今天我们继续学习Matlab中函数相关知识。
API的查询和调用
help 命令是最基本的查询方法,可查询所有目录、指定目录、命令、函数。
我们直接点击帮助菜单即可查询所需的API函数。
lookfor 关键字用于搜索相关的命令和函数。
如,我们输入lookfor input,MATLAB就会显示所有关于input的API函数
type M 文件名用于显示文件代码。
如果想显示以.m扩展名结尾的就要加通配符
Matlab
type *.m
which M 文件名用于显示指定文件的路径。
返回一个路径
demo 用于演示matlab功能。
如图,我们可以获取各种演示代码来解决实际问题
数据的输入和输出
input函数
输入函数
Matlab
A=input('提示文字',数据类型);
如
Matlab
str = input('请输入一段文字: ', 's');
's'
表示用户输入的是字符串。如果没有 's'
,MATLAB 默认期望用户输入的是数字或数组。
disp函数
Matlab
disp(X)
X
可以是一个字符串、数字、数组、结构体或单元数组。disp
函数会自动添加一个换行符,因此不需要在字符串末尾添加\n
来换行。- 如果
disp
用于显示一个变量,它不会显示变量名,只显示变量的值。 - 与
fprintf
函数不同,disp
不会允许格式化输出。如果你需要更精细地控制输出格式,应该使用fprintf
。
流程控制语句
分支语句包括
Matlab
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
循环语句包括
Matlab
for 循环变量=初值:增量:终值,
语句;
end;
while(条件式),
语句;
end。
其他语句包括
pause,暂停执行,直到用户按任意键继续
pause(seconds),暂停执行几秒后继续
break,跳出当前循环
return,结束函数执行并返回一个值
error,error
函数用于终止当前函数的执行并返回到调用函数,或者如果error
在脚本中使用,则终止脚本的执行。使用error
时,可以提供一个错误消息来描述发生了什么问题。
Matlab
error('This is an error message');
脚本文件与函数文件
主要区别有:
- M脚本文档没有参数传递功能;函数文件具有参数传递功能。
- M脚本文档中的变量是全局的,在命令窗口也可用;函数文件中的变量是局部的。
脚本文件相当于一段写好的代码可以随时调用,省去了很多麻烦
在调用脚本文件时,直接在命令窗口中输入文件名即可
函数文件则相当于一个函数,调用时需要传参
Matlab
function [输出参数列表] = 函数名(输入参数列表)
例:
函数定义
Matlab
function area = calculateCircleArea(radius)
% calculateCircleArea 计算圆的面积
% 输入参数:
% radius - 圆的半径
% 输出参数:
% area - 圆的面积
% 声明PI常量
PI = 3.141592653589793;
% 计算面积
area = PI * radius^2;
end
函数调用
Matlab
[输出参数] = 函数文件名(输入参数1, 输入参数2, ..., 输入参数N)
S=calculateCircleArea(23)
注意:MATLAB调用函数文件时只认函数文件名,不认函数名,所以要保持函数文件名与函数名的统一以防止调用失败
函数句柄与匿名函数
函数句柄
用@作为取地址符将函数作为值赋给变量
首先,我们定义一个简单的函数
Matlab
function result = square(x)
result = x^2;
end
接下来,我们可以使用 @
符号来创建一个指向 square
函数的句柄:
Matlab
% 创建函数句柄
fHandle = @square;
现在 fHandle
是一个指向 square
函数的句柄。我们可以使用这个句柄来调用函数,并传入参数:
Matlab
% 使用函数句柄调用函数
num = 5;
squaredNum = fHandle(num); % 这将计算 5 的平方
disp(squaredNum); % 显示结果
使用函数句柄的好处是,它可以像变量一样传递,使得函数调用更加灵活。例如,你可以将函数句柄传递给其他函数,或者存储在一个数组中,稍后调用。
feval函数
Matlab
feval(fun, arg1, arg2, ..., argN)
其中fun
是要调用的函数的名称(字符串或函数句柄),arg1, arg2, ..., argN
是传递给该函数的参数。
用处:
使用字符串调用函数
Matlab
% 调用 'sin' 函数
result = feval('sin', pi/2);
disp(result); % 显示结果,应该是 1
使用函数句柄调用函数
Matlab
% 创建函数句柄
fHandle = @sin;
% 使用 feval 和函数句柄调用函数
result = feval(fHandle, pi/2);
disp(result); % 显示结果,应该是 1
注意事项
- 当函数名称是字符串时,
feval
非常有用。如果你已经有了函数的句柄,直接调用通常更简单,例如result = fHandle(pi/2);
。 - 在MATLAB的新版本中,
feval
已经不推荐使用,推荐的做法是直接使用函数句柄或者使用str2func
将字符串转换为函数句柄,然后进行调用。
使用str2func
替代feval
