数学软件实验报告实验八

数学软件实验报告

学院名称：理学院专业年级：

姓名：学号：

课程：数学软件实验报告日期：2014年12月6日

实验八M文件与MATLAB程序设计

一．实验目的

MATLAB语言被称为第四代编程语言，程序简洁、可读性很强，而且调试十分容易。它是MATLAB重要组成部分。本次实验的目的就是要使大家对MATLAB的工作模式有一个大致的了解，并掌握如何创建M文件，包括命令文件和函数文件。熟练地掌握MATLAB 的程序设计流程和程序设计的基本结构，并能初步设计一些简单的能解决实际问题的程序。二．实验要求

MATLAB的程序设计与其他计算机语言非常类似，但它更加简洁明了。通过本次实验，要求了解MATLAB的工作模式，熟练掌握MATLAB的M文件的创建与修改，会使用函数句柄调用函数，熟练运用顺序结构、循环结构和分支结构进行计算机编程。掌握M文件的构成规则，充分了解命令M文件和函数M文件的异同。会控制MATLAB的程序流，熟悉应用程序设计的基本步骤。能对文件进行简单操作，会调试和优化所设计的程序。了解应用程序接口的设计。

三．实验内容

第五章程序设计

5.1、M文件

M文件有两种：命令式文件、函数式文件

5.1.2 命令式文件

所建立的文件名为logotu.m的M文件

%logotu.m

load logo

surf(L,R),colormap(M)

n=size(L,1)

axis off

axis([1 n 1 n -.2 .8])

view(-37.5,30)

title('Life is too short to spend writing DO loops...')

5.1.3 函数式文件

function f=fibfun(n)

%FIBFUN FOR caculating Fibonacci numbers.

%Incidengtally,the name Fibonacci comes from

%Filius Bonassi ,or"son of Bonassus"

%fibfun.m

if n>2

f=fibfun(n-1)+fibfun(n-2);

else

f=1

end

>> fibfun(17)

f = 1

此处有很多1，只粘贴了一个

ans =

1597

查询fibfun

>> help fibfun

FIBFUN FOR caculating Fibonacci numbers.

Incidengtally,the name Fibonacci comes from

Filius Bonassi ,or"son of Bonassus"

fibfun.m

查找fibfun

>> lookfor fib

fibfun - FOR caculating Fibonacci numbers. fibfun - FOR caculating Fibonacci numbers. fibodemo - Used by SINGLEMATH demo. fibinscaling - Fi Binary Point Scaling Demo

5.2控制语句

5.2.1循环语句

利用for循环生成范德蒙德矩阵

>> t=[-1 0 1 3 5]'

t =

-1

1

3

5

a=

1 -1 1 -1 1

0 0 0 0 1

1 1 1 1 1

81 27 9 3 1

625 125 25 5 1

while循环

>> a=[2 3; 3 4]

a =

2 3

3 4

>> expm(a)

ans =

162.7871 224.6754

224.6754 312.5707

>> e=zeros(size(a))

e =

0 0

0 0 （这是自己做出的结果）

e=

162.7871 224.6754

224.6754 312.5707 （这是正确的结果）5.2.2 选择语句

B样条函数的判断函数

function f=pdbsline(x)

if x<0

f=0

elseif x<1

f=x

elseif x<2

f=2-x

else

f=0

end

>> pdbsline(-1)

f =

ans =

>> pdbsline(1.36)

f =

0.6400

ans =

0.6400

>> pdbsline(2.5)

f =

ans =

5.2.4 人机交互语句

input命令

>>How many apples 2

R=

2

>>What is your name? Wngmoran

R=

Wnagmoran

中断命令break

程序设计为 i=1

while 1

if rem(100-i*2,4)==0&(i+(100-i*2)/4)==36

break

end

i=i+1

end

a1=i

a2=(100-2*i)/4

运行结果是 a1=

22

a2=

14

5.3函数变量及变量作用域

1.调试过程中只提供一个输入变量，要求输入模，若是两个变量，要求输入变量例：建立function文件

function c=test531(a,b)

if(nargin==1)

c=det(a)

elseif(nargin==2)

c=a+b

end

调用margin文件

>> nargin('test531')

ans =

2

例：绘制函数，函数名为test532，要求实现使用函数varargin，用户可以输入任意多个学生的数学、英语、语文成绩，然后求个科目的平均值

function [mathavg,englishavg,chineseavg]=test532(varargin)

