B

>>x&＃61;[5 0; 4 2];>>x<4

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逻辑运算

逻辑运算符

A&B等价于and(A,B)A|B等价于or(A,B)~A等价于not(A)

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逻辑运算表

在Matlab中&＃xff0c;0表示 “假”&＃xff0c;非零表示 “真”

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all(x)如果向量X中所有元素都非零&＃xff0c;则返回1&＃xff0c;否则返回0

若x为矩阵&＃xff0c;则any和all按列运算&＃xff0c;返回一个0-1向量

逻辑运算

逻辑运算函数&＃xff1a;all、any

any(x)如果向量X中存在非零元素&＃xff0c;则返回1&＃xff0c;否则返回0

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一些测试函数

>>isfinite(5)>>isinf(5)

测试函数

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运算优先级

高

低

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本讲主要内容

M文件基本运算&＃xff1a;算术、关系、逻辑简单的输入输出控制结构&＃xff1a;顺序、选择、循环

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例&＃xff1a;

A&＃61;input(&＃39;Please input A: &＃39;)

数据的输入&＃xff1a;input

A&＃61;input(提示信息)

其中提示信息为字符串&＃xff0c;该命令要求用户输入A的值(可以是数或字符串)

input

name&＃61;input(&＃39;What&＃39;&＃39;s your name?&＃39;)

例&＃xff1a;

输入字符串时必须带单引号单引号的输出&＃xff1a;两个连续的单引号

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disp(X)

输出变量X的值&＃xff0c;X可以是数值矩阵或字符串一次只能输出一个变量

>>B&＃61;[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];>>disp(B)

disp

数据的输出&＃xff1a;disp

>>A&＃61;&＃39;Hello, Tom!&＃39;;>>disp(A)

例&＃xff1a;

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fprintf

fprintf(format,variables)

数据的格式化输出&＃xff1a;fprintf

按指定的格式将变量的值输出到屏幕或指定的文件format用来指定数据输出时采用的格式&＃xff0c;包含&＃xff1a;普通字符串、格式字符串、转义字符

格式字符串&＃xff1a;以%开头&＃xff0c;包括&＃xff1a;

flags(可选)Widthandprecisionfields(可选)Conversioncharacter(格式说明符&＃xff0c;必须)

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格式说明符和转义字符

常见的格式说明符

常见的转义字符

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fprintf

fprintf(&＃39;a&＃61;%-12.5f\n&＃39;, pi)

以%开头

flag

field width

precision

格式说明符

-:左对齐&＃43;:输出符号0:空白处添0空格:前面加一空格

字段宽度

小数点后的位数

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fprintf

>>a&＃61;&＃39;Hello&＃39;;>>b&＃61;2.4;>>c&＃61;100*pi;>>fprintf(&＃39;a&＃61;%s, b&＃61;%f, c&＃61;%e\n&＃39;,a,b,c)

例&＃xff1a;

format中的格式字符串要与输出变量一一对应

可以没有输出变量

>>fprintf(&＃39;Today is Monday\n&＃39;)

例&＃xff1a;

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本讲主要内容

M文件基本运算&＃xff1a;算术、关系、逻辑简单的输入输出控制结构&＃xff1a;顺序、选择、循环

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程序控制结构有三种&＃xff1a;顺序结构、选择结构和循环结构任何复杂的程序都由这三种基本结构组成

M文件控制流

按排列顺序依次执行各条语句&＃xff0c;直到程序的最后

这是最简单的一种程序结构&＃xff0c;一般涉及数据的输入输出、数据的计算或处理等

顺序结构

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选择结构

选择结构根据给定的条件成立或不成立&＃xff0c;分别执行不同的语句

选择结构的实现

if语句switch语句

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单分支结构

if条件表达式语句组end

if条件语句

if条件表达式语句组1else语句组2end

双分支结构

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if条件表达式1语句组1elseif条件表达式2语句组2... ...elseif条件表达式m语句组melse语句组end

多分支结构

if条件语句

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根据表达式的不同取值&＃xff0c;分别执行不同的语句

switch表达式case表达式1语句组1case表达式2语句组2... ...case表达式m语句组motherwise语句组end

switch语句

先计算表达式的值&＃xff0c;然后将它依次与各个case指令后表达式的值进行比较&＃xff0c;当比较结果为真时&＃xff0c;就执行相应语句组&＃xff0c;然后跳出switch结构。switch后面的表达式的值可以是一个标量或字符串。otherwise指令可以不出现。如果所有的比较结果都为假&＃xff0c;则执行otherwise后面的语句组。

