1.3 MATLAB程序设计

M文件程序控制语句通常包括顺序语句、循环语句、选择语句和交互语句等.虽然MATLAB不像C、Fortran等高级语言那样具有丰富的控制语句，但是MATLAB自身强大的函数功能弥补了这种不足，使用户在编写M文件时并不感觉困难.

1.3.1 顺序语句

顺序语句是最简单的控制语句，就是按照顺序从头至尾地执行程序中的各条语句.顺序语句一般不包含其他子语句或控制语句.

例1-18 一个仅由顺序语句构成的M文件.

解 MATLAB命令为：

运行结果为：

1.3.2 循环语句

在实际过程中经常会遇到一些需要有规律地重复进行运算的问题，此时，就需要重复执行某些语句，这样就需要用循环语句进行控制.在循环语句中，被重复执行的语句称为循环体，每个循环语句通常都包含循环条件，以判断循环是否继续进行下去.MATLAB提供了两种循环方式：for循环和while循环.

1.for循环语句

for循环语句使用起来较为灵活，一般用于循环次数已经确定的情况，它的循环判断条件通常是对循环次数的判断.for语句的调用格式为：

其中，表达式1为循环初值，表达式2为循环步长，表达式3为循环终值.如果省略表达式2，则默认步长为1.对于正的步长，当i的值大于表达式3的值时，将结束循环；对于负的步长，当i的值小于表达式3的值时，将结束循环.for语句允许嵌套使用，一个for关键字必须和一个end关键字相匹配.

例1-19 用for循环语句生成1～n的乘法表.

解 MATLAB命令为：

运行结果为：

在for循环语句中通常需要注意以下事项：

1）for语句一定要有end关键字作为结束标志，否则以下的语句将被认为包含在for循环体内.

2）循环体中每个语句结尾处一般用分号“;”结束，以避免中间运算过程的输出.如果需要查看中间结果，则可以去掉相应语句后面的分号.

3）如果循环语句为多重嵌套，则最好将语句写成阶梯状，这样有助于查看各层的嵌套情况.

4）不能在for循环体内强制对循环变量进行赋值来终止循环的运行.例如：

2.while循环语句

与for循环语句相比，while循环语句一般用于不能确定循环次数的情况.它的判断控制可以是一个逻辑判断语句，因此它的应用更加灵活.

while循环语句的调用格式为：

当逻辑表达式的值为真时，执行循环体语句；当逻辑表达式的值为假时，终止该循环.当逻辑表达式的计算对象为矩阵时，只有当矩阵中所有元素均为真时，才执行循环体.当表达式为空矩阵时，不执行循环体中的任何语句.为了简单起见，通常可以用函数all和any等把矩阵表达式转换成标量.在while循环语句中，可以用break语句退出循环.

例1-20 寻找阶乘超过1010的最小整数.

解 MATLAB命令为：

运行结果为：

1.3.3 选择语句

在一些复杂的运算中，通常需要根据特定的条件来确定进行何种计算，为此MATLAB提供了if语句和switch语句，用于根据条件选择相应的计算语句.

1.if语句

if语句根据逻辑表达式的值来确定是否执行选择语句体.if语句的调用格式如下：

当执行if语句时，首先判断逻辑表达式1的值，当逻辑表达式1的值为真时，执行选择语句体1，执行完选择语句体1后，跳出该选择语句体继续执行end后面的语句；当逻辑表达式1的值为假时，跳过选择语句体1继续判断逻辑表达式2的值；当逻辑表达式2的值为真时，执行选择语句体2，执行完选择语句体2后跳出选择语句体结构.如此进行，当if和elseif后的所有表达式的值都为假时，执行语句体else.

例1-21 编写一个函数文件，计算分段函数的数值：

解 MATLAB命令为：

1）建立M函数文件li21.m：

2）调用M函数文件计算f（0.2），f（2），f（30），f（10π）：

运行结果为：

2.switch语句

switch语句和if语句类似.switch语句根据变量或表达式的取值不同分别执行不同的命令.该语句的调用格式如下：

当表达式的值为1时，转到语句体1；当表达式的值为2时，执行语句体2；当表达式的值不为关键字case所列的值时，执行语句体otherwise.

例1-22 编写一个函数文件，根据不同的输入值给出不同的显示信息.

