matlab实验报告

实验报告

2. The Branching statements

一、实验目的：

1.To grasp the use of the branching statements;

2.To grasp the top-down program design technique. 二、实验内容及要求：

1．实验内容：

1).编写 MATLAB 语句计算 y(t)的值

(Write the MATLAB program required to calculate y(t) from the equation)

???<+≥+-=0

530

53)(2

2t t t t t y 已知 t 从-5到 5 每隔0.5取一次值。运用循环和选择语句进行计算。

(for values of t between -5 and 5 in steps of 0.5. Use loops and branches to perform this calculation.)

2).用向量算法解决练习 1, 比较这两个方案的耗时。

（tic ，toc 的命令可以帮助你完成的时间计算，请使用'help'函数）。 Rewrite the program 1 using vectorization and compare the consuming time of these two programs. (tic, toc commands can help you to finish the time calculation, please use the …help ? function).

2.实验要求：

在报告中要体现top-down design technique, 对于 3 要写出完整的设计过程。

三、设计思路：

1．用循环和选择语句进行计算： 1).定义自变量t ：t=-5:0.5:5;

2).用循环语句实现对自变量的遍历。

3).用选择语句实现对自变量的判断，选择。

4).将选择语句置入循环语句中，则实现在遍历中对数据的选择，从而实现程序的功能。

2. 用向量法实现：

1).定义自变量t ：t=-5:0.5:5;

2).用 b=t>=0 语句，将t>=0得数据选择出，再通过向量运算y(b)=-3*t(b).^2 + 5;

得出结果。

3).用取反运算，选择出剩下的数据，在进行向量运算，得出结果。 四、实验程序和结果 1.实验程序

实验程序：创建m 文件：y_t.m

%Script file: y_t.m

%

% Purpose:

% calculate y(t) from the equation

% _

% | -3t^2 + 5 x >= 0

% y(t)= |

% | 3t^2 + 5 x < 0

% |_

%

%for values of t between -5 and 5 in steps of 0.5. Use loops and branches %to

%perform this calculation.

%

%

% Record of revisions:

% Date Programmer Description of change

% ====== =========== =====================

% 10/09/10 Ma Qichong Original code

%

clear

%clc

tic; %Start a stopwatch timer.

t=-5:0.5:5;

for ii=1:size(t,2) % SIZE(X,1) returns the number

% of rows; SIZE(X,2) returns the numberof columns.

if(t(ii)<0)

y(ii) = 3*t(ii)^2+5;

else

y(ii)= -3*t(ii)^2+5;

end

end

figure(1);

plot(t,y);

title('Plot of y(t) and its derivative----(1)');

xlabel('x');

ylabel('y');

grid on;

toc; %Read the stopwatch timer,

%prints the number of seconds required for the operation. clear

%clc

tic;

t=[-5:0.5:5];

b=t>=0;

y(b)=-3*t(b).^2 + 5;

%b=t<0;

y(~b)=3*t(~b).^2 + 5;

figure(2);

plot(t,y);

title('Plot of y(t) and its derivative----(2)'); xlabel('x');

ylabel('y');

grid on;

toc;

2.实验结果：

>> clear

>> y_t

Elapsed time is 0.998095 seconds.

Elapsed time is 0.338708 seconds.

>>

五、实验总结：

本次实验主要练习了：循环、分支语句的使用和自上而下的程序设计技术。

其中，循环、分支语句语句的作用是允许我们来控制语句的执行顺序：选择结构，用选择执行特定的语句；循环结构，用于重复执行特定部分的代码。

选择结构的其本类型是 if结构。这个结构非常的灵活。如果这个结构需要的话，它可以跟任意多个 elseif语句，if结构可以进行嵌套组成更复杂的结构。第二种选择结构是switch 结构，它提供多项选择。第三种选择结构是 try/catch结构。它用于跳过错误以保证程序的继续进行。

循环结构有两种基本形式:while 循环和for循环。两者之间的最大不同在于代码的重复是如何控制的。在while 循环中，代码的重复的次数是不能确定的，只要满足用户定义的条件，重复就进行下去。相对地，在 for循环中，代码的重复次数是确定的，在循环开始之前，我们就知道代码重复的次数了。

