MatlabM文件详解
MATLAB 06M文件函数和脚本文件
3. 函数文件
如果M文件的开头第一行是function，则此文件是函数文件(Function File)。 在MATLAB中提供的大部分命令都由函数文件定义，从使用角度上看，函 数文件犹如一个“黑箱”，从外界只能看到传给它的输入变量和送出来的 计算结果，而内部运作是藏而不见的。
2. MATLAB搜索路径
MATLAB用搜索路径来寻找脚本和函数M文件。MATLAB的M文件放在大 量的目录(或文件夹)和子目录(或子文件夹)中。能找到M文件的所有目录的 清单称为MATLAB搜索路径或MATLABPATH。 MATLAB搜索路径的用法： 当你输入》cow，MATLAB将： 检查cow是否为MATLAB工作空间中的变量；如不是， 检查cow是否为内置函数；如不是，
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[例6—2]
链接
函数文件01。 函数文件和命令文件的区别在于：命令文件的变量在文件执行完程序后仍 然保留在内存中，而函数文件内定义的变量仅在函数文件内部起作用，当 函数文件执行完程序后，这些内部变量将被清除。 函数文件和命令文件类似之处在于：它们都有一个扩展名为“.m”的文本文 件，而且函数文件和命令文件一样，都是由文本编辑器所创建的外部文本 文件。 （1）函数文件的一般结构 MATLAB的函数M文件通常由以下五部分组成： 函数定义行(Function Declaration Line)； H1行(The First Help Text line)： 在线函数帮助文件〔Help Text)； 注释; 函数体(Function Body)。 见 [例6—2] 链接
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M文件编辑器同样也是一个Windows的标准界面，各个菜单项的使用同 MATLAB的命令窗口大致相同。 比起MATLAB6.0的工作环境窗口，M文件编辑器的菜单栏多了[Text]、 [Debug]和[Breakpiont]三项，分别用于对M文件的文字说明、调试和断点 设置。 利用M文件可以自编函数和命令，也可以对已经存在的函数和命令进行 修改和扩充，因此对MATLAB的二次开发非常方便。 在MATLAB中，M文件有两种形式，一种是命令文件(脚本文件Scriptfile)；另一种是函数文件(Function-file)。
第二讲MATLAB的程序设计和M文件
第二讲MATLAB的程序设计和M文件在MATLAB中，程序设计主要是通过编写和运行M文件来实现。
M文件是MATLAB的主要代码文件，用于实现不同功能的程序，可以包含变量定义、算法实现、函数调用和图形绘制等。
下面将介绍MATLAB的程序设计和M文件的基本知识。
MATLAB的程序设计主要包括如下几个方面：1.变量和数据类型：在M文件中，可以使用不同的变量类型存储数据，如整型、浮点型、字符型等。
不同的变量类型在MATLAB中有不同的表示方法和功能。
2.运算和表达式：在M文件中，可以使用常见的数学运算符（如加减乘除、指数等）进行计算。
同时，也可以使用逻辑运算符（如与、或、非等）进行逻辑运算。
3. 条件语句：在M文件中，可以使用条件语句实现根据不同的条件执行不同的操作。
MATLAB中的条件语句主要有if语句和switch语句，通过判断条件的真假来决定执行路径。
4. 循环语句：在M文件中，可以使用循环语句实现对一段代码的重复执行。
MATLAB中的循环语句主要有for循环、while循环和do-while循环。
5.函数的定义和调用：在M文件中，可以通过定义函数来实现特定功能的封装。
函数可以包含输入参数和输出参数，通过参数的传递来实现数据的交互和函数的调用。
1.M文件的命名和保存：M文件的命名应该具有描述性，以体现文件中代码的功能。
M文件的保存格式是以.m为文件扩展名。
2.M文件的结构：在M文件中，一般会包含变量定义、函数定义和主程序等部分。
