數(shù)學(xué)建模軟件-實(shí)驗(yàn)教程

編程入門編程簡(jiǎn)介作為一種廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算的工具 ，不僅具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算、矩陣運(yùn)算能力和豐富的繪圖功能，同時(shí)也具有和C、FORTRAN等高級(jí)語(yǔ)言一樣進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。利用

的程序控制功能，可以將有關(guān)命令編成程序在一個(gè)文件中（M

文件），然后在命令窗口中運(yùn)行該文件，就會(huì)自動(dòng)依次執(zhí)行文件中的命令，直到全部命令執(zhí)行完畢。在程序設(shè)計(jì)中，要充分利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提高編程效率。用

語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱為

M

文件。M

文件以.m

為擴(kuò)展名。M文件是由若干 命令組合在一起構(gòu)成的，它可以完成某些操作，也可以實(shí)現(xiàn)某種算法。事實(shí)上，

提供的 函數(shù)以及各種工具箱，都是利用 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的M

文件。用戶也可以結(jié)合自己的工作需要，開(kāi)發(fā)自己的程序或工具箱。M

文件根據(jù)調(diào)用方式的不同可以分為兩類：Script： 文件/命令文件Function：函數(shù)文件M

文件M

文件的建立與打開(kāi)M文件是一個(gè)文本文件，可以用任何文本編輯器來(lái)建立和編輯，通常使用

自帶的

M

文件編輯器。新建一個(gè)M

文件菜單操作(File

→

New

→

M-File

)命令操作(edit

M文件名)命令按鈕(快捷鍵)打開(kāi)已有的M

文件菜單操作

(

File

→

Open

)命令操作(edit

M文件名)命令按鈕

(

快捷鍵

)雙擊M

文件c

5

(

f

32)9新建一個(gè)M

文件f2cs.m，內(nèi)容如下：例：編寫(xiě)一個(gè) 文件將華氏溫度轉(zhuǎn)化為攝氏溫度文件舉例clear;

%清除當(dāng)前工作空間中的變量f=input('Please

input

Fahrenheit

temperature:');c=5*(f-32)/9;fprintf('The

centigrade

temperature

is

%g\n',c);在命令窗口中輸入f2cs，即可執(zhí)行該M文件。文件運(yùn)行后，文件中所產(chǎn)生的所有變量都駐留在當(dāng)前工作空間，可以用whos

查看。關(guān)系運(yùn)算<小于<=小于等于>大于>=大于等于==等于~=不等于比較大小，如果結(jié)論是真則返回1

，否則返回0注意==與=的區(qū)別關(guān)系操作符能用來(lái)比較兩個(gè)同樣大小的數(shù)組，或用來(lái)比較一個(gè)數(shù)組和一個(gè)標(biāo)量，在后一種情況，標(biāo)量和數(shù)組中的每一個(gè)元素相比較，比較結(jié)果與數(shù)組大小一樣。關(guān)系運(yùn)算符關(guān)系運(yùn)算舉例例：>>2+2==4>>

2>3>>

A=[135;206];>>

B=[3>>

A>=B10;246];>>

x=[5

0;

4

2];>>

x<4&與(Elementwise

AND)|或(Elementwise

OR)~非xor(x,y)異或邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算符&&與(Short-circuit

AND)||或(Short-circuit

OR)A

&

B

等價(jià)于and(A,B)A

|

B

等價(jià)于or(A,B)~

A

等價(jià)于not(A)運(yùn)算對(duì)象與或非異或ABA&BA|B~AXor(A,B)000010010111100101111100邏輯運(yùn)算表all(x)如果向量X

中所有元素都非零，則返回1，否則返回0若x

為矩陣，則any

和all

按列運(yùn)算，返回一個(gè)0-1

向量邏輯運(yùn)算相關(guān)函數(shù)any(x)如果向量X

中存在非零元素，則返回1，否則返回0isfinite元素為有限值，返回真值1isinf元素為無(wú)窮大，返回真值1isnan元素為不定值，返回真值1isreal參量無(wú)虛部，返回真值1isstr參量為一個(gè)字符串，返回真值1isempty參量為空，返回真值1一些測(cè)試函數(shù)括號(hào)高低冪，點(diǎn)冪正號(hào)，負(fù)號(hào)，邏輯非乘，除，點(diǎn)乘，點(diǎn)除加，減冒號(hào)運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算&|&&||運(yùn)算優(yōu)先級(jí)程序控制結(jié)構(gòu)有三種：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。任何復(fù)雜的程序都由這三種基本結(jié)構(gòu)組成。順序結(jié)構(gòu)按排列順序依次執(zhí)行各條語(yǔ)句，直到程序的最后。這是最簡(jiǎn)單的一種程序結(jié)構(gòu)，一般涉及數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)據(jù)的計(jì)算或處理等。M文件控制流數(shù)據(jù)的輸入：inputA=input(提示信息)其中提示信息為字符串，該命令要求用戶輸入A

的值(可以是數(shù)或字符串)例：A=input('Please

input

A:')如果是輸入字符串，也可以使用下面的方法數(shù)據(jù)輸入inputA=input(提示信息,'s')注：此時(shí)輸入的字符串不要加單引號(hào)！例：name=input('What''s

your

name?','s')disp(X)輸出變量X

的值，可以是數(shù)值矩陣或字符串>>

B=[1

2

3;

4

5

6;

7

8

9];>>

disp(B)數(shù)據(jù)輸出disp數(shù)據(jù)的輸出：disp>>

A=' o,Tom

!';>>

disp(A)例：數(shù)據(jù)輸出fprintffprintf(fid,format,variables)數(shù)據(jù)的輸出：fprintf按指定的格式將變量的值輸出到指定的文件fid

