MATLAB第二章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,第二章 MATLAB编程与作图,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,MATLAB,数学实验,第二章,MATLAB,编程与作图,第二章,MATLAB,编程与作图,2.1,程序设计,2.2,作图,2.3,在线帮助和文件管理,5/26/2026,2,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,循环语句,for,循环变量,=,初值,:,增量,:,终值,语句；,end,while,（,条件式）,语句；,end,分支语句,if,（,条件式）,语句,;end,if,（,条件式,1),语句,1;,elseif,（,条件式,2),语句,2;else,语句,;end,switch(,分支变量,)case(,值,1),语句,1;case(,值,2),语句,2;otherwise,语句,;end,其它：,pause,break,return,error,5/26/2026,3,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,方法一：,for,语句,s=0;for n=1:100,s=s+1/n/n;end,；,s,方法二：,while,语句,clear;s=0;n=1;while n1,EPS=EPS/2;,n=n+1;,end,EPS=,EPS,*2;,n,format,short,e,EPS,5/26/2026,6,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.3,：,M,脚本文件,clear,theta=-pi:0.01:pi;,rho(1,:)=2*sin(5*theta).2;,rho(2,:)=cos(10*theta).3;,rho(3,:)=sin(4*theta).2;,rho(4,:)=5*cos(5*theta).3;,for k=1:4,subplot(2,2,k),polar(theta,rho(k,:),end,5/26/2026,7,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,M,函数文件,function,输出变量,=,函数名,(,输入变量,),语句,;,例,2.4,M,函数必须给予输入参数值,M,函数在,edit,窗口编写，在,command,窗口调用,M,函数是以该函数的,磁盘文件主名调用,，而不是文件中的函数名称,M,函数中变量为局部变量,5/26/2026,8,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.4,%,一个简单的,M,函数文件，保存文件名,myfun.m,function s,i=,myfun(n,),%s=1+.+n,，,i=1*2*3*.*n,s=0;i=1;,for k=1:n,s=,s+k,;,i=i*k;,end,5/26/2026,9,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.5,%,函数递归,function y=myfun2(n),%,计算阶乘,if n=1,y=1;,else,y=myfun2(n-1)*n;,end,5/26/2026,10,第二章 MATLAB编程与作图,%egg1,隔,1,天的蛋个数,%egg2,隔,2,天的蛋个数,%chicken1,过,n,天后母鸡个数,if n=1,egg1=1;,egg2=0;,chicken1=1;,elseif,n=2,egg1=1;,egg2=1;,chicken1=1;,elseif,n=3,egg1=1;,egg2=1;,chicken1=2;,else,e1,e2,chi=myegg(n-1);,egg1=chi;,egg2=e1;,chicken1=e2+chi;,end,例,2.6,：已知笼子有只母鸡，母鸡一天生一个鸡蛋，一个鸡蛋过,2,天后变成母鸡，问,n,天后笼子有多少只鸡和蛋？,function egg1,egg2,chicken1=,myegg(n,),5/26/2026,11,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,注释：,%,开头，对本行后面字符起作用，不参与运算。