自上而下的编程方法是我们正规编程设计的基础。你真正解决一个问题时，把这个问题分解成许多小的问题，更加易于管理的小块，然后逐一解决某一个小块，最后完成问题的解决。步骤如下:

1.清晰地陈述你所要解决的问题

2.定义程序所需的输入量和程序所产生的输出量

3.设计你的程序得以实现的算法

4.把算法转化为代码

5 检测产生的 MATLAB 程序

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3. Loops constructs

一、实验目的：

1. To grasp the use of the Loops constructs;

2. To grasp the top-down program design technique. 二、实验内容：

1. Write a program calculate the sum of odd numbers within a given

number.

2. Fibnacci Numbers. The nth Fibnacci number is defined by the

following recursive equations:

)

2()1()3(2)2(1)1(-+-===n f n f f f f

…

Write an M-file to calculate and write out the nth Fibnacci number for n>2, where n is input by the user. Use a while loop to perform the calculation. 三、设计思路：

1. 实验一：编写一个程序计算出在给定数量的奇数之和。

1).用mod(x,2)判断用户输入的是奇数还偶数，mod(x,2)表示，x 除以 2 的

余数。

2).当mod(x,2)~=0时，表示该数是奇数，相加。 3).当mod(x,2)==0 时，表示该数是偶数，应舍弃。

2. 实验二：计算斐波那契数列的第 n 个斐波那契数

1)根据Fibnacci 数列的定义，该数列可以分成3种情况，应用分支语句，根据情况作出选择。

2) 根据Fibnacci 数列的定义，当n>3时，f(n)=f(n-1)+f(n-2)是一个递

归调用，可以用递归调用实现。

四、实验程序和结果

1.实验一：编写一个程序计算出在给定数量的奇数之和。 实验程序：创建m 文件：odd.m

% 函数功能: 计算用户输入奇数的和 % 作 者： 马启冲 % 文 件 名： odd.m

% 时 间： 2010/9/12

disp('函数功能:计算用户输入奇数的和'); sum=0;

x=input('请输入一个奇数(输入0表示输入结束)');

while x~=0

if mod(x,2)~=0 %取余,是奇数，则相加

sum=sum+x;

end

if mod(x,2)==0 %排除偶数

disp('该数不是奇数');

end

x=input('请输入一个奇数(输入0表示输入结束)'); end

fprintf('所有奇数的和为%f',sum);

实验结果：

>> clear

>> odd

函数功能:计算用户输入奇数的和

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)1

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)3

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)5

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)7

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)9

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)4

该数不是奇数

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)6

该数不是奇数

请输入一个奇数(输入0表示输入结束)0

所有奇数的和为25.000000>>

2.实验二：计算斐波那契数列的第n 个斐波那契数方法一：

实验程序：创建m文件：Fib.m

% 函数功能: 计算斐波那契数列的第 n 个斐波那契数% 作者：马启冲

% 文件名： Fib.m

% 时间： 2010/9/12

% 含有 n 个数的斐波那契数列的定义如下：

% f(1) = 1

% f(2) = 2

% f(n) = f(n-1) + f(n-2)

function y=Fib(n);

switch(n)

case {1},

y=1;

case {2},

y=2;

otherwise,

y=Fib(n-1)+Fib(n-2);

end

实验结果：

>> clear

>> Fib(5)

ans =

8

>>

方法二：

实验程序：创建m文件：Fib2.m

function y=Fib2(n);

a(1)=1;a(2)=1;i=2;

while i<= n

a(i+1)=a(i-1)+a(i);

i=i+1;

end;

y=a(i);

实验结果：

>> Fib2(5)

ans =

8

>>

五、实验总结：

程序设计的基本步骤如下:

