1-2、重復(fù)命令 - MATLAB入門教程之MATLAB的基本知識

最簡單的重復(fù)命令是for?圈（for-loop），其基本形式為：????

for 變數(shù) = 矩陣；???

運(yùn)算式；???

end??

其中變數(shù)的值會被依次設(shè)定為矩陣的每一行，來執(zhí)行介於for和end之間的運(yùn)算式。因此,若無意外情況，運(yùn)算式執(zhí)行的次數(shù)會等於矩陣的行數(shù)。??

舉例來說，下列命令會產(chǎn)生一個長度為6的調(diào)和數(shù)列（Harmonic sequence）：?

x = zeros(1,6); % x是一個16的零矩陣??

for i = 1:6,??

x(i) = 1/i;??

end ???

在上例中，矩陣x最初是一個16的零矩陣，在for?圈中，變數(shù)i的值依次是1到6，因此矩陣x的第i個元素的值依次被設(shè)為1/i。我們可用分?jǐn)?shù)來顯示此數(shù)列：???

format rat % 使用分?jǐn)?shù)來表示數(shù)值??

disp(x)??

1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6??

for圈可以是多層的，下例產(chǎn)生一個16的Hilbert矩陣h，其中為於第i列、第j行的元素為???

h = zeros(6);??

for i = 1:6,??

for j = 1:6,??

h(i,j) = 1/(i+j-1);???

end???

end???

disp(h)???

1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6??

1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7??

1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8??

1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 1/9???

1/5 1/6 1/7 1/8 1/9 1/10???

1/6 1/7 1/8 1/9 1/10 1/11??

小提示：預(yù)先配置矩陣在上面的例子，我們使用zeros來預(yù)先配置（Allocate）了一個適當(dāng)大小的矩陣。若不預(yù)先配置矩陣，程式仍可執(zhí)行，但此時MATLAB需要動態(tài)地增加（或減?。┚仃嚨拇笮?，因而降低程式的執(zhí)行效率。所以在使用一個矩陣時，若能在事前知道其大小，則最好先使用zeros或ones等命令來預(yù)先配置所需的記憶體（即矩陣）大小。??

?

在下例中，for?圈列出先前產(chǎn)生的Hilbert矩陣的每一行的平方和：???

for i = h,??

disp(norm(i)^2); % 印出每一行的平方和??

end??

?

1299/871??

282/551???

650/2343??

524/2933??

559/4431??

831/8801??

在上例中，每一次i的值就是矩陣h的一行，所以寫出來的命令特別簡潔。??

令一個常用到的重復(fù)命令是while?圈，其基本形式為：??

while 條件式；??

運(yùn)算式；??

end?

也就是說，只要條件示成立，運(yùn)算式就會一再被執(zhí)行。例如先前產(chǎn)生調(diào)和數(shù)列的例子，我們可用while?圈改寫如下：???

x = zeros(1,6); % x是一個16的零矩陣??

i = 1;??

while i <= 6,???

x(i) = 1/i;???

i = i+1;???

end??

format short

??

1-3、邏輯命令??

最簡單的邏輯命令是if, ..., end，其基本形式為：?

if 條件式；???

運(yùn)算式；???

end???

if rand(1,1) > 0.5,???

disp('Given random number is greater than 0.5.');??

end???

Given random number is greater than 0.5.

??

1-4、集合多個命令於一個M檔案????

若要一次執(zhí)行大量的MATLAB命令，可將這些命令存放於一個副檔名為m的檔案，并在 MATLAB提示號下鍵入此檔案的主檔名即可。此種包含MATLAB命令的檔案都以m為副檔名，因此通稱M檔案（M-files）。例如一個名為test.m的M檔案，包含一連串的MATLAB命令，那麼只要直接鍵入test，即可執(zhí)行其所包含的命令：??

pwd % 顯示現(xiàn)在的目錄??

ans =???

D:\MATLAB5\bin??

cd c:\data\mlbook % 進(jìn)入test.m所在的目錄??

type test.m % 顯示test.m的內(nèi)容??

% This is my first test M-file.??

