1.3 MATLAB程序設計

M文件程序控制語句通常包括順序語句、循環語句、選擇語句和交互語句等.雖然MATLAB不像C、Fortran等高級語言那樣具有豐富的控制語句，但是MATLAB自身強大的函數功能彌補了這種不足，使用戶在編寫M文件時并不感覺困難.

1.3.1 順序語句

順序語句是最簡單的控制語句，就是按照順序從頭至尾地執行程序中的各條語句.順序語句一般不包含其他子語句或控制語句.

例1-18 一個僅由順序語句構成的M文件.

解 MATLAB命令為：

運行結果為：

1.3.2 循環語句

在實際過程中經常會遇到一些需要有規律地重復進行運算的問題，此時，就需要重復執行某些語句，這樣就需要用循環語句進行控制.在循環語句中，被重復執行的語句稱為循環體，每個循環語句通常都包含循環條件，以判斷循環是否繼續進行下去.MATLAB提供了兩種循環方式：for循環和while循環.

1.for循環語句

for循環語句使用起來較為靈活，一般用于循環次數已經確定的情況，它的循環判斷條件通常是對循環次數的判斷.for語句的調用格式為：

其中，表達式1為循環初值，表達式2為循環步長，表達式3為循環終值.如果省略表達式2，則默認步長為1.對于正的步長，當i的值大于表達式3的值時，將結束循環；對于負的步長，當i的值小于表達式3的值時，將結束循環.for語句允許嵌套使用，一個for關鍵字必須和一個end關鍵字相匹配.

例1-19 用for循環語句生成1～n的乘法表.

解 MATLAB命令為：

運行結果為：

在for循環語句中通常需要注意以下事項：

1）for語句一定要有end關鍵字作為結束標志，否則以下的語句將被認為包含在for循環體內.

2）循環體中每個語句結尾處一般用分號“;”結束，以避免中間運算過程的輸出.如果需要查看中間結果，則可以去掉相應語句后面的分號.

3）如果循環語句為多重嵌套，則最好將語句寫成階梯狀，這樣有助于查看各層的嵌套情況.

4）不能在for循環體內強制對循環變量進行賦值來終止循環的運行.例如：

2.while循環語句

與for循環語句相比，while循環語句一般用于不能確定循環次數的情況.它的判斷控制可以是一個邏輯判斷語句，因此它的應用更加靈活.

while循環語句的調用格式為：

當邏輯表達式的值為真時，執行循環體語句；當邏輯表達式的值為假時，終止該循環.當邏輯表達式的計算對象為矩陣時，只有當矩陣中所有元素均為真時，才執行循環體.當表達式為空矩陣時，不執行循環體中的任何語句.為了簡單起見，通常可以用函數all和any等把矩陣表達式轉換成標量.在while循環語句中，可以用break語句退出循環.

例1-20 尋找階乘超過1010的最小整數.

解 MATLAB命令為：

運行結果為：

1.3.3 選擇語句

在一些復雜的運算中，通常需要根據特定的條件來確定進行何種計算，為此MATLAB提供了if語句和switch語句，用于根據條件選擇相應的計算語句.

1.if語句

if語句根據邏輯表達式的值來確定是否執行選擇語句體.if語句的調用格式如下：

當執行if語句時，首先判斷邏輯表達式1的值，當邏輯表達式1的值為真時，執行選擇語句體1，執行完選擇語句體1后，跳出該選擇語句體繼續執行end后面的語句；當邏輯表達式1的值為假時，跳過選擇語句體1繼續判斷邏輯表達式2的值；當邏輯表達式2的值為真時，執行選擇語句體2，執行完選擇語句體2后跳出選擇語句體結構.如此進行，當if和elseif后的所有表達式的值都為假時，執行語句體else.

例1-21 編寫一個函數文件，計算分段函數的數值：

解 MATLAB命令為：

1）建立M函數文件li21.m：

2）調用M函數文件計算f（0.2），f（2），f（30），f（10π）：

運行結果為：

2.switch語句

switch語句和if語句類似.switch語句根據變量或表達式的取值不同分別執行不同的命令.該語句的調用格式如下：

當表達式的值為1時，轉到語句體1；當表達式的值為2時，執行語句體2；當表達式的值不為關鍵字case所列的值時，執行語句體otherwise.

例1-22 編寫一個函數文件，根據不同的輸入值給出不同的顯示信息.

解 MATLAB命令為：

將文件保存為li22.