為文件句柄，若缺省，則將變量的值輸出到屏幕上format

用來(lái)指定數(shù)據(jù)輸出時(shí)采用的格式，常見(jiàn)的有%e

(采用科學(xué)計(jì)算形式)%f

(采用浮點(diǎn)數(shù)形式)%g

(由系統(tǒng)自動(dòng)選取上述兩種格式之一)%s

(輸出字符串)format

中還可以使用一些特殊格式，如：\n

(

換行

)

\t

(

制表符

)

\b

(

退格

)

\\

(

反斜桿

)

%%

(

百分號(hào)

)數(shù)據(jù)輸出fprintf>>

a=' o';

b=2.4;

c=100*pi;>>

fprintf('a=%s,b=%f,c=%e\n',a,b,c)例：format

中的輸出格式要與輸出變量一一對(duì)應(yīng)可以沒(méi)有輸出變量>>

fprintf('

Today

is

Monday\n')例：pause程序的暫停：pausepause

或pause(n)若想強(qiáng)行終止程序的運(yùn)行，可以使用Ctrl+c其中n

是延遲時(shí)間，以秒為單位；若缺省，則將暫停程序，直到用戶按任意鍵后繼續(xù)pause

off

程序中所有pause

的作用pause

on

打開(kāi)pause

的作用選擇結(jié)構(gòu)是根據(jù)給定的條件成立或不成立，分別執(zhí)行不同的語(yǔ)句。

用于實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的語(yǔ)句有

if

語(yǔ)句和switch

語(yǔ)句。選擇結(jié)構(gòu)單分支結(jié)構(gòu)if

expression

（條件）statements

（語(yǔ)句組）end雙分支結(jié)構(gòu)if

條件語(yǔ)句if

expression

（條件）statements1（語(yǔ)句組1）elsestatements2（語(yǔ)句組2）end多分支結(jié)構(gòu)if

expression1

（條件1）statements1（語(yǔ)句組1）

elseif

expression2

（條件2）statements2（語(yǔ)句組2）...

...elseif

expressionm

（條件m）statementsm（語(yǔ)句組m）elsestatements（語(yǔ)句組）endif

條件語(yǔ)句if

語(yǔ)句舉例數(shù)論中的一個(gè)有趣問(wèn)題：任取一個(gè)正整數(shù)，如果是偶數(shù)，用2除，如果是奇數(shù)，用

3乘再加1，反復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到所得到的數(shù)為1。問(wèn)：是否存在使該過(guò)程永不中止的整數(shù)？(exp01.m)while

1n=input('Please

enter

n(nonpositive

quit):');m=n;if

n<=0,

break;

endwhile

n>1if

rem(n,2)==0n=n/2;elsen=3*n+1;endfprintf('\n

n=%d',n);endfprintf('\n

%d

is

not

we

need!

continue

...

\n‘,m);endif

語(yǔ)句舉例根據(jù)表達(dá)式的不同取值，分別執(zhí)行不同的語(yǔ)句。switch

expression

（表達(dá)式）case

value1

（表達(dá)式1）statement1（語(yǔ)句組1）case

value2

（表達(dá)式2）statement2（語(yǔ)句組2）...

...case

valuem

（表達(dá)式m）statementm（語(yǔ)句組m）otherwisestatement

（語(yǔ)句組）endswitch

語(yǔ)句首先計(jì)算expression

的值，然后將它依次與各個(gè)case

指令后的檢測(cè)值進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果為真時(shí)，就執(zhí)行相應(yīng)的語(yǔ)句組，然后跳出switch

結(jié)構(gòu)。如果所有的比較結(jié)果都為假，則執(zhí)行otherwise

后面的語(yǔ)句組，然后跳出switch

結(jié)構(gòu)。otherwise

指令可以不出現(xiàn)。switch

后面的表達(dá)式expression

的值可以是一個(gè)標(biāo)量或字符串。switch

語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)是按照給定的條件，重復(fù)執(zhí)行指定的語(yǔ)句。用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)句有for

語(yǔ)句和while語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)for

variable=expressionstatement（循環(huán)體）end循環(huán)變量表達(dá)式expression

可以是行向量，也可以是矩陣?yán)?/p>

已知

y

1

1

1

1

，當(dāng)

n=100時(shí)，求

y的值3

5 2n

1for

循環(huán)clear;

y=0;

n=100;for

k=1:ny=y+1/(2*k-1);end循環(huán)語(yǔ)句可以嵌套使用不能在for

循環(huán)體內(nèi)改變循環(huán)變量的值為了提高代碼的運(yùn)行效率，應(yīng)盡可能提高代碼的向量化程度，避免for

循環(huán)的使用如果預(yù)先就知道循環(huán)的次數(shù)，則可以采用for

循環(huán)；否則，如果預(yù)先無(wú)法確定循環(huán)的次數(shù)，則可以使用

while

循環(huán)。while

循環(huán)while

expression

（條件）statement（循環(huán)體）end計(jì)算中eps

值(exp02.m)while

循環(huán)舉例num=0;

EPS=1;while

(1+EPS)>1EPS=EPS/2;num=num+1;end這個(gè)例子給出了計(jì)算

eps

的 法。這里 用大寫(xiě)

EPS，因此系統(tǒng)中

eps

的值不會(huì)被覆蓋。當(dāng)

EPS=eps

時(shí)，條件仍成立；而當(dāng)

EPS=eps/2

時(shí)，條件為假，退出循環(huán)，所以最后應(yīng)有

EPS=eps/2。num

用來(lái)記錄循環(huán)次數(shù)。break

和continuebreak

語(yǔ)句用于終止循環(huán)的執(zhí)行，即跳出最內(nèi)層循環(huán)continue

語(yǔ)句用于結(jié)束本次循環(huán)，進(jìn)行