I=length(varargin)

mathsum=0

englishsum=0

chinesesum=0

for i=1:1

mathsum =mathsum+varargini{i}(1)

englishsum =englishsum+varargin{i}(2)

chinesesum = chinsessum+varagin{i}(3)

end

mathavg=mathsum/1

englishavg=englishsum/1

chineseavg=chinesesum/1

例：绘制一个函数，函数名为test533，综合应运nargin、nargout、varargin、varargout等，目的是要求学生的个人成绩以及指定科目的平均成绩

function [vararout]=test533(lessons,varargin)

inputnum=nargin

lessonsum=length(lessons)

outputnum=nargout

for i=1:lessonnum

switch lesson(i)

case 'math'

vararout{1}=sum(varargin{1:inputnum}(1))

cash 'english'

vararout{2}=sum(varargin{1:inputnum}(2)) cash 'chinese'

vararout{3}=sum(varargin{1:inputnum}(3)) end

end

for i=1:inputnum

varargout{i+3}=sum(varargin{i}(:))

end

例：全局变量示例

function [num1,num2,num3]=test534(varargin)

global firstlevel secondlevel

num1=0

num2=0

num3=0

list=zeros(nargin)

for i=1:nargin

list{i}=sum(varargin{i}(:))

list{i}=list{i}/length()varargin(i)

if list(i)>firstlevel

mum1=num1+1

elseif list(i)=>seconglevel

num2=num2+1

else

num3=num3+1

end

end

>> global firstlevel secondlevel

>> firstlevel=85

firstlevel =

85

>> secondlevel=75

secondlevel =

75

>> [num1,num2,num3]=test534([90,89,60],[79,89,60],[99,98,100])

num 1=

1

num 2=

2

num 3=

例：在工作空间中存储的全局变量将以global标出

whos

Name Size Bytes Class Attributes

ans 1x1 8 double firstlevel 1x1 8 double global secondlevel 1x1 8 double global toolbox_version 1x5 10 char 5.4子函数和局部函数

子函数示例

function c=test(a,b) %主函数

c=test1(a,b)*test2(a,b)

function c=test1(a,b) %子函数1，这里为c为形式参数，不影响主函数中c的作用

c=a+b

function c=test2(a,b) %子函数2

c=a-b

5.5程序设计的辅助函数

1、执行函数

函数feval用于调用M文件，其调用格式：

●[y1,y2, …,yn]=feval[function,x1,x2, …,xn]

●evalin(workspacename,'expression')

2、容错函数

例1

>> testerror('i',i)

flag =

??? Error using ==> testerror at 6

Input must be a string!!

3、时间控制函数

>> d1=datenum('04-18-2012')

d1 =

734977

>> d2=datestr(d1+30)

d2 =

18-May-2012

>> dv1=datevec(d1)

dv1 =

2012 4 18 0 0 0

>> dv2=datevec(d2)

dv2 =

2012 5 18 0 0 0

函数cputime调用

>> t=cputime

t =

90.1530

>> t=cputime-t

t =

0.2652

5.6程序设计优化

1、以矩阵为操作主体

function y=test1(x) x=1

for i=1:1000

y(i)=sin(x)

x=x+0.1*pi

end

function test2

x=1:0.1*pi:1000*pi

y=sin(x)

>> test1=cputime

test1 =

124.9412

>> t=cputime-test1

t =

0.4680

>> test2=cputime

test2 =

125.7680

>> t=cputime-test2

t =

0.2496

2、数据的预定义

>> test1=cputime

test1 =

119.9024

>> test2=cputime

test2 =

120.0896

>> t=cputime-test2

t =

0.3432

>> t=cputime-test1

t =

0.8112

5.7 程序调试

M文件错误的种类

A=[1,2;3,4]

A =

1 2

3 4

>> B=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]

B =

1 2 3

4 5 6

7 8 9

>> A*B

??? Error using ==> mtimes

Inner matrix dimensions must agree.