% Roger Jang, March 3, 1997??

fprintf('Start of test.m!\n');??

for i = 1:3,??

fprintf('i = %d ---> i^3 = %d\n', i, i^3);???

end??

fprintf('End of test.m!\n');??

test % 執(zhí)行test.m ??

Start of test.m!??

i = 1 ---> i^3 = 1??

i = 2 ---> i^3 = 8??

i = 3 ---> i^3 = 27??

End of test.m!??

小提示：第一注解行（H1 help line） test.m的前兩行是注解，可以使程式易於了解與管理。特別要說明的是，第一注解行通常用來簡短說明此M檔案的功能，以便lookfor能以關(guān)鍵字比對的方式來找出此M檔案。舉例來說，test.m的第一注解行包含test這個字，因此如果鍵入lookfor test，MATLAB即可列出所有在第一注解行包含test的M檔案，因而test.m也會被列名在內(nèi)。??

嚴(yán)格來說，M檔案可再細(xì)分為命令集（Scripts）及函數(shù)（Functions）。前述的test.m即為命令集，其效用和將命令逐一輸入完全一樣，因此若在命令集可以直接使用工作空間的變數(shù)，而且在命令集中設(shè)定的變數(shù)，也都在工作空間中看得到。函數(shù)則需要用到輸入引數(shù)（Input arguments）和輸出引數(shù)（Output arguments）來傳遞資訊，這就像是C語言的函數(shù),或是FORTRAN語言的副程序（Subroutines）。舉例來說，若要計算一個正整數(shù)的階乘（Factorial），我們可以寫一個如下的MATLAB函數(shù)并將之存檔於fact.m：??

function output = fact(n)??

% FACT Calculate factorial of a given positive integer.??

output = 1;???

for i = 1:n,???

output = output*i;???

end???

其中fact是函數(shù)名，n是輸入引數(shù)，output是輸出引數(shù)，而i則是此函數(shù)用到的暫時變數(shù)。要使用此函數(shù)，直接鍵入函數(shù)名及適當(dāng)輸入引數(shù)值即可：??

y = fact(5)??

y = 120??

（當(dāng)然，在執(zhí)行fact之前，你必須先進(jìn)入fact.m所在的目錄。）在執(zhí)行fact(5)時，

MATLAB會跳入一個下層的暫時工作空間（Temperary workspace），將變數(shù)n的值設(shè)定為5，然後進(jìn)行各項(xiàng)函數(shù)的內(nèi)部運(yùn)算，所有內(nèi)部運(yùn)算所產(chǎn)生的變數(shù)（包含輸入引數(shù)n、暫時變數(shù)i，以及輸出引數(shù)output）都存在此暫時工作空間中。運(yùn)算完畢後，MATLAB會將最後輸出引數(shù)output的值設(shè)定給上層的變數(shù)y，并將清除此暫時工作空間及其所含的所有變數(shù)。換句話說，在呼叫函數(shù)時，你只能經(jīng)由輸入引數(shù)來控制函數(shù)的輸入，經(jīng)由輸出引數(shù)來得到函數(shù)的輸出，但所有的暫時變數(shù)都會隨著函數(shù)的結(jié)束而消失，你并無法得到它們的值。?

小提示：有關(guān)階乘函數(shù)前面（及後面）用到的階乘函數(shù)只是純粹用來說明MATLAB的函數(shù)觀念。若實(shí)際要計算一個正整數(shù)n的階乘（即n!）時，可直接寫成prod(1:n)，或是直接呼叫g(shù)amma函數(shù)：gamma(n-1)。??

MATLAB的函數(shù)也可以是遞?式的（Recursive），也就是說，一個函數(shù)可以呼叫它本身。

舉例來說，n! = n*(n-1)!，因此前面的階乘函數(shù)可以改成遞式的寫法：??

function output = fact(n)??

% FACT Calculate factorial of a given positive integer recursively.??

if n == 1, % Terminating condition??

output = 1;??

return;??

end??

output = n*fact(n-1);???

