计算机程序就是计算机指令的集合,不同的编程语言指令与功能是不一样的.MATLAB语言是一种面向对象的高级语言,它具有编程效率高、易学易用的优点.
MATLAB与其它大部分高级语言一样,有它自己的控制流语句.控制流极其重要,因为它使过去的计算影响将来的运算。MATLAB提供如下几种控制流结构:For循环,While循环,If-Else-End结构和switch-case-end结构。由于这些结构经常包含大量的MATLAB命令,故经常出现在M文件中.MATLAB支持的控制流语句和C语言支持的控制流语句在调用格式上非常相似.
1.For 循环
For循环允许一条语句或一组语句被重复执行预先指定的次数。For循环的一般形式是:
for x =array
语句
end
在for和end语句之间的语句按数组中的每一列执行一次。在每一次迭代中,x被指定为数组的下一列,即在第n次循环中,x=array(:, n)。例如,
for n=1:10
x(n)=sin(n*pi/10);
end
x
x =
0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 0.5878 0.3090 0.0000
换句话,第一语句是说:对n等于1到10,执行所有语句,直至下一个end语句。第一次通过For循环n=1,第二次,n=2,如此继续,直至n=10。在n=10以后,For循环结束,然后执行end语句后面的任何命令.注意,该循环结束后,n=10.
For循环的其它重要方面是:
(1)For循环不能用For循环内重新赋值循环变量n来终止。
For n=1:10
x(n)=sin(n*pi/10);
n=9;
end
x
x =
0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 0.5878 0.3090 0.0000
n
n=
9
执行过程是这样的:
n=1,
x(1)=sin(pi/10),
n=9,
n=2,
x(2)=sin(2*pi/10),
n=9,
n=3,
...,
n=10,
x(10)=sin(10*pi/10),
n=9.
循环结束后,n=9.
(2)在For循环内接受任何有效的MATLAB数组。
data=[3 9 45 6; 7 16 -1 5]
data =
3 9 45 6
7 16 -1 5
for n=data
x=n(1)-n(2)
end
x =
-4
x =
-7
x =
46
x =
1
(3)For循环可按需要嵌套。
For n=1:5
for m=1:5
A(n,m)=n^2+m^2;
end
disp(n)
end
1
2
3
4
5
A
A =
2 5 10 17 26
5 8 13 20 29
10 13 18 25 34
17 20 25 32 41
26 29 34 41 50
(4)当有一个等效的数组方法来解给定的问题时,应避免用For循环。例如,上面的第一个例子可被重写为
n=1:10;
x=sin(n*pi/10)
x =
0.3090 0.5878 0.8090 0.9511 1.0000 0.9511 0.8090 0.5878 0.3090 0.0000
两种方法得出同样的结果,而后者执行更快,更直观,要求较少的输入。
(5)为了得到最大的速度,在For循环(While循环)被执行之前,应预先分配数组。例如,前面所考虑的第一种情况,在For循环内每执行一次命令,变量x的大小增加1。迫使MATLAB每通过一次循环要花费时间对x分配更多的内存。为了消去这个步骤,For循环的例子应重写为
x=zeros(1,10);
for n=1:10
x(n)=sin(n*pi/10);
end
现在,只有x(n)的值需要改变。
例1 相传古代印度国王要褒奖他的聪明能干的宰相达依尔(国际象棋发明者),问他要什么?达依尔回答:“陛下只要在国际象棋棋盘的第一个格子上放一粒麦子,第二个格子上放二粒麦子,以后每个格子的麦子数都按前一格的两倍计算。如果陛下按此法给我64格的麦子,就感激不尽,其他什么也不要了。”国王想:“这还不容易!”让人扛了一袋麦子,但很快用光了,再扛出一袋还不够,请你为国王算一下共要给达依尔多少小麦?(1 小麦约 颗)
解: 麦粒总数为
程序如下:
a=1;
s=0
for i=1:64
s=s+a;
a=2*a;
end
s=s/1.4/10^8
运行后得:
s=
1.3176e+011
2 公元前五世纪我国古代数学家张丘建在《算经》一书中提出了“百鸡问题”:鸡翁一值钱五,鸡母一值钱三,鸡雏三值钱一。百钱买百鸡,问鸡翁、母、雏各几何?