A=NaN

A =

NaN

>> isnan(A)

ans =

1

>> A=Inf

A =

Inf

>> isinf(A)

ans =

1

>> A=[]

A =

[]

>> isempty(A)

ans =

1

调试过程

>> dbtype db_test.m

1 function C=db_test(A,B)

2 [num11,num12]=size(A)

3 [num21,num22]=size(B)

4 if(num12==num21)

5 C=A*B

6 else

7 if(num11==num22)

8 C=B*A

9 else

10 error('input error!')

11 end

12 end

13 return

14 end

15

>> dbstop in db_test.m at 5

>> A=[1,2;3,4]

A =

1 2

3 4

>> B=[1,2,3;4,5,6]

B =

1 2 3

4 5 6

>> db_test(A,B)

num11 =

2

num12 =

2

num21 =

2

num22 =

3

5 C=A*B

K>> dbstatus

Breakpoint for db_test is on line 5.

K>> dbstack

> In db_test at 5

K>> whos

Name Size Bytes Class Attributes

A 2x2 32 double

B 2x3 48 double num11 1x1 8 double num12 1x1 8 double num21 1x1 8 double num22 1x1 8 double K>> dbup

In base workspace.

K>> dbquit

5.8 M文件的调用记录

load west0479

>> A=west0479;

>> profile on -detail builtin -history

>>

>> eigs(A)

ans =

1.0e+003 *

0.0000 + 1.7007i

0.0000 - 1.7007i

-0.1009 + 0.0666i

-0.1009 - 0.0666i

0.1081 + 0.0541i

0.1081 - 0.0541i

>> profile report test_eig

Warning: Unknown argument for PROFILE. See HELP PROFILE. > In profile at 236

>> profile plot

Warning: Unknown argument for PROFILE. See HELP PROFILE. > In profile at 236

>> s=profile('status')

s =

ProfilerStatus: 'on'

DetailLevel: 'builtin'

Timer: 'cpu'

HistoryTracking: 'on'

HistorySize: 1000000

>> profile resume

>> a=profile('status')

a =

ProfilerStatus: 'on'

DetailLevel: 'builtin'

Timer: 'cpu'

HistoryTracking: 'on'

HistorySize: 1000000

>> profile off

5.9 函数句柄

函数句柄的创建和显示

fun_handle=@load

fun_handle =

@load

>> functions(fun_handle)

ans =

function: 'load'

type: 'simple'

file: 'MATLAB built-in function' 函数句柄的调用和操作

fun_handle=@test23

fun_handle =

@test23

>> feval(fun_handle,3,4)

ans =

1

>>feval('test23',3,4)

ans =

1

>> fun_handle=str2func('eig')

fun_handle =

@eig

>> func2str(fun_handle)

ans =

eig

isa(fun_handle,'function_handle')

ans =

1

>> isequal(fun_handle,@eig)

ans =

1

四、实验总结

这次实习做的是程序设计。第一是M文件，了解了M文件的特点与形式，区分了命令式文件与函数式文件，对M文件有了一定的了解。第二是控制语句，包括循环语句for，选择语句if，分支语句switch，人机交互语句echo和input、keyboard、pause、breek。第三是函数变量及变量作用域，应用了varargin函数。第四是子函数与局部函数。第五是程序设计的辅助函数，如feval，error、warning，cputime。第六是程序设计的优化，，第七是程序调试，对比了M文件的错误种类，运用keyboard函数进行错误识别，模拟了调试过程。第八是M文件的调用记录，用了profile函数进行查看调用状态。最后是函数句柄的创建、显示、调用和操作。

这次实习总的来说就是把程序设计的过程做了一遍。通过实习了解了程序设计的流程和程序设计中所应用到的一些函数。课本上讲的比较基础，按照步骤基本能做出来，对程序设计有了一定的了解。