在寫一個遞函數(shù)時，一定要包含結(jié)束條件（Terminating condition），否則此函數(shù)將會一再呼叫自己，永遠(yuǎn)不會停止，直到電腦的記憶體被耗盡為止。以上例而言，n==1即滿足結(jié)束條件，此時我們直接將output設(shè)為1，而不再呼叫此函數(shù)本身。??

?

1-5、搜尋路徑??

在前一節(jié)中，test.m所在的目錄是d:\mlbook。如果不先進(jìn)入這個目錄，MATLAB就找不到你要執(zhí)行的M檔案。如果希望MATLAB不論在何處都能執(zhí)行test.m，那麼就必須將d:\mlbook加入MATLAB的搜尋路徑（Search path）上。要檢視MATLAB的搜尋路徑，鍵入path即可：?

path???

MATLABPATH??

d:\matlab5\toolbox\matlab\general??

d:\matlab5\toolbox\matlab\ops??

d:\matlab5\toolbox\matlab\lang??

d:\matlab5\toolbox\matlab\elmat???

d:\matlab5\toolbox\matlab\elfun???

d:\matlab5\toolbox\matlab\specfun???

d:\matlab5\toolbox\matlab\matfun???

d:\matlab5\toolbox\matlab\datafun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\polyfun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\funfun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\sparfun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\graph2d??

d:\matlab5\toolbox\matlab\graph3d??

d:\matlab5\toolbox\matlab\specgraph???

d:\matlab5\toolbox\matlab\graphics??

d:\matlab5\toolbox\matlab\uitools??

d:\matlab5\toolbox\matlab\strfun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\iofun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\timefun??

d:\matlab5\toolbox\matlab\datatypes??

d:\matlab5\toolbox\matlab\dde??

d:\matlab5\toolbox\matlab\demos??

d:\matlab5\toolbox\tour???

d:\matlab5\toolbox\simulink\simulink??

d:\matlab5\toolbox\simulink\blocks??

d:\matlab5\toolbox\simulink\simdemos???

d:\matlab5\toolbox\simulink\dee??

d:\matlab5\toolbox\local??

此搜尋路徑會依已安裝的工具箱（Toolboxes）不同而有所不同。要查詢某一命令是在搜尋路徑的何處，可用which命令：???

which expo??

d:\matlab5\toolbox\matlab\demos\expo.m??

很顯然c:\data\mlbook并不在MATLAB的搜尋路徑中，因此MATLAB找不到test.m這個M檔案：??

which test??

c:\data\mlbook\test.m??

要將d:\mlbook加入MATLAB的搜尋路徑，還是使用path命令：??

path(path, 'c:\data\mlbook');???

此時d:\mlbook已加入MATLAB搜尋路徑（鍵入path試看看），因此MATLAB已經(jīng)"看"得到

test.m:??

which test??

c:\data\mlbook\test.m??

現(xiàn)在我們就可以直接鍵入test，而不必先進(jìn)入test.m所在的目錄。??

小提示：如何在其啟動MATLAB時，自動設(shè)定所需的搜尋路徑？如果在每一次啟動MATLAB後都要設(shè)定所需的搜尋路徑，將是一件很麻煩的事。有兩種方法，可以使MATLAB啟動後，即可載入使用者定義的搜尋路徑：??

1.MATLAB的預(yù)設(shè)搜尋路徑是定義在matlabrc.m（在c:\matlab之下，或是其他安裝MATLAB 的主目錄下），MATLAB每次啟動後，即自動執(zhí)行此檔案。因此你可以直接修改matlabrc.m ，以加入新的目錄於搜尋路徑之中。??

2.MATLAB在執(zhí)行matlabrc.m時，同時也會在預(yù)設(shè)搜尋路徑中尋找startup.m，若此檔案存在，則執(zhí)行其所含的命令。因此我們可將所有在MATLAB啟動時必須執(zhí)行的命令（包含更改搜尋路徑的命令），放在此檔案中。??

每次MATLAB遇到一個命令（例如test）時，其處置程序?yàn)椋??