变量定义部分用于声明和初始化变量，函数定义部分用于定义自定义函数，而主程序部分用于调用函数和执行主要功能。
3.代码注释：为了提高代码的可读性和可维护性，需要在M文件中添加注释。
注释可以用于解释代码的目的和思路，以及描述变量、函数和算法等的作用和实现方法。
4.代码风格：为了代码的一致性和可读性，需要遵循一定的代码风格规范。
例如，可以在操作符周围留有空格，使用一致的缩进和命名规则，避免使用不必要的缩写等。
实验指导M文件
M文件一、关于M文件1. MA TLAB语言的程序文件为文本文件，后缀为.m，通常称为M文件。
2. MA TLAB提供了专门的M文件编辑器，在菜单或工具栏中可以打开，也可以在控制窗口输入edit命令打开。
3. M文件分为命令M文件和函数M文件。
二、命令M文件1. 命令M文件是命令序列。
2. 命令M文件无输入及返回参数。
3. 数据保存在基本工作空间中。
三、函数M文件1. 函数M文件可以接受和返回参数。
2. 函数M文件运行时会创建函数工作空间，运算变量存放在这个空间。
3. 例计算一个向量所有元素的平均值function y=average(x)% 计算一个向量所有元素的平均值% function 表示创建函数M文件,y是返回参数,x是输入参数,average是文件名｡% 第二行是H1行,对函数M文件的格式和功能做说明,在使用help命令时显示的就是这些内容｡[m,n]=size(x);% size是MATLAB函数,返回矩阵的行数和列数｡if(~((m==1)|(n==1))|(m==1&n==1)error(‘please input a vector’);end% 这是一个选择结构,单分支选择结构的格式是:% if 条件% 语句组% end% 条件成立时执行语句组,条件不成立时执行后续语句组｡%% 上面选择结构要求输入的x是向量,即m和n一个是1 ,另一个不是1｡% 如果不是,提示错误,并要求输入一个向量｡%% 关系运算符:% == 等于~=不等于> < >= <=% 同学们可以在命令窗口输入% a=[1 2;1 2],b=[1 1;2 1]% c=a==b% 看看结果｡%% 逻辑运算符:% & 逻辑与| 逻辑或~ 逻辑非y=sum(x)/length(x);%计算平均值%sum(x)是MATLAB函数,%如果x 是矩阵,返回矩阵按列求和得到的行向量%如果x 是向量,返回各元素的和%% 同学们可以在命令窗口输入% a=[1 2 3;1 0 5],b=[1 1 2 1]% sum(a) ,sum(a’),sum(b),sum(b’)%% 函数编辑完成后,保存为与函数同名的M文件｡%% 同学们可以在命令窗口输入% a=[1 2 3;1 0 5],b=[1 1 2 1]% average（a）,average(b)。
M文件及函数的编写
在调用函数之前，需要先声明函数，告诉编译器函数的名称、输入参数和返回值类型。
函数参数与返回值
参数
用于传递数据给函数，函数内部通过参数接收数据并进行处理。
返回值
函数执行完毕后，将结果返回给调用者。
函数体与局部变量
函数体
包含函数的逻辑和计算过程，是实现函数功能的 代码块。
局部变量
在函数内部定义的变量，只在函数内部有效，生 命周期与函数执行过程一致。
以查看每一步的结果。
02 条件断点
根据特定条件自动停止程
序。
04 错误消息和警告
仔细阅读和利用MATLAB
提供的错误消息和警告信
息。
M文件性能优化
向量化操作
利用MATLAB的向量化操作，避免 使用循环结构，提高代码执行效率。
避免不必要的函数调用
减少不必要的函数调用，以提高代码 执行速度。
预分配内存
用于多分支条件判断。
while循环
用于当条件满足时重复执行一段代码。
函数与脚本
01
函数
用于封装一段可重用的代码，并接受输入参数和 返回输出结果。
02
脚本
用于执行一系列MATLAB命令，不接受输入参数 和返回输出结果。
03
函数编写
பைடு நூலகம்
函数定义与声明
函数定义
指明函数名称、输入参数和返回值类型，以及函数体。
算法实现与验证
算法选择
