1.5　M文件与编程

1.5.1　M文件编辑/调试器窗口

在默认状态下，M文件编辑/调试器（Editor/Debugger）窗口不随MATLAB界面的出现而启动。当需要编写M文件时，在主界面的主页上单击“新建脚本”按钮，即可启动该窗口。如图1-17所示。

图1-17　M文件编辑/调试器窗口

　　M文件编辑/调试器的菜单与工具栏请参考“帮助”系统。

1.5.2　M文件

M文件是由MATLAB语句（命令或函数）构成的ASCII码文本文件，文件名必须以“.m”为扩展名。M文件通过M文件编辑/调试器生成。在命令行窗口调用M文件，可实现一次执行多条MATLAB语句的功能。M文件有以下两种形式。

1.M脚本文件

脚本文件是MATLAB命令或函数的组合，没有输入输出参数，执行脚本文件只需在命令行窗口中键入文件名并按回车键，或在M文件编辑/调试器窗口激活状态下直接按“运行”按钮或按“F5”键。

当用户要运行的指令较多时，可以直接从键盘上逐行输入指令，但这样做显得很麻烦，而命令文件则可以较好地解决这一问题。用户可以将一组相关命令编辑在同一个ASCII码命令中，运行时只需输入文件名，MATLAB就会自动按顺序执行文件中的命令。这类似于批处理文件。命令文件中的语句可以访问MATLAB工作区中的所有数据。在运行的过程中所产生的变量均是全局变量。这些变量一旦生成，就一直保存在内存空间中，除非用户将它们清除（如clear命令）。

如求数1,2,3,4,…,100的和。

在编辑器中写出程序如下：

s=0;

for n=1:100

s=s+n;

end

s

保存为exm0101（这是文件名），然后在命令行窗口中执行，即输入文件名：

>>exm0101

s=5050%这是程序运行的结果

2.M函数文件

M函数文件是另一种形式的M文件，可以有输入参数和返回输出参数，函数在自己的工作区中操作局部变量，它的第一句可执行语句是以function引导的定义语句。在函数文件中的变量都是局部变量，它们在函数执行过程中驻留在内存中，在函数执行结束时自动消失。函数文件不单单具有命令文件的功能，更重要的是它提供了与其他MATLAB函数和程序的接口，因此功能更强大。

新建M函数文件，只需在主界面的主页上点击“新建”按钮，选择“函数”选项，即可打开含有function引导的定义语句的M文件编辑窗口，如图1-18所示。

图1-18　M函数编辑/调试器窗口

MATLAB的M函数文件的组成：文件第一行是函数定义行，格式为：

function　\[返回参数1,参数2,…\]= 函数名（输入参数1,参数2,…）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　函数体

end

注意:第一行的有无，是区分命令文件与函数文件的重要标志；函数体包含所有函数程序代码，是函数的主体部分；函数文件保存的文件名应与用户定义的函数名一致。在命令行窗口中以固定格式调用函数。

例如，定义函数f(x,y)=x3+y3-3xy,并计算f(2,3)。

在编辑器中写出如下程序：

function f=exm0102(x,y)　　　　　　　　　　　%函数名为exm0102,返回值为f

f=x.^3+y.^3-3*x.*y;%这是函数主体

end

保存为exm0102(这是文件名,与函数名一致)，然后在命令行窗口中输入

>> exm0102(2,3)

ans =17%这是程序运行的结果

1.5.3　控制语句的编程

1.循环语句

MATLAB提供了两种循环方式：for…end循环和while…end循环。

1）for循环语句（计数循环方式），其调用格式如下：

for循环变量=初值：步长：终值

　　　　循环体

end

执行过程：将初值赋给循环变量，执行循环体；执行完一次循环之后，循环变量自增一个步长的值，然后再判断循环变量的值是否介于初值和终值之间，如果满足仍然执行循环体，直至不满足为止。