,对话：,input,，,disp,全程变量与局部变量,nargin,、,nargout,和,varargin,子函数和嵌套函数,提高速度,5/26/2026,12,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.7%input break continue,clear,while 1,n=input(,请输入一个能被,2,整除的正整数,n=);,if(n0)&(mod(n,2)=0),break,else,disp,(,输入有误,继续,.);,continue,end,end,disp,(,呵呵，输入正确,100,分,);,5/26/2026,13,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.8%,子函数,function,max,min,=,mypfun(x,),%,主函数,n=,length(x,);,max=mysubfun1(x,n);,min=mysubfun2(x);,function r=mysubfun1(x,n),%,子函数,1,x1=,sort(x,);,%,排序，默认从小到大排,r=x1(n);,function r=mysubfun2(x),%,子函数,2,x1=,sort(x,);,r=x1(1);,5/26/2026,14,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.9,子函数,function y=subfun(b),%,主函数,global a x,y=subfun1(a,x)+b;,function y1=subfun1(a,x),%,子函数,y1=a*x;,%,运行部分,global a x%workspace,中也要声明全局变量,a=5;x=2,x=,2,y=subfun(6),y=,16,5/26/2026,15,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,普通编程,function s=,f(m,),s=0;,for n=1:m,s=s+1/n/n;,end,向量化编程,function s=,f(m,),n=1:m;,s=sum(1./n.2);,尽量少用,for,语句,5/26/2026,16,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,例,2.10,编一,M,函数,对任意输入的向量,x,可计算分段函数值构成的向量。,分量方式,（方法一）,，慢,向量方式,（方法二、三）,快,数组预分配,y=,zeros(size(x,),5/26/2026,17,第二章 MATLAB编程与作图,例,2.10,（方法一：利用,for,语句）,function y=,myfun(x,),n=,length(x,);,for i=1:n,if,x(i,)1,y(i,)=x(i)2;,elseif,x(i,)1);,k2=,find(x,-1,k3=,find(x,1).*x.2+(x-1,5/26/2026,19,第二章 MATLAB编程与作图,2.1,程序设计,函数句柄,(handle),fname,=myfun4;,利用,feval,或者直接调用,特点：,在更大的范围内调用函数,提高函数调用的速度,使函数调用象使用变量一样方便、简单,Inline,函数,fun=,inline(expr,arg1,arg2,.),匿名函数,fun=(arg1,arg2,.),可直接使用工作空间中的变量,匿名函数与,inline,函数的区别,5/26/2026,20,第二章 MATLAB编程与作图,例 函数句柄的使用,A=fix(randn(1,8)*6),A=,1 -8 4 9 -4 5 7 -9,fun=myfun5,%,例,28,中的函数,fun=,myfun5,y=fun(A),%,直接调用,y=,1 -13 16 81 -5 25 49 -15,y=feval(fun,A),%,利用,feval,y=,1 -13 16 81 -5 25 49 -15,5/26/2026,21,第二章 MATLAB编程与作图,例 内联函数的使用,f=inline(x.2+2*x+1,x),f=,Inline function:,f(x,)=x.2+2*x+1,f(5),ans,=,36,y=feval(f,5),y=,36,A=1 2;3 4,A=,1 2,3 4,f(A,),ans,=,4 9,16 25,5/26/2026,22,第二章 MATLAB编程与作图,ff=inline(x.2+x.*y+y.2+1,x,y),ff=,Inline function:,ff(x,y,)=x.2+x.*y+y.2+1,ff(2,3),ans,=,20,z=feval(ff,2,3),z=,20,A=1 2;3 4;B=ones(2);,ff(A,B),ans=,4 8,14 22,5/26/2026,23,第二章 MATLAB编程与作图,myfun,=inline(v(1)2+v(2)+3,v),myfun,=,Inline function:,myfun(v,)=v(1)2+v(2)+3,myfun(2,3),ans,=,10,5/26/2026,24,第二章 MATLAB编程与作图,f=(x,n)x.2;n*x,f=,(x,n)x.2;n*x,f(1:4,5),ans,=,1 4 9 16,5 10 15 20,5/26/2026,25,第二章 