解 设 x:鸡翁数,则x的范围:0~19
y:鸡母数,则y的范围:0~33
z:鸡雏数,则z的范围:0~100
则:
x+y+z=100
5x+3y+z/3=100
这是一个不定方程。
for x=0:19
for y=0:33
for z=0:100
if (x+y+z==100)&(5*x+3*y+z/3==100)
d=[x,y,z]
end
end
end
end
运行后得结果:
d =
0 25 75
d =
4 18 78
d =
8 11 81
d =
12 4 84
2.While 循环
与For循环以固定次数求一组命令的值相反,While 循环以不定的次数重复执行一组语句。While循环的一般形式是:
while 表达式1
语句1
end
只要表达式1里的所有元素为真,就执行while和end之间的语句1,否则,就结束循环。通常,表达式的值给出一个标量值,但数组值也同样有效。在数组情况下,当数组的所有元素为真(值不等零)时,就执行语句1,数组中有一个元素为假(值为零),就结束循环。
例3按下面的公式计算:
使误差小于给定的 .
解: 把 作为误差,程序如下:
error=input('请输入误差:');
x=1;
y=0;
n=1;
while x>error
y=y+1;
x=x/n;
n=n+1;
end
e=y
运行如下:
请输入误差:0.001
e =
2.7181
3.IF-ELSE-END 结构
很多情况下,命令的序列必须根据关系的检验有条件地执行。在编程语言里,这种逻辑由某种If-Else-End结构来提供。最简单的If-Else-End结构是:
if 表达式1
语句1
end
如果在表达式1中的所有元素为真(非零),那么就执行if和end语言之间的语句1。
假如有两个选择,If-Else-End结构是:
if 表达式1
语句1
else
语句2
end
在这里,如果表达式1为真,则执行语句1;如果表达式是假,则执行语句2。
当有三个或更多的选择时,If-Else-End结构采用形式
if 表达式1
语句1
elseif 表达式2
语句2
elseif 表达式3
语句3
elseif 表达式4
语句4
elseif ……
.
.
.
else
语句
end
如果表达式1为真,则执行语句1,结束循环;如果表达式1为假,则检验表达式2,如果表达式2为真,则执行语句2,结束循环;如果表达式2为假,则检验表达式3,如此下去,如果所有表达式都为假时,则执行最后的语句。即只执行第一个真值表达式相关的语句;接下来的表达式不检验,跳过其余的If-Else-End结构。而且,最后的else命令可有可无。
4.switch-case-end结构
如果在一个程序中,必须针对某个变量不同取值情况进行相应操作,switch语句比if else语句更方便。switch语句的一般形式为:
switch 分支条件(数值或字符串)
case 数值(或字符串)条件1
语句1
case 数值(或字符串)条件2
语句2
case 数值(或字符串)条件3
语句3
case ...
...
otherwise
语句
end
其中分支条件可以是一个函数、变量或者表达式.如果条件1与分支条件匹配就执行语句1,退出循环;否则,检验条件2,如果条件2与分支条件匹配执行语句2,退出循环;否则,检验条件3,...,当所有条件都不与分支条件匹配时就执行最后的语句。注意otherwise是可以省略的。
例4 在图形界面上放置一个弹出式菜,点击弹出式菜单可以设置曲线颜色。
解:程序如下:
x=linspace(-6,6,50);
y=sin(x);
h=plot(x,y,'linewidth',4);
h0=uicontrol('position',[600,500,100,30],...
'style','popupmenu',...
|蓝色|黄色|黑色|青色',...
'callback',...
['v=get(h0,''value'');',...
'switch v;',...
'case 1;',...
'set(h,''color'',''r'');',...
'case 2;',...
'set(h,''color'',''b'');',...
'case 3;',...
'set(h,''color'',''y'');',...
'case 4;',...
'set(h,''color'',''k'');',...
'case 5;',...
'set(h,''color'',''c'');',...
'end;']);