1.清晰地陈述出你要解决的问题。

2.确定程序所需地输入量和程序所产生的输出量。

3.为你的程序设计算法

4.将算法转化为 MATLAB 语句

5.调试 MATLAB 程序

以实验二为例：

1.问题：写一个M文件计算并写出第n Fibnacci，对n> 2，其中n是由用户输入的号码。使用while循环来执行计算。

2.程序所需地输入量：n是由用户输入的号码；

程序所产生的输出量：第n Fibnacci。

3.算法：

1)根据Fibnacci数列的定义，该数列可以分成3种情况，应用分支语句，根据情况作出选择。

2) 根据Fibnacci数列的定义，当n>3时，f(n)=f(n-1)+f(n-2)是一个递归调用，可以用递归调用实现。

4. 将算法转化为 MATLAB 语句为：

function y=Fib2(n);

a(1)=1;a(2)=1;i=2;

while i<= n

a(i+1)=a(i-1)+a(i);

i=i+1;

end;

y=a(i);

5.调试 MATLAB 程序。

通过程序运行的结果和计算的结果的比较，判断程序是否正确。

实验报告

4. The user-defined functions

一、实验目的：

(1) To grasp the function file constructs. (2) To grasp the pass-by-value scheme.

(3) To grasp the scheme of the varying numbers of input and output arguments. 二、实验内容:

(1) Write three MATLAB functions to calculate the hyperbolic sine, cosine, and tangent functions.

2)sinh(x x e e x --=,2)cosh(x x e e x -+=,x

x x

x e e e e x --+-=)tanh(

Use your functions to plot the shape sine, cosine, and tangent

functions.

(2) Minima and maxima of a function. Write a function that attempts to locate the maximum and minimum values of arbitrary function f(x) over a certain range. The function being evaluated should be passed to the function as a calling argument. The function should have the following input arguments.

first_value --- The first value of x to search last_value --- The last value of x to search

num_steps --- The number of steps to include in the search func --- The name of the function to search The function should have the following output arguments.

xmin --- The value of x at the which minimum was found min_value --- The minimum value of f(x) found

xmax --- The value of x at the which maximum was found max_value --- The maximum value of f(x) found

Be sure to check that there are a valid number of input arguments and that the MATLAB help and lookfor commands are properly supported. 三、设计思路：

1. 实验一：计算数 x 的双曲正弦，双曲余弦和双曲正切，并画出它们所对应的图象。

1).定义向量x=-pi:pi/200:pi;

2). x 的双曲正弦，双曲余弦和双曲正切的表达式：

sinh=(exp(x)-exp(-x))/2; cosh=(exp(x)+exp(-x))/2;

tanh=(exp(x)-exp(-x))/(exp(x)+exp(-x));

3).用plot 函数将图像输出。

2. 实验二：计算函数的最大值和最小值 1).需要用户输入的数据：

first_value --x 的第一个值 last_value --x 的最后一个值 num_steps --x 取值的步长

func --所要求的值的函数名

2). 可以得到自变量的向量为ss = first:numstep:last;

由tt = feval(func,ss); 得到函数值的向量。

3). 调用min，max 函数，可以得到函数的最小值和最大值。

4). 通过循环，分支语句，找到当函数取得最小值和最大值时的自变量的值。

四、实验程序和结果

1. 实验一：计算数x 的双曲正弦，双曲余弦和双曲正切，并画出它们所对应的图象。

1).实验程序:

创建m文件：hyp.m

% 函数功能: 计算数 x 的双曲正弦，双曲余弦和双曲正切,并画出它们所对应的图象。%

% 文件名： hyp.m

% 作者：马启冲

% 时间： 2010/9/12

function y=hyp()

clear

clc

x=-pi:pi/200:pi;

x=-pi:pi/200:pi;

sinh=(exp(x)-exp(-x))/2;

cosh=(exp(x)+exp(-x))/2;

tanh=(exp(x)-exp(-x))/(exp(x)+exp(-x));

figure(1);

%subplot(3,1,1)

plot(x,sinh);

xlabel('\bfx');

ylabel('\bfy');

title('双曲正弦的函数图像');

legend('sinh');

figure(2);

% subplot(3,1,2)

plot(x,cosh);

xlabel('\bfx');

ylabel('\bfy');

title('双曲余弦的函数图像');

legend('cosh');

figure(3);