MATLAB编程与作图,k=5;,ff=(x)x2+2*,x+k,%可以使用空间中的变量,k,ff=,(x)x2+2*,x+k,ff(5),ans,=,40,A=1 2;3 4,A=,1 2,3 4,ff(A,),ans,=,14 19,26 35,5/26/2026,26,第二章 MATLAB编程与作图,a=2;b=3;,f=(,x)a,*,x+b,;,f(5),%,可直接调用工作空间中的变量,ans,=,13,a=4;b=5;,f(5),ans,=,13,f=(,x)a,*,x+b,;,%,a,b,取值改变时需重新创建一次,f(5),ans,=,25,5/26/2026,27,第二章 MATLAB编程与作图,2.2,作图,曲线图,plot(x,y),以数据,(x(i),y(i),为节点的折线图,其中,x,y,为同长度的向量,plot(x1,y1,x2,y2,.),多组数据折线图,fplot(fun,a,b,),函数,fun,在区间,a,b,上的函数图,fun,可以是字符串表达式，匿名函数，内联函数，,M,函数文件等等,plot3(x,y,z),空间曲线图,其中,x,y,z,为同长度的向量,polar(theta,rho,),用极角,theta,和极径,rho,画出极坐标图形,图形导出到,word,线型与标记,P31,表,eg2_5,（,p32,）,曲线图,y,=,x,2,+4,x,-1,和,y,=|,x,|,0.2,sin(5,x,),5/26/2026,28,第二章 MATLAB编程与作图,x=0:0.1:2*pi;,y=sin(x);,plot(x,y),plot(x,y,ro),%,默认是蓝色曲线,x=0 1 2 5;y=4-2 1 2;,plot(x,y),fplot(x2+4*x+1,-15 15)%,函数用字符串表示,5/26/2026,29,第二章 MATLAB编程与作图,fplot(abs(x).0.2*sin(5*x),x.2+2*x-1,-10,10),%,字符串，数组,fplot(sin(1/x),-2,2,-1.2,1.2,r)%,观察震荡间断点,fplot(myfplot,0,2*pi,-1.2,1.2,r)%,函数用,M,函数表示,type myfplot,function Y=myfplot(x),Y(:,1)=sin(x);,Y(:,2)=cos(x);,Y(:,3)=0*x;,5/26/2026,30,第二章 MATLAB编程与作图,分别用,plot,及,fplot,绘以下函数的图形：,%,用,plot,x=-10:0.1:10;,y=atan(x).*(x=0)+abs(x).*(x=-5,plot(x,y),%,用,fplot,fplot(atan(x).*(x=0)+abs(x).*(x=-5&x0)+log(x.2-x+exp(1).*(x t=0:0.1:8*pi;,plot3(cos(t),sin(t),t)%,螺旋线,theta=0:0.1:2*pi;,polar(theta,1-cos(theta)%,心形线,polar(theta,sin(2*theta)%,四叶玫瑰线,5/26/2026,32,第二章 MATLAB编程与作图,2.2,作图,曲面图,x,y=,meshgrid(xa,ya,),当,xa,ya,分别为,m,维和,n,维行向量，得到,x,和,y,均为,n,行,m,列矩阵。,meshgrid,常用于生成,X-Y,平面上的网格数据。,mesh(x,y,z),绘制网面图，是最基本的曲面图形命令,其中,x,y,z,是同阶矩阵，表示曲面三维数据。,surf(x,y,z),绘制曲面图，与,mesh,用法类似。,5/26/2026,33,第二章 MATLAB编程与作图,Meshgrid,解释,xa,=6:8;ya=1:4;,x,y,=,meshgrid(xa,ya,),%,生成,X-Y,面上网格,z=x.2+y.2,%,计算,XY,面各格点的,z,轴高度,x y z,6 7 8 1 1 1 37 50 65,6 7 8 2 2 2 40 53 68,6 7 8 3 3 3 45 58 73,6 7 8 4 4 4 52 65 80,eg2_6(p34),二元函数图,z=x*exp(-x,2,-y,2,),5/26/2026,34,第二章 MATLAB编程与作图,例,eg2_6.m,clear all;close,xa,=-4:0.2:4;,ya,=,xa,;,x,y,=,meshgrid(xa,ya,);,z=x.