如果你有一个函数的名称作为字符串,并且想要调用这个函数,可以使用str2func
来将字符串转换为函数句柄,然后直接调用该函数:
Matlab
% 将字符串转换为函数句柄
fHandle = str2func('sin');
% 使用函数句柄调用函数
result = fHandle(pi/2);
disp(result); % 显示结果,应该是 1
这种用法比使用feval
更符合现代MATLAB的编码风格。
eval函数
基本语法
Matlab
eval(expression)
其中 expression
是一个包含 MATLAB 表达式、语句或函数调用的字符串。
示例
执行表达式
Matlab
% 定义一个字符串,其中包含 MATLAB 表达式
str = 'a = 5; b = 10;';
% 使用 eval 执行字符串中的表达式
eval(str);
% 显示结果
disp(['a = ', num2str(a)]);
disp(['b = ', num2str(b)]);
在上面的示例中,eval
会执行字符串 str
中的语句,从而定义了变量 a
和 b
。
调用函数
Matlab
% 定义一个字符串,其中包含对函数的调用
str = 'disp(''Hello, World!'')';
% 使用 eval 执行字符串中的函数调用
eval(str);
在这个例子中,eval
执行了字符串 str
中的 disp
函数调用,输出了 "Hello, World!"。
注意事项
eval
应该谨慎使用,因为它会执行字符串中的任何代码,包括可能有害的代码。- 使用
eval
可能会影响代码的性能,因为它需要解析和执行字符串中的代码。 - 在可能的情况下,使用函数句柄、匿名函数或其他编程结构来避免
eval
是更好的做法。
匿名函数
匿名函数是MATLAB中一种创建简单函数的便捷方式,无需为其编写单独的函数文件。匿名函数可以定义在一个变量中,并且通常在单个表达式中使用。它们非常适合快速定义简单的操作或作为回调函数传递给其他函数。
基本语法
Matlab
functionVariable = @(inputVariables) expression
functionVariable
:存储匿名函数的变量名。@
:匿名函数的创建运算符。inputVariables
:匿名函数的输入参数,可以是单个变量或多个变量。expression
:使用输入参数计算的结果表达式。
创建一个计算两个数之和的匿名函数:
Matlab
add = @(x, y) x + y;
result = add(3, 4); % 计算 3 和 4 的和
disp(result); % 显示结果:7
arrayfun
与 cellfun 函数
在MATLAB中,arrayfun
是一个非常有用的函数,它经常与匿名函数结合使用,允许你对数组中的每个元素应用一个函数,并返回结果数组。这对于需要对数组中的每个元素执行相同操作的情况非常有用。
基本语法
Matlab
B = arrayfun(func, A)
B
:输出数组,其中包含对输入数组A
中每个元素应用函数func
后的结果。func
:一个函数句柄,它定义了要对输入数组A
中每个元素执行的操作。A
:输入数组,可以是数值数组、元胞数组或结构体数组。
下面的例子使用 arrayfun
来计算一个数值数组中每个元素的平方:
Matlab
A = 1:5; % 创建一个行向量
B = arrayfun(@(x) x.^2, A); % 对每个元素求平方
disp(B); % 显示结果
cellfun函数与arrayfun函数类似,只不过处理值、返回值为一个元胞数组。
函数重载
在MATLAB中,函数重载是通过编写多个同名函数,每个函数处理不同的情况来实现的。这种方式使得代码更加灵活,可以根据不同的输入情况执行不同的操作。
基于参数数量重载
1、重写函数
Matlab
function result = myfunc(a)
result = a^2;
end
function result = myfunc(a, b)
result = a^2 + b^2;
end
2、使用nargin与nargout
nargin:记录调用函数时输入变量个数;
nargout:记录调用函数时输出变量的个数。
示例:
Matlab
function [f1, f2] = exam_arg(a, b, c)
if nargin == 1
f1 = a;
elseif nargin == 2
f1 = (a + b)/2;
elseif nargin == 3
f1 = (a + b + c)/3;
end
if nargout == 0
error('没有输出参数。');
elseif nargout == 2
f2 = '计算平均值';
end
end
根据参数类型重载
Matlab
function result = myfunc(a)
if ischar(a)
result = 'String: ' + a;
elseif isnumeric(a)
result = a^2;
else
error('Unsupported type');
end
end
注意事项
- MATLAB中的函数重载不是传统意义上的重载,因为它不支持基于参数类型的重载,而是通过参数数量和
varargin
(可变数量输入参数)来实现类似的功能。 - 当调用一个函数时,MATLAB会根据提供的参数数量和类型来选择最合适的函数实现。
- 使用
isa
函数或class
函数可以在函数内部检查参数的类型。 - 如果没有找到匹配的函数实现,MATLAB将抛出一个错误。
今天就学习到这里,我们明天继续学习MATLAB。