1.將test視為使用者定義的變數(shù)。

2.若test不是使用者定義的變數(shù)，將其視為永久常數(shù)。

3.若test不是永久常數(shù)，檢查其是否為目前工作目錄下的M檔案。

4.若不是，則由搜尋路徑尋找是否有test.m的檔案。

5.若在搜尋路徑中找不到，則MATLAB會發(fā)出嗶嗶聲并印出錯誤訊息。??

以下介紹與MATLAB搜尋路徑相關(guān)的各項(xiàng)命令。??

?

?1-6、資料的儲存與載入??

有些計算曠日廢時，那麼我們通常希望能將計算所得的儲存在檔案中，以便將來可進(jìn)行其他處理。MATLAB儲存變數(shù)的基本命令是save，在不加任何選項(xiàng)（Options）時，save會將變數(shù)以二進(jìn)制（Binary）的方式儲存至副檔名為mat的檔案，如下述：??

save：將工作空間的所有變數(shù)儲存到名為matlab.mat的二進(jìn)制檔案。

save filename：將工作空間的所有變數(shù)儲存到名為filename.mat的二進(jìn)制檔案。 save filename x y z ：將變數(shù)x、y、z儲存到名為filename.mat的二進(jìn)制檔案。??

以下為使用save命令的一個簡例：??

who % 列出工作空間的變數(shù)??

Your variables are:?

B h j y??

ans i x z??

save test B y % 將變數(shù)B與y儲存至test.mat??

dir % 列出現(xiàn)在目錄中的檔案??

. 2plotxy.doc fact.m simulink.doc test.m ~$1basic.doc??

.. 3plotxyz.doc first.doc temp.doc test.mat??

1basic.doc book.dot go.m template.doc testfile.dat??

delete test.mat % 刪除test.mat??

以二進(jìn)制的方式儲存變數(shù)，通常檔案會比較小，而且在載入時速度較快，但是就無法用普通的文書軟體（例如pe2或記事本）看到檔案內(nèi)容。若想看到檔案內(nèi)容，則必須加上-ascii選項(xiàng)，詳見下述：??

save filename x -ascii：將變數(shù)x以八位數(shù)存到名為filename的ASCII檔案。

Save filename x -ascii -double：將變數(shù)x以十六位數(shù)存到名為filename的ASCII檔案。??

另一個選項(xiàng)是-tab，可將同一列相鄰的數(shù)目以定位鍵（Tab）隔開。??

小提示：二進(jìn)制和ASCII檔案的比較在save命令使用-ascii選項(xiàng)後，會有下列現(xiàn)象:save命令就不會在檔案名稱後加上mat的副檔名。

因此以副檔名mat結(jié)尾的檔案通常是MATLAB的二進(jìn)位資料檔。

若非有特殊需要，我們應(yīng)該盡量以二進(jìn)制方式儲存資料。???

load命令可將檔案載入以取得儲存之變數(shù)：??

load filename：load會尋找名稱為filename.mat的檔案，并以二進(jìn)制格式載入。若找不到filename.mat，則尋找名稱為filename的檔案，并以ASCII格式載入。load filename -ascii：load會尋找名稱為filename的檔案，并以ASCII格式載入。??

若以ASCII格式載入，則變數(shù)名稱即為檔案名稱（但不包含副檔名）。若以二進(jìn)制載入，則可保留原有的變數(shù)名稱，如下例：??

clear all; % 清除工作空間中的變數(shù)??

x = 1:10;??

save testfile.dat x -ascii % 將x以ASCII格式存至名為testfile.dat的檔案??

load testfile.dat % 載入testfile.dat??

who % 列出工作空間中的變數(shù)??

Your variables are:?

testfile x??

注意在上述過程中，由於是以ASCII格式儲存與載入，所以產(chǎn)生了一個與檔案名稱相同的變數(shù)testfile，此變數(shù)的值和原變數(shù)x完全相同。??

?

1-7、結(jié)束MATLAB??

有三種方法可以結(jié)束MATLAB：??

1.鍵入exit

2.鍵入quit

3.直接關(guān)閉MATLAB的命令視窗（Command window）??