根据问题需求选择合适的算法，并使用M文件实现该算法。
参数调整
根据实际需要调整算法参数，以提高算法性能和准确性。
算法验证
通过实验验证算法的有效性和优越性，并利用M文件记录实验结 果和分析。
matlab教程m文件介绍
一、matlab的工作模式
指令驱动模式
通常matlab以指令驱动模式工作，即在 matlab 窗口下当用户输入单行指令时，matlab 立即处理这条指令，并显示结果，这就是 matlab命令行方式。 命令行操作时，matlab窗口只允许一次执行 一行上的一个或几个语句。
命令行方式程序可读性差，而且不能存储， 对于复杂的问题，应编写成能存储的程序文 件。
m文件模式
将matlab语句构成的程序存储成以m为扩展名 的文件，然后再执行该程序文件，这种工作 模式称为程序文件模式。 程序文件不能在指令窗口下建立，因为指令 窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语 句。
二、m文件的创建
?echo指令用来控制m文件在执行过程中是否显示echoon打开所有命令文件的显示方式echooff关闭所有命令文件的显示方式echo在以上两者间切换?input提示用户从键盘输入数值字符串表达式
matlab的程序设计
—— matlab语言编程， 程序简洁、可读性很强 而且调试十分容易。
m文件简介
(3). 分支结构——根据一定条件来执行的各条语 句。 if — else — end语句有3种形式 1 if 表达式 执行语句 end 2 if 表达式 ——— 是 语句1 else ———— 否 语句2 end
3 if
表达式1 ——— 多分支 语句1 elseif 表达式2 语句2 elseif 表达式3 语句3 · · · else 语句n end
(3). 函数m文件— 需要输入变量，返回输出变量
matlab-M文件
MATLAB
② M文件程序执行方式
将matlab语句构成的程序存储成以m为扩展名的文件，
然后再执行该程序文件，这种工作模式称为程序文件模 式。
程序文件不能在命令窗口下建立，因为命令窗口只允许
一次执行一行上的一个或几个语句。
特点：1）和Basic一样是解释性的语言，语法简单、易调试；
2）和其他语言相比初始运行速度慢，但M文件一经运行便 以代码存放在内存中，再次运行时，将直接从内存中取出运行， 大大提高速度； 3）M文件扩展了MATLAB的能力，包含一系列工具箱，如： 自动控制、信号处理、小波分析等。
MATLAB
2.M文件的创建和打开
m文件的类型是普通的文本文件，可以使用 系统认可的文本文件编辑器来创建m文件。 如:windows的记事本和word等。 用matlab自带的编辑器来创建m文件。(建 议使用)。 单击桌面图标 ，在命令窗输入指令edit，都 可以打开空白的M文件编辑器。
MATLAB
+ +
MATLAB
M函数参数的调用
1）函数调用 完整函数调用的命令格式：
[输出参数1，输出参数2,…]=函数名（输入参数1,输入参数2） 当函数的输出形参多于1个时，应用方括号，参数之间用逗 号隔开：function [a,b]=mfile(x,y)；当函数无输出参数时， 输出参数项应为空，或者用空的中括号表示： function mfile(x,y) 或者function [ ]=mfile(x,y)；
matlabm文件程序执行方式将matlab语句构成的程序存储成以m为扩展名的文件然后再执行该程序文件这种工作模式称为程序文件模程序文件不能在命令窗口下建立因为命令窗口只允许一次执行一行上的一个或几个语句
MATLAB的M文件
MATLAB的M⽂件M⽂件可分为脚本M⽂件（简称脚本⽂件）和函数M⽂件（简称函数⽂件）两⼤类，其特点和适⽤领域均不同。
脚本⽂件脚本⽂件是由MATLAB语句构成的⽂本⽂件，以．m为扩展名。
运⾏命令⽂件的效果等价于从MATLAB命令窗⼝中按顺序逐条输⼊并运⾏⽂件中的指令，类似于DOS下的批处理⽂件。