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循环结构

循环结构根据给定的条件&＃xff0c;重复执行指定的语句

循环结构的实现

for语句while语句

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for循环变量&＃61;取值列表循环体end

取值列表通常是一个向量将取值列表中的值依次赋给循环变量&＃xff0c;直到全部取完&＃xff0c;循环结束

for循环

不要在循环体内改变循环变量的值

为了提高代码的运行效率&＃xff0c;应尽可能提高代码的向量化程度

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for循环

clear;y&＃61;0; n&＃61;100;fork&＃61;1:ny&＃61;y&＃43;1/(2*k-1);end

例&＃xff1a;

已知 &＃xff0c;当n&＃61;100时&＃xff0c;求y的值

例&＃xff1a;计算s &＃61; 1 &＃43; 3 &＃43; 10 - 28 &＃43; 30 &＃43; 50 - 12 - 8

clear;s&＃61;0;x&＃61;[1,3,10,-28,30,50,-12,-8];fork&＃61;xs&＃61;s&＃43;k;end

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循环语句可以嵌套使用通常&＃xff0c;如果预先知道循环的次数&＃xff0c;可采用for循环&＃xff1b;如果预先无法确定循环次数&＃xff0c;则可使用while循环。

while循环

while条件表达式循环体end

当条件表达式的值为真(非0)时&＃xff0c;执行循环体语句

数论中的一个有趣问题&＃xff1a;3n&＃43;1问题&＃xff1a;任取一个正整数&＃xff0c;如果是偶数&＃xff0c;用 2 除&＃xff0c;如果是奇数&＃xff0c;用 3 乘再加 1&＃xff0c;反复这个过程&＃xff0c;直到所得到的数为 1。问&＃xff1a;是否存在使该过程永不中止的整数&＃xff1f;

例&＃xff1a;

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while1n&＃61;input(&＃39;Please enter n (nonpositive quit): &＃39;);ifn<&＃61;0,break;endnt &＃61; n;%将n的初始值记录下来whilen>1ifmod(n,2)&＃61;&＃61;0n &＃61; n/2;elsen &＃61; 3*n&＃43;1;endfprintf(&＃39; n&＃61;%d \n&＃39;, n);endfprintf(&＃39; n&＃61;%d is not we need! \n&＃39;, nt);end

编程示例

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这个例子给出了估计eps的一种方法。这里我们用大写EPS&＃xff0c;因此系统中eps的值不会被覆盖。当EPS&＃61;eps时&＃xff0c;条件仍成立&＃xff1b;而当EPS计算Matlab中eps值

while编程示例

k&＃61;0; EPS&＃61;1;while(1&＃43;EPS) > 1EPS &＃61; EPS/2;k &＃61; k&＃43;1;end

例&＃xff1a;

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break和continue

break语句用于终止循环的执行&＃xff0c;即跳出最内层循环continue语句用于结束本次循环&＃xff0c;进行下一次循环break和continue一般与if语句配合使用

其它流控制语句

return

return语句用于退出正在运行的脚本或函数&＃xff0c;通常用在函数文件中

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pause

暂停&＃xff1a;pause

pause或pause(n)

若想强行终止正常运行的程序&＃xff0c;可以使用Ctrl&＃43;c

其中n是暂停的时间&＃xff0c;以秒为单位若缺省&＃xff0c;则将暂停程序&＃xff0c;直到用户按任意键后继续

pause off屏蔽程序中所有pause的作用pause on打开pause的作用

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首先由计算机随机产生一个[1,100]之间的一个整数&＃xff0c;然后由用户猜测所产生的这个数。根据用户猜测的情况给出不同的提示&＃xff0c;如果猜测的数大于产生的数&＃xff0c;则显示Higher&＃xff0c;小于则显示Lower&＃xff0c;等于则显示You won&＃xff01;&＃xff0c;同时退出游戏。用户最多有7次机会。

编程示例

猜数游戏

例&＃xff1a;

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编程示例

x &＃61; randi(100,1); %由计算机随机产生一个[1,100]的整数n &＃61; 7; %有7次机会flag &＃61; 1;fprintf(&＃39;欢迎参加猜数游戏&＃xff01;你共有%d次机会。\n&＃39;, n);fprintf(&＃39;请猜一个1到100之间的一个整数\n&＃39;);for k &＃61; 1 : nguess&＃61;input(&＃39;Enter your guess: &＃39;);if guess xdisp(&＃39;higher&＃39;);elsedisp(&＃39;Congratulation, You won!&＃39;);flag &＃61; 0; break;endfprintf(&＃39;你还有%d次机会&＃xff01;\n&＃39;,n-k);endif flag&＃61;&＃61;1disp(&＃39;Sorry, You lost!&＃39;)end