運行結果為：

1.3.4 交互語句

在很多程序設計語言中，經常會遇到輸入輸出控制、提前終止循環、跳出子程序、顯示出錯信息等.此時就要用到交互語句來控制程序的進行.

1.輸入輸出控制語句

輸入輸出語句包括用戶輸入提示信息語句（input）和請求鍵盤輸入語句（keyboard）.

1）input用來提示用戶從鍵盤輸入數據、字符串或表達式，并接收輸入值.其調用格式如下：

●a=input（’prompt’）在屏幕上顯示提示信息prompt，等待用戶的輸入，輸入的數值賦給變量a.

●b=input（’prompt’，’s’）返回的字符串作為文本變量而不是變量名或數值.

如果沒有輸入任何字符，只是按回車鍵，input將返回一個空矩陣.在提示信息的文本字符串中可能包含“n”字符.“n”表示換行輸出，它允許用戶的提示字符串顯示為多行輸出.2）keyboard是在M文件中請求鍵盤輸入命令.其調用格式如下：

keyboard 該命令被放置在M文件中時，將停止文件的繼續執行并將控制權傳給鍵盤.

通過在提示符前顯示K來表示一種特殊狀態.在M文件中使用該命令，對程序的調試及在程序運行中修改變量都很方便.

為了終止keyboard模式，可以輸入命令return，然后按回車鍵.

2.等待用戶響應命令pause

pause命令用于暫時中止程序的運行.當程序運行此命令時，將暫時中止，然后等待用戶按任意鍵繼續運行.該命令在程序的調試過程和用戶需要查詢中間結果時十分有用，該命令的調用格式如下：

●pause 此命令將導致M文件停止運行，等待用戶按任意鍵繼續運行.

●pause（n） 在繼續運行前中止執行程序n秒，這里n可以是任意實數.時鐘的精度是由MATLAB的工作平臺所決定的，絕大多數工作平臺都支持0.01秒的時間間隔.

●pause on 允許后續的pause命令中止程序的運行.

●pause off 保證后續的任何pause或pause（n）語句都不中止程序的運行.

3.中斷命令break

break命令通常用在循環語句或條件語句中.通過使用break命令，可以不必等待循環的自然結束，而是根據循環的終止條件來跳出循環.

例1-23 編寫一個函數文件，計算雞兔同籠問題，即輸入個數和腳數，求解雞兔各有多少.

解 MATLAB命令為：

運行結果為：

4.continue命令

continue命令經常與for或while循環語句一起使用，作用是結束本次循環，即跳過循環體中下面尚未執行的語句，接著進行下一次循環.該命令的調用格式如下：

continue結束本次循環進入下一次循環.

5.return命令

return命令能夠使當前的函數正常退出.這個語句經常用于函數的末尾，以正常結束函數的運行.當然，該函數也經常用于其他地方，首先對特定條件進行判斷，然后根據需要，調用該語句終止當前運行，并返回.

6.error語句

在進行程序設計時，很多情況下會出現錯誤，此時如果能夠及時把錯誤顯示出來，則用戶將能夠根據錯誤信息找到錯誤的根源.MATLAB提供的error語句就是用于完成這類功能的.該語句的調用格式如下：

●error（’message’） 顯示錯誤信息，并將控制權交給鍵盤.提示的錯誤信息是字符串message的內容.如果message是空的字符串，則error命令將不起作用.

●error（’message’，A1，A2，…，An） 顯示的錯誤信息字符串中包含有格式化字符，例如，用于MATLABsprintf函數中的特殊字符.在提示信息中，每一個轉化字符被轉換成參數表中的A1，A2，…，An.

●error（’errID’，____） 包含此異常中的錯誤標識符。此標識符可用于區分錯誤，它還允許你控制在MATLAB遇到錯誤時系統做何反應。可以包括先前語法中的任何輸入參數。

●error（errorStruct） 使用標量結構體中的字段拋出錯誤。

●error（correction，___） 為異常提供建議修復。可以包括先前語法中的任何輸入參數。

7.warning語句

warning語句的用法與error語句類似，與error不同的是，warning語句不會中斷程序的執行，僅給出警告信息.

8.echo語句

一般情況下，執行M文件時，在命令行窗口中看不到文件中的命令，但在某些情況下，需要查看M文件中命令的執行情況.為此需要將M文件中的所有命令在執行過程中顯示出來，此時可以使用echo語句.