脚本⽂件运⾏过程所产⽣的变量保留在MATLAB的⼯作空间中，脚本⽂件也可以访问MATLAB当前⼯作空间的变量，其他脚本⽂件和函数可以共享这些变量。
因此，脚本⽂件常⽤于主程序的设计。
例题编写脚本⽂件，对数a、b、c进⾏排序，并按从⼤到⼩的顺序输出。
% compareABC.ma = input("Enter a:");b = input("Enter b:");c = input("Enter c:");sort([a,b,c],'descend')1. 选择好⼯作⽬录2. 新建⼀个脚本⽂件命名为compareABC.m3. 在脚本⽂件中编写代码4. 点击运⾏按钮5. 在命令⾏窗⼝作输⼊输出6. 查看⼯作区的变量情况函数⽂件**函数⽂件是M⽂件的另⼀种类型，它也是由MATLAB语句构成的⽂本⽂件，并以．m为扩展名。
MATLAB的函数⽂件必须以关键字function语句引导，其基本结构如下：function [返回参数1,返回参数2,....] = 函数名(输⼊参数1,输⼊参数2,...)% 注释说明语句段,由%引导输⼊、返回变量格式的检测语句函数体语句函数⽂件具有如下特点。
（1）函数名由读者⾃定义，与变量的命名规则相同。
（2）保存的⽂件名必须与定义的函数名⼀致。
（3）读者可通过返回参数及输⼊参数来实现函数参数的传递，但返回参数和输⼊参数并不是必须的。
返回参数如果多于1个，则应该⽤中括号“[]”将它们括起来；输⼊参数列表必须⽤⼩括号“()”括起来，即使只有⼀个输⼊参数。
matlab中的m函数文件
matlab中的m函数文件MATLAB中的M函数文件M函数文件是MATLAB中一种特殊的函数，用于在MATLAB环境中执行特定任务。
它们是用MATLAB语言写成的函数文件，它们不仅可以以M函数的形式进行编程，也可以以简单的命令行格式进行调用和使用，从而更快的实现某些功能。
有许多优点可以使用M函数文件，包括：1）M函数文件可以实现代码的重用，允许用户编写的代码可以在不同的应用场景中使用。
2）M函数文件可以显著减少编程时间，因为他们可以被独立地调用，从而降低编程复杂性。
3）M函数文件可以使用模块化的设计思想来实现代码的封装，从而使代码更易于维护和管理。
4）M函数文件可以使MATLAB代码更加高效，从而降低计算的复杂性。
M函数文件可以通过多种方式创建，包括编写源代码文件（*.m）、MATLAB函数文件和MATLAB工具箱中的函数编写器。
在将其编译成可执行文件（*.exe）之前，它们都被视为一种M函数文件。
对于一般用户来说，通过M函数文件可以更加容易地调用MATLAB 函数来实现相应的功能，并且可以实现特定任务的快速实现。
例如，用户可以利用其打印或计算的M函数文件来实现图像的快速处理，也可以利用其进行MATLAB编程任务的快速实现。
此外，MATLAB也提供了一些基本的M函数文件，以帮助用户进行更高效的编程和功能开发。
这些M函数文件包括：1）数学函数：用于计算数学表达式和数字的函数，如贝塞尔函数、Gaussian函数等。
2）图像处理函数：用于转换图像、进行图像增强和滤镜应用等操作的函数，如快速傅里叶变换（FFT）、核函数、形态学操作等。
3）统计函数：用于实现统计分析的函数，如线性回归、维度缩放分析（PCA）等。
4）信号处理函数：用于处理信号的函数，如卷积、变换和滤波器等。
5）系统函数：用于实现微机控制、系统计算和I/O操作的函数，如I2C、RS232等。
除了上述基本的M函数文件外，MATLAB还提供了多种更高级的M 函数文件，例如用于实现计算机视觉和图像处理的函数，用于实现机器学习和深度学习的函数，用于实现模拟及其他仿真应用的函数等。
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函数文件例3 函数文件例3:多个输入参数
function[avg,stdev,r]=ourstats(x) % ourstats多输入输出参数示例 ourstats多输入输出参数示例 % 该函数计算处理矩阵,得到相应的均值,标准差和矩阵的秩 [m,n]=size(x); if m==1 m=n; end % Average avg=sum(x)/m; % Sandad deviation stdev=sqrt(sum(x.^2)/sqrt(sum(x.^2)/m-avg.^2); % Rank r=rank(x);