% subplot(3,1,3)

plot(x,tanh);

xlabel('\bfx');

ylabel('\bfy');

title('双曲正切的函数图像');

legend('tanh');

figure(4);

plot(x,sinh,'r',x,cosh,'k',x,tanh,'b'); xlabel('\bfx');

ylabel('\bfy');

title('双曲正弦，余弦和正切函数的图像'); legend('sinh','cosh','tanh');

2).实验结果

2.实验二：计算函数的最大值和最小值

1).实验程序:

创建m文件：maxminfun.m

% 函数功能: 计算函数的最大值和最小值

% 作者：马启冲

% 文件名： maxminfun.m

% 时间：2010/9/12

Function [xmin,minvalue,xmax,maxvalue]= maxminfun(first,numstep,last,func)

ss = first:numstep:last;

tt = feval(func,ss);

xmin = ss(1); % 求最小值

xmax = ss(1); % 求最大值

minvalue = tt(1);

maxvalue = tt(1);

for ii = 1:size(tt,2)

if(tt(ii) > maxvalue)

xmax = ss(ii);

maxvalue = tt(ii);

end

if(tt(ii) < minvalue)

xmin = ss(ii);

minvalue = tt(ii);

end

end

创建调试函数：func.m

function yy = func(xx)

yy = xx.^3+2;

2).实验结果：

>> [xmin,minvalue,xmax,maxvalue] =maxminfun(-1,0.1,6,'func') xmin =

-1

minvalue =

1

xmax =

6

maxvalue =

218

>>

五、实验总结：

自定义函数是一种特殊形式的M 文件，它运行在独立的工作区。它通过输入参数列表接受输入数据，它通过输出参数列表返回结果给输出参数列表。MATLAB 函数的基本形式如下：

function [outarg1, outarg2, ...] = fname(inarg1, inarg2, ...)

%H1 comment line

%Other comment lines

...

(Executable code)

...

(return)

function 语句标志着这个函数的开始。它指定了函数的名称和输入输出列表。输入函数列表显示在函数名后面的括号中。输出函数列表显示在等号左边的中括号中。

输入参数列表是名字的列表，这些名字代表从调用者到函数的值。这些名字被称作形参。

当函数被调用时，它们只是从调用者得来实际变量的占位符而已。相似地，输出参数列表也形参组成，当函数结束运行时，这些形参是返回到调用者的值的占位符。在一个表达式中，调用一个函数需要用到实参列表。在命令窗口直接另一个函数中）键入函数的名字就可以调用这个函数了。当调用一个函数时，第一个实参的值用在第一个形参的位置，而且其余的形参和实参都一一对应。

函数的执行从函数的顶部开始，结束于return语句或函数的终点。因为在函数执行到结尾就会结束，所以return语句在大部分的程序中没有必要使用。在输出参数列表中每一个项目都必须出现在function语句中的左边。当函数返回时，存储于输出函数列表的值就会返回给调用者，用于下一步的运算。

把大的程序分解成函数，有很多的好处，例如，程序部分的独立检测，代码的可复用性，避免意想不到的错误。

函数的函数(function functions)是指函数的输入参数中含有其他的函数，传递给函数的函数的变量名一般情况应用于这个函数执行的过程中。

在本次实验中，主要调用了feval函数。函数feval 用一个特定的输入值对命名的函数进行求值，要求有指定的输入值。

函数feaval的基本形式如下

feval(fun, value).

实验报告 5 plotting

一、 实验目的: 1. To grasp plotting.

2. To learn about the mesh, surface, contour commands. 二、 实验内容：

1. Plot the function t t v 3sin 2)(= for ππ≤≤-t using the function plot(t,v), what is displayed on the plot?

2. Plot the function t t v 3sin 2)(= for ππ≤≤-t using the function plot(v), what is displayed on the plot this time? Compare with (1).