例如，利用for循环语句构造K=4阶希尔伯特矩阵A（即A矩阵的（m,n）元等于1/（m+n-1））的程序如下：

K=4;%定义矩阵的阶数K

for m=1:K%外层循环，循环变量是矩阵的行数m

　　for n=1:K%内层循环，循环变量是矩阵的列数n

　　　　　A(m,n)=1/(m+n-1);%循环体语句

　　end

end

format rat %有理格式输出

A

输出结果：

A =　1　　　　　　　1/2　　　　　　1/3　　　　　　1/4

　　　 1/2　　　　　　1/3　　　　　　1/4　　　　　　1/5

　　　 1/3　　　　　　1/4　　　　　　1/5　　　　　　1/6

　　　 1/4　　　　　　1/5　　　　　　1/6　　　　　　1/7

当然，MATLAB中已有专门的函数hilb(K)生成希尔伯特矩阵了，因此直接调用：

A=hilb(4) ;%生成4阶希尔伯特矩阵A

能达到程序的同样目的。

2）while循环语句（条件循环方式），其一般调用格式为：

while表达式

　　循环体

end

其执行过程为：若表达式的值为真，则执行循环体语句，执行后再判断表达式的值是否为真，直到表达式的值为假时跳出循环。

while语句一般用于事先不能确定循环次数的情况。例如，求1+11+2+11+2+3+…，程序如下：

k=0;s=0;d=inf;S=0;　　　　　　%变量赋初值

while d>0.001%循环开始，判定表达式“d>0.001”的真值

　　　k=k+1;%循环体

　　　s=s+k;

　　　d=1/s;

　　　S=S+d;

end%循环结束

N=k;

2.条件控制语句

1）if…else…end语句，其调用格式如下：

if表达式

　　语句体1；

else

　　语句体2；

end

其执行过程为：当表达式的值为真时，执行语句体1，否则执行语句体2；语句体1或语句体2执行后，再执行if语句的后继语句。

用if…else…end语句编写分段函数y(x)=x,x exm0103(\[-2,0.5,2\])

输出x=-2,0.5,2时的函数值：

ans =

　　-2.0000　　0.1250　　0.3679

2）switch分支结构语句，其调用格式如下：

switch表达式

　　　case表达式1

　　　　　　语句体1

　　　case表达式2

　　　　　　语句体2

　　　　　　…

　　　case表达式m

　　　　　　语句体m

　　　otherwise

　　　　　　语句体m+1

end

其执行过程为：控制表达式的值与每一个case后面表达式的值比较，若与第k（k的取值为1~m）个case后面的表达式k的值相等，就执行语句体k；若都不相同，则执行otherwise下的语句体m+1。

以下是将百分制的学生成绩按满分、优秀、良好、及格与不及格五档次进行分类，应用switch分支结构语句实现的算法程序。

clear all;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　%清除所有变量

for k=1:10%成绩分组

　　　a(k)={89+k};b(k)={79+k};c(k)={69+k};d(k)={59+k};

end;

c=\[d,c\];%成绩分组在60~79之间

A=cell(3,5);%定义元胞数组

A(1,:)={'Jack','Marry','Peter','Rose','Tom'};%学生姓名

A(2,:)={72,83,56,94,100};%学生成绩

%%以下是多分支选择结构%%

for k=1:5

　　switch A{2,k}%读取学生成绩并与case比较

　　case 100%成绩100分

　　　r='满分';

　　case a%成绩90~99之间

　　　r='优秀';

　　case b%成绩80~89之间

　　　r='良好';　

　　case c%成绩60~79之间

　　　r='及格';　

　　otherwise%成绩0~59之间

　　　r='不及格';　

　　end

A(3,k)={r};%记录每位学生成绩分档结果

end

A%输出学生成绩分档结果

程序输出结果：

A =

　'Jack'　　'Marry'　'Peter'　'Rose'　　'Tom'

　\[　72\]　　\[　 83\]　　\[　 56\]　　\[　94\]　　\[100\]

　'及格'　　　'良好'　 '不及格'　'优秀'　　'满分'

3）其他流程控制语句。包括continue语句、break语句和return语句。

①continue语句用于for循环和while循环，其作用就是终止一次循环的执行，跳过循环体中所有剩余的未被执行的语句，去执行下一次循环。

②break语句也常用于for循环和while循环，其作用就是终止当前循环的执行，跳出循环体，去执行循环体外的下一行语句。

③return语句用于终止当前的命令序列，并返回到调用的函数或键盘，也用于终止keyboard方式。