函数文件(相当于C 函数文件(相当于C语言的子函数)
函数文件供主程序文件调用,必须指定函数名和 输入输出参数,并由主程序文件中语句序列给出 一系列操作,从而生成所需数据 函数文件格式一般包括以下部分: (1)函数定义行:表明该m文件包含一个函数, )函数定义行:表明该m 函数名, 且为其定义函数名 且为其定义函数名,输入参数和输出参数 function y=mean(x) y=mean( (2)帮助信息:处在文件中的第二行,应该反 映该m 映该m文件概括性信息 %求平均值
提供的自动断点
Stop if Error Stop if Warning Stop if NaN or Inf Stop if All Errors
自动断点可以在程序中设置,当程序运行过程中发生了错误 或警告,则程序运行中断,进如调试状态
保留变量实例
function y=persistent_example(x) % PERSISTENT_EXAMPLE 保留变量使用示例 for i=1:x y=myfun; end function y=myfun % 子函数 % persistent关键字的使用 persistent关键字的使用 persistent count; % count记录函数调用的次数 count记录函数调用的次数 if (isempty(count)) count=1; else count=count+1; end str=sprintf('第%d次调用该函数',count); str=sprintf('第%d次调用该函数',count); disp(str); y=count;
子函数应用例1 子函数应用例1 function[avg,med]=newstats(u) % NEWSTATS计算均值和中间值 NEWSTATS计算均值和中间值 n=length(u); avg=mean(u,n); avg=mean(u,n); med=median(u,n); med=median(u,n); function a=mean(v,n) % 计算平均值 a=sum(v)/n; function m=median(v,n) % 计算中间值 w=sort(v); %从小到大排序 %从小到大排序 if rem(n,2)==1 m=w((n+1)/2); else m=(w(n/2)+w(n/2+1))/2; end % 主函数 % 调用子函数 % 调用子函数 % 子函数 % 子函数
(2)M文件模式
将MATLAB语句构成的程序存储成以m为扩展名的 MATLAB语句构成的程序存储成以m 文件,然后再执行该程序文件,这种工作模式 称为程序文件模式.
M语言文件可以分为主程序文件和函数文件 一个M语言文件就是由若干MATLAB的命令组合在一 起构成的. M语言文件是标准的纯文本格式的文件,其文件扩 展名为.m. MATLAB提供了meditor编辑器编辑M文件 注意: (1)不可用汉字命名(若用汉字命名虽然可以打开M文 件,但是编译运行时会出错); (2)文件名不可与MATLAB内置函数 重名; (3)文件名不可以以数字命名.
M文件及程序调试
本章详细讲解利用M 本章详细讲解利用M语言进行编程的方法 讲述的主要内容: 主程序文件 函数文件 M文件的调试
MATLAB的工作模式 的工作模式
(1)指令驱动模式
即在MATLABM命令行窗口下用户输入单行指令时, 即在MATLABM命令行窗口下用户输入单行指令时, MATLAB立即处理这条指令,并显示结果,这就 MATLAB立即处理这条指令,并显示结果,这就 是MATLAB命令行方式. MATLAB命令行方式. 缺点:命令行方式程序可读性差,而且不能存 缺点:命令行方式程序可读性差,而且不能存 储,当处理复杂问题和大量数据时很不方便. 储,当处理复杂问题和大量数据时很不方便.