3. try to use advanced plotting ,such as multiple plots, line color etc. 三、设计思路：

1.本程序用以绘图的相关操作，无需用户输入数据，但要输出图形。

2.自变量范围：t=-pi:pi/300:pi;

3.函数为: v=2*sin(3*t);

4.根据要求，调用plot 函数，输出图像。 四、实验程序和结果

1.实验程序：创建m 文件：plot

2.m

% 函数功能: 绘 图 % 作 者： 马启冲 % 文 件 名： plot2.m % 时 间： 2010/9/12 clear % clc

t=-pi:pi/300:pi; v=2*sin(3*t); subplot(2,1,1); plot(t,v,'k'); xlabel('\bft'); ylabel('\bfv');

title('v(t)=2sin(3t)----plot(t,v)');

subplot(2,1,2); plot(v);

xlabel('\bfn');

ylabel('\bfv');

title('v(t)=2sin(3t)----plot(v)');

2.实验结果：

五、实验总结

MATLAB 的扩展性和机制独立的画图功能是一个极其重要的功能.这个功能使数据画图变得十分简单.

画一个数据图,首先要创建两个向量，由 x, y构成,然后使用 plot 函数. 例如,假设我们要画出函数 y=x2-10x+10 的图象,定义域为［0,10］.只需要 3个语句就可以画出此图.第二句用于计算 y值(注意我们用的是数组运算符,所以可以对 x 的元素一一运算.).最后打印出此图.

x = 0:1:10;

y = x.^2-10*x+15;

plot(x,y);

当执行到 plot 函时,MATLAB 调用图象窗口,并显示图象.

给图增加标题和坐标轴标签将会用到 title, xlabel, ylable 函数。调用每个函数时将会有一个字符串，这个字符串包含了图象标题和坐标轴标签的信息。用 grid命令可使网格线出现或消失在图象中，grid on 代表在图象中出现网格线，grid off代表去除网格线。

同时，MATLAB 允许程序员选择轨迹的颜色,轨迹的形式,和符号的类型.在X,Y向量参数后带

有这些属性的字符串的 plot 函数,可以选择这些细节.

这些属性字符串包括三个方面,

第一方面指定轨迹的颜色,

第二方面指定符号的类型,

第三方面指定线的类型.

二维图象的附加特性将允许我们控制 x，y轴上的值的范围，在一个坐标系内打印多个图象，或创建多个图，或在一个图象窗口内创建多个子图像，或提供更加强大的轨迹文本字符控制。

所以，MATLAB具有强大的画图功能，这也是其特点之一。

实验报告

6. Input / Output functions

一、实验目的：

1.To grasp input/output functions.

二、实验内容：

1.Create a *.dat file in the edit window and observe the file.

2.Read this file by “load” and print in the command window.

3. Write a series of data to a file by fwrite(format)and observe the file.

4. Read this series of data from the file by fread(format) and print them in the command window to test.

fid=fopen

count=fwrite (fid, array, precision)

[array,count]=fread(fid, size, precision)

status=fclose (fid)

三、设计思路：

1.创建文件:fopen ('myfile1.dat ','w'); 'w' 删除一个已存在文件内容或建立一个新文件），并以只写格式打开。

2向文件中写入数据:“fwrite”以二进制形式，向文件写入数据.。

3.读出文件内容：“fread”以二进制形式，从文件读出数据。

4.关闭文件fclose。

四、实验程序和结果：

实验程序：在命令窗口中写入

fid=fopen ('myfile1.dat ','w'); %'w' 删除一个已存在文件的内容（或

%建一个新文件），并以只写格式打开

if (fid==-1)

disp('文件打开失败');

end

status = fclose(fid) ;

实验结果:

运行后在当前工作目录下产生一个myfile1.dat文件

实验程序：向文件中写入数据

fid=fopen ('myfile1.dat ','w+');

if (fid==-1)

disp('文件打开失败');

end

fprintf(fid,'%d',1:9)

status = fclose(fid) ;

实验结果：

向myfile1.dat文件中写入了“123456789”.

实验程序：读出文件内容

fid=fopen ('myfile1.dat ','r');

x=fscanf(fid,'%d');

disp(x);

status=fclose (fid);

实验结果：

123456789

>>

实验程序：删除文件

delete('myfile1.dat'); % 删除文件

x = exist('myfile1.dat','file');

if(x==0)

disp('文件已经删除');

end

实验结果：

文件myfile1.dat被删除。

五、实验总结：

在文件中读取或写入数据的方法有两种方法：像二进制数据或像格式化字符数