解 MATLAB命令为：

将文件保存为li22.

运行结果为：

1.3.4 交互语句

在很多程序设计语言中，经常会遇到输入输出控制、提前终止循环、跳出子程序、显示出错信息等.此时就要用到交互语句来控制程序的进行.

1.输入输出控制语句

输入输出语句包括用户输入提示信息语句（input）和请求键盘输入语句（keyboard）.

1）input用来提示用户从键盘输入数据、字符串或表达式，并接收输入值.其调用格式如下：

●a=input（’prompt’）在屏幕上显示提示信息prompt，等待用户的输入，输入的数值赋给变量a.

●b=input（’prompt’，’s’）返回的字符串作为文本变量而不是变量名或数值.

如果没有输入任何字符，只是按回车键，input将返回一个空矩阵.在提示信息的文本字符串中可能包含“n”字符.“n”表示换行输出，它允许用户的提示字符串显示为多行输出.2）keyboard是在M文件中请求键盘输入命令.其调用格式如下：

keyboard 该命令被放置在M文件中时，将停止文件的继续执行并将控制权传给键盘.

通过在提示符前显示K来表示一种特殊状态.在M文件中使用该命令，对程序的调试及在程序运行中修改变量都很方便.

为了终止keyboard模式，可以输入命令return，然后按回车键.

2.等待用户响应命令pause

pause命令用于暂时中止程序的运行.当程序运行此命令时，将暂时中止，然后等待用户按任意键继续运行.该命令在程序的调试过程和用户需要查询中间结果时十分有用，该命令的调用格式如下：

●pause 此命令将导致M文件停止运行，等待用户按任意键继续运行.

●pause（n） 在继续运行前中止执行程序n秒，这里n可以是任意实数.时钟的精度是由MATLAB的工作平台所决定的，绝大多数工作平台都支持0.01秒的时间间隔.

●pause on 允许后续的pause命令中止程序的运行.

●pause off 保证后续的任何pause或pause（n）语句都不中止程序的运行.

3.中断命令break

break命令通常用在循环语句或条件语句中.通过使用break命令，可以不必等待循环的自然结束，而是根据循环的终止条件来跳出循环.

例1-23 编写一个函数文件，计算鸡兔同笼问题，即输入个数和脚数，求解鸡兔各有多少.

解 MATLAB命令为：

运行结果为：

4.continue命令

continue命令经常与for或while循环语句一起使用，作用是结束本次循环，即跳过循环体中下面尚未执行的语句，接着进行下一次循环.该命令的调用格式如下：

continue结束本次循环进入下一次循环.

5.return命令

return命令能够使当前的函数正常退出.这个语句经常用于函数的末尾，以正常结束函数的运行.当然，该函数也经常用于其他地方，首先对特定条件进行判断，然后根据需要，调用该语句终止当前运行，并返回.

6.error语句

在进行程序设计时，很多情况下会出现错误，此时如果能够及时把错误显示出来，则用户将能够根据错误信息找到错误的根源.MATLAB提供的error语句就是用于完成这类功能的.该语句的调用格式如下：

●error（’message’） 显示错误信息，并将控制权交给键盘.提示的错误信息是字符串message的内容.如果message是空的字符串，则error命令将不起作用.

●error（’message’，A1，A2，…，An） 显示的错误信息字符串中包含有格式化字符，例如，用于MATLABsprintf函数中的特殊字符.在提示信息中，每一个转化字符被转换成参数表中的A1，A2，…，An.

●error（’errID’，____） 包含此异常中的错误标识符。此标识符可用于区分错误，它还允许你控制在MATLAB遇到错误时系统做何反应。可以包括先前语法中的任何输入参数。

●error（errorStruct） 使用标量结构体中的字段抛出错误。

●error（correction，___） 为异常提供建议修复。可以包括先前语法中的任何输入参数。

7.warning语句

warning语句的用法与error语句类似，与error不同的是，warning语句不会中断程序的执行，仅给出警告信息.

8.echo语句

一般情况下，执行M文件时，在命令行窗口中看不到文件中的命令，但在某些情况下，需要查看M文件中命令的执行情况.为此需要将M文件中的所有命令在执行过程中显示出来，此时可以使用echo语句.