子函数:相当于C 子函数:相当于C语言中函数的递归调用
在函数文件中可以包含多个函数,其中第一个函数称为主函数, 在函数文件中可以包含多个函数,其中第一个函数称为主函数, 其函数名与文件名相同, 函数文件中的其他函数称为子函数, 其函数名与文件名相同,在M函数文件中的其他函数称为子函数, 它只能由这一函数文件中的主函数或其他子函数引用
局部变量和全局变量
全局变量:在函数之外定义的变量 可以为本文件中其他函数所共用 MATLAB将全局变量保存在特殊的工作空间进行统 MATLAB将全局变量保存在特殊的工作空间进行统 一维护,管理 将变量声明为全局变量的方法 在使用变量前,用关键字global声明 在使用变量前,用关键字global声明 例:声明全局变量XY 例:声明全局变量XY >> global XY >> whos Name Size Bytes Class XY 0x0 0 double array (global) Grand total is 0 elements using 0 bytes
M文件调试
M文件的调试
可以在文件编辑器中进行
M语言的文件编辑器不仅仅是一个文件编辑器,还是 一个可视化的调试开发环境
可以在命令行中结合具体的命令进行
M文件调试
应用程序的错误
语法错误
包括词法或者文法的错误
运行时的错误
指程序运行过程中得到的结果不是用户需要的结果
程序的调试是在程序无法得到正确结果时进行程 序修正的唯一手段
局部变量和全局变量
使用global关键字创建全局变量时有三种情况 使用global关键字创建全局变量时有三种情况
(1)若声明为全局的变量在当前空间和全局空间都 不存在,则创建一个新的变量,然后为这个变量 赋值为空数组,该变量同时存在于局部工作空间 和全局工作空间 (2)若声明为全局的变量已经存在与全局空间中, 则不会在全局工作空间创建新的变量,其数值同 时赋值给局部工作空间中的变量 (3)若声明为全局的变量存在于局部工作空间中, 而全局工作空间不存在,则系统会提示一个警告 信息,同时将局部的变量" 信息,同时将局部的变量"挪"到全局工作空间 中
主程序文件调用y=mean(x)的方法 主程序文件调用y=mean(x)的方法
clear; A=[1,2;3,4] B=mean(A) help mean 则在命令窗显示mean函数注释的帮 则在命令窗显示mean函数注释的帮 助信息
函数文件例2 函数文件例2:比较两个数大小
function nummax(a,b) if(a<=0|b<=0) disp('input error'); elseif a>b fprintf('the large number is %f',a); elseif a<b fprintf('the large number is %f',b); else fprintf('%f=%f',a,b); end
全局变量和局部变量实例
函数文件: function y=add3(x) global c d;
%切记:声明两个或两个以上全局变量时, 变量之间用空格隔开,不可用逗号隔开
主程序文件: clear; global c d; c=0; d=0; a=5; b=add3(a); c=c+1 d=d+1
y=x+3; c=x; d=y;
保留变量
>> persistent_example(1) 第1次调用该函数 ans = 1 >> persistent_example(3) 第2次调用该函数 第3次调用该函数 第4次调用该函数 ans = 4
在MATLAB命令行中键入指令: >> clear all 则所有的变量都会被清除 >> persistent_example(3) 第1次调用该函数 第2次调用该函数 第3次调用该函数 ans = 3
主程序文件(脚本文件) 主程序文件(脚本文件)
相当于C 相当于C语言的主函数 主程序文件没有输入参数和输出参数. 执行主程序文件时,文件中的指令或者命令 按照出现在脚本文件中的顺序依次执行. 主程序文件主要由注释行和代码行组成:
M文件的注释行需要使用%,定义符注释定义符 仅能影响一行代码 程序执行的结果将显示于命令窗中
M文件是一种解释型语言,只有在运行过程中才能发现 应用程序的错误
M文件调试
M语言文件编辑器提供Breakpoints菜单进行程序调试 语言文件编辑器提供Breakpoints菜单进行程序调试
M文件调试
Breakpoints菜单中的命令用来设置各种断点,只有 Breakpoints菜单中的命令用来设置各种断点,只有 设置了断点的应用程序才能进行调试
4.5000
2 >> [a,s]=ourstats(A) a = 2.5000 3.5000 s = 1.5000 1.5000
4.5000 1.5000
调用该函数时,将输出参数 依次写在一个向量中, 若输出参数的个数与函数定 义的输出参数个数不一致时, 将计算得到的前几个输出参数 作为返回值, 若输出参数的个数等于指定 的输出参数个数时,计算结果 依次赋值给不同的变量.
保留变量
这类变量在MATLAB中被声明为persistent 这类变量在MATLAB中被声明为persistent 这类变量在函数退出时不被释放,当函数再一次 被调用时,变量保留上次退出时的值 保留变量的特征 (1)变量仅能在声明变量的函数内使用,其他 函数不能直接使用保留变量 (2)函数执行退出后,MATLAB不清除保留变量 )函数执行退出后,MATLAB不清除保留变量 占用的内存 (3)当函数被清除或者重新编辑后,保留的变 量被清除