15、MATLAB的六种控制结构

目录

一、顺序结构

二、if-else-end结构

三、switch-case结构

四、try-catch结构

五、for 循环结构

六、while循环结构

一、顺序结构

顺序结构是MATLAB程序中最基本的结构，表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。顺序结构可以独立使用构成一个简单的完整程序，常见的输入、计算、输出三部曲的程序就是顺序结构。在大多数情况下，顺序结构作为程序的一部分，与其他结构一起构成一个复杂的程序，例如分支结构中的复合语句、循环结构中的循环体等。

示例1：计算圆的面积。该程序的语句顺序就是输入圆的半径r，计算S=π·r·r，输出圆的面积S。

首先，调出MATLAB的程序编辑器。单击编辑器工具栏中的“新建”图标，系统即新建一个默认名为Untitled的M文件，再输入如下代码

r=5; %定义变量r并赋值
s=pi*r*r; %计算圆的面积
fprintf('面积为：%fn',s) %输出面积

单击编辑器工具栏中的“保存”图标，并以“XXX”为名称保存。单击工具栏上的“运行”图标运行该M文件，得到结果：

二、if-else-end结构

if-else-end 指令为程序流提供了一种分支结构，该结构的形式根据实际情况的不同而不同，主要有以下几种：

（1）若判决条件 expression 为真，则执行命令组，否则跳过该命令组。具体的调用格式如下：

（2）若可供选择的执行命令组有两组，则采用如下结构：

（3）若可供选择的执行命令组有n（n>2）组，则采用如下结构：

示例2：已知符号函数

使用if语句判断当给定变量x的值时，相应的函数值y。

打开Editor（M文件编辑器），编写程序如下：

x=input('输入x的值：');
if(x>0)
    y=1;
elseif(x==0)
    y=0;
else
    y=-1;
end
disp(y)

将该脚本M文件命名为XXX.运行该程序，输入不同值，得到结果：

三、switch-case结构

switch语句执行基于变量或表达式值的语句组，关键字case和otherwise用于描述语句组。只执行第一个匹配的情形。用到switch则必须用end与之搭配。switch-case的具体语法结构如下：

注意：

1. switch-case结构的调用格式保证了至少有一组指令组将会被执行。
2. switch指令之后的表达式value应为一个标量或一个字符串。当表达式为标量时，比较命令为表达式==检测值i；而当表达式为字符串时，MATLAB将会调用字符串函数strcmp来进行比较，strcmp(表达式，检测值i)。
3. case 指令之后的检测值不仅可以是一个标量或一个字符串，还可以是一个元胞数组。如果检测时是一个元胞数组，则MATLAB将会把表达式的值与元胞数组中的所有元素进行比较。如果元胞数组中有某个元素与表达式的值相等，MATLAB 则认为此次比较的结果为真，从而执行与该次检测相对应的命令组。

示例3：switch-case结构的简单运用

n=3;
switch n
    case 1
        data='星期一' %如果n=1,定义data='星期一'
    case 2
        data='星期二' %如果n=1,定义data='星期二'
    case 3
        data='星期三' %如果n=1,定义data='星期三'
    case 4
        data='星期四' %如果n=1,定义data='星期四'
    case 5
        data='星期五' %如果n=1,定义data='星期五'
    case 6
        data='星期六' %如果n=1,定义data='星期六'
    case 7
        data='星期日' %如果n=1,定义data='星期日'
    otherwise
        data='错误！！！' %如果n不等于上面所有值，定义data='错误！！！'
end

运行结果：

注意：与多分支的if语句相比，switch语句主要用于条件多且单一的情况，典型的应用情况是数学中的分段函数。此外，两者各有优缺点如：

四、try-catch结构

try-catch结构的具体句法形式如下：

注意：

（1）只有当MATLAB执行命令组1发生错误时，才执行命令组2。try-catch结构只提供两个可供选择的命令组。

（2）当执行command1发生错误时，可调用lasterr函数查询出错的原因。如果函数lasterr的运行结果为空字符串，则表示命令组1被成功执行了。

（3）如果执行命令组2时又发生错误，则MATLAB将会终止该结构。

示例4：try-catch结构的简单运用

n=6;
m=magic(4) %生成一个4*4的矩阵m
try
    mn=m(n,:) %取m的第n行元素
catch
    me=m(end,:) %若m没有第n行元素，则取m的最后一行元素
end
lasterr %显示出错原因

运行结果：

五、for 循环结构

for 循环结构是针对大型运算相当有效的运算方法。MATLAB 中提供的循环结构有 for循环结构和 while 循环结构两种。for 循环重复执行一组语句一个预先给定的次数，匹配的end描述该语句。for循环的具体句法形式如下：

（1）for指令后面的变量x称为循环变量，而for与end之间的组命令commands被称为循环体。循环体被重复执行的次数是确定的，该次数由array数组的列数来确定。因此，在for循环过程中，循环变量x被依次赋值为数组array的各列，每次赋值，循环体都被执行一次。

（2）for循环内部语句末尾的分号隐藏重复的打印，若commands指令中包含变量，则循环后在命令行窗口直接输入变量r来显示变量r经过循环后的最终结果。

示例5：利用for循环创建对称矩形

for i=1:4
    for j=1:4
        if i>(5-j)
        else
            m(i,j)=i+j-1;
        end
    end
end
m %输出结果

运行结果：

示例6：利用for循环求解1+2+...+100的和

sum=0;
for i=1:1:100
    sum=sum+i;
end
sum %输出结果

运行结果：

六、while循环结构

while循环在一个逻辑条件的控制下重复执行一组语句一个不定的次数，匹配的end描述该语句。while循环的具体句法形式如下：

（1）在while和end之间的命令组被称为循环体。MATLAB在运行while循环之前，首先检测expression的值，若其逻辑值为真，则执行命令组；命令组第一次执行完毕后，继续检测expression的逻辑值，若其逻辑值仍为真，则循环执行命令组，直到表达式expression的逻辑值为假时，结束while循环。

（2）while循环和for循环的区别在于，while循环结构的循环体被执行的次数是不确定的，而for循环中循环体的被执行次数是确定的。

（3）一般情况下，表达式的值都是标量值，但是MATLAB中也同样运行表达式为数组的情况。若表达式为数组且数组所有元素的逻辑值均为真时，while循环才继续执行命令组。

（4）如果while指令后的表达式为空数组，那么MATLAB默认表达式的值为假，直接结束循环。

（5）在if-else-end分支结构中提到的有关变量比较的注意事项，对while语句也同样适用。

示例7：利用while循环求解1+2+...+100的和

sum=0;
i=1;
while i<101
    sum=sum+i;
    i=i+1;
end
sum %输出结果

运行结果：

最后

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