*exp(-x.2-y.2);,mesh(x,y,z);pause,surf(x,y,z);pause,contour(x,y,z);pause,contour(x,y,z,0.1 0.2);pause,%,高度是,0.1,和,0.2,的等高线,5/26/2026,35,第二章 MATLAB编程与作图,clear,clc,close,all;,t=-1:0.1:1;,x,z,=,meshgrid(t,t,);,y1=sqrt1-x.2);%,作圆柱面,surf(x,y1,z),hold on,surf(x,-y1,z),xlabel(x),ylabel(y),zlabel(z,);,axis square,5/26/2026,36,第二章 MATLAB编程与作图,%,作球面图,close,phi=0:0.05:pi;,phi=,phi,;,thita,=0:0.5:2*pi;,x=,sin(phi,)*,cos(thita,);,y=,sin(phi,)*,sin(thita,);,z=,cos(phi,)*(0*thita+1);,surf(x,y,z,),axis square,5/26/2026,37,第二章 MATLAB编程与作图,clc,clear,close,t=0:0.1:2*pi;,%,作柱面图,z=0:2;,x=,cos(t,),y=,sin(t,),xx=(0*z+1)*x,yy,=(0*z+1)*y,zz,=z*(0*y+1),surf(xx,yy,zz,),hold on,surf(xx,zz,yy,),axis square,5/26/2026,38,第二章 MATLAB编程与作图,close,x=0:0.01:2;,X,Y,Z=cylinder(x.2);,%Z(:)=1;,surf(X,Y,Z,),axis square,5/26/2026,39,第二章 MATLAB编程与作图,隐函数绘图,MATLAB,提供了一个,ezplot,函数绘制隐函数图形,.,(1),对于函数,f=,f(x,),，,ezplot,函数的调用格式为：,ezplot(f,),：在默认区间,-2x2,绘制,f=,f(x,),的图形。,ezplot(f,a,b,),：在区间,axb,绘制,f=,f(x,),的图形,.,(2),对于隐函数,f=,f(x,y,),，,ezplot,函数的调用格式为：,ezplot(f,),：在默认区间,-2x2,和,-2y2,绘制,f(x,y,)=0,的图形。,ezplot(f,a,b,),：在区间,axb,和,ay b,绘制,f(x,y,)=0,的,图形。,5/26/2026,40,第二章 MATLAB编程与作图,ezplot(f,xmin,xmax,ymin,ymax,),：在指定区间绘制,f(x,y,)=0,的图形。,(3),对于参数方程,x=,x(t,),和,y=,y(t,),，,ezplot,函数的调用格式为：,ezplot(x,y,),：在默认区间,0t2,绘制,x=,x(t,),和,y=,y(t,),的 图形。,ezplot(x,y,tmin,tmax,),：在区间,tmin,t ezplot(x2-sin(x),0,6)%,显函数形式,ezplot(exp(y)+x,*y-exp(1),-6,6)%,隐函数作图,ezplot(2*(t-sin(t),2*(1-cos(t),0,6*pi)%,参数方程,摆线,5/26/2026,42,第二章 MATLAB编程与作图,x,y,z=meshgrid(-3:0.1:3);,fun=x.2+y.2+z.2-4;,%fun=(x.2+(9/4)*y.2+z.2-1).3-x.2.*z.3-(9/80)*y.2.*z.3;%,心形,isosurface(x,y,z,fun,0,fun);%,画,fun=0,的图形,axis equal;,axis off;,5/26/2026,43,第二章 MATLAB编程与作图,思考：,（,1,）,如何画出五角星？,（,2,）画隐函数图：,（,3,）请自学以下命令,:,colormap,brighten,camlight,lighting material,5/26/2026,44,第二章 MATLAB编程与作图,2.2,作图,图形说明和定制,title,标题说明；,xlabel,，,ylabel,，,zlabel,说明坐标轴,x,y,z;,hold on/hold off,保留,/,释放现有图形,axis(a,b,c,d),确定坐标轴范围,axb,cyd,axis(a,b,c,d,e,f),定制,3,维坐标轴范围,figureclose,开,关一个新图形窗口,subplot(m,n,k),将图形窗口分为,m*n,个子图,指向第,k,幅图legend(str1,str2,.),图例,eg2_7,空间曲线,5/26/2026,45,第二章 MATLAB编程与作图,2.2,作图,图形窗口菜单和工具栏,图形编辑,5/26/2026,46,第二章 MATLAB编程与作图,2.3,在线帮助和文件管理,在线帮助,help,help,子目录名,help,命令或函数,lookfor,关键字,type,M,文件主名,which,M,文件主名,5/26/2026,47,第二章 MATLAB编程与作图,2.3,在线帮助和文件管理,文件和目录管理,MATLAB,接受到一个命令的搜索过程,初学者在,M,文件的保存上常出现几种错误,设置你自己的工作目录,(Current directory),设置,MATLAB,默认搜索路径,(Path),队列,文件名一律以字母开头，以字母、数字或下划线组成，不要含有空格、减号等,.,习题：,P40 ex2,ex3,ex5,ex6(,单号,),5/26/2026,48,第二章 MATLAB编程与作图,