2.2 Matlab程序流控制

同其他计算机语言一样，Matlab提供了通过判断来控制程序流的语句。对于任何功能程序，均可由顺序、循环和选择三种基本结构组合实现。下面分别介绍。

2.2.1if语句

if语句称为条件分支语句。

1．单分支if语句

最简单的选择结构语句，其基本格式为：

if 表达式

  语句组　

end

说明：表达式多为关系或逻辑表达式。执时该语句时，判断表达式的逻辑性，如果表达式为真（非零），就执行if和end之间的语句组；如果表达式为假（零），就跳过语句组。

2．双分支if语句

Matlab还提供了双分支if语句结构。其基本格式为：

if 表达式

     语句组１

else

   语句组２

end

说明：执时该语句时，判断表达式的逻辑性，如果表达式为真（非零），则执行语句组1；如果表达式假（为零），则执行语句组2。

3．多分支if语句

当有三个或更多的选择时，可采用if语句的嵌套，也可以采用多分支if语句。其基本格式为：

if 表达式１

  语句组１

elseif 表达式２

  语句组２

  …

elseif 表达式n

  语句组n

else

  语句组n+1

end

说明：执时该语句时，首先判断表达式1，若为真，则执行语句组1，执行完后，跳出该选择结构，继续执行end 后的语句；当表达式1的值为假时，跳过语句组1，进而判断表达式2，若为真，则执行语句组2，然后继续执行end 后的语句；如果表达式2的值也为假，则跳过语句组2，继续判断表达式3，如此下去，若所有表达式都为假，则执行else后的语句组n+1，再执行end后的语句。else语句可以缺省。

[例2-3]统计数组中奇数与偶数数据的个数。

enum=0;                                                  % enum用于保存偶数个数

onum=0;                                                  %onum用于保存奇数个数

znum=0;                                                  %znum用于保存零的个数

n=fix(rand(1,100)*100);

for i=1:100

    if rem(n(i),2)==0                               %除以2的余数为0是偶数

        enum=enum+1;     

    elseif rem(n(i),2)==1

        onum=onum+1;

    else

        znum=znum+1;

    end

end

2.2.2 switch语句

switch语句是多分支选择语句。switch语句的基本格式为：

switch  开关表达式

case 情况表达式１

　　　语句组１

case情况表达式2

　　　语句组２

…

 case情况表达式n

      语句组n

 otherwise

语句组n+1

end

说明：

1. 首先计算开关表达式的值，然后将该值与case后的情况表达式进行比较，如果与其中之一相等则执行情况表达式后的语句组，执行完后跳到end，执行end后续语句，不再继续比较。

2. 当开关表达式的值不等于任何一个情况表达式时，程序将执行otherwise后的语句组。

3. 开关表达式只能是标量或字符串，情况表达式可以是标量、字符串或元胞数组，如果情况表达式是元胞数组时，开关表达式与元胞数组中的所有元素比较，只要开关表达式与元胞数组某个元素相等，就执行其后的语句组。

[例2-4] 编写计算学生绩点程序。

for i=1:10                                          % 产生四个元胞数组，每个元胞数组十个元素。

    a{i}=89+i;

    b{i}=79+i;

   c{i}=69+i;

   d{i}=59+i;

end;

x=rand(1,10)*100;y=round(x);            % 随机产生10位同学百分成绩

%randint(1,10,[50,99])                       % 随机产生10位同学50-99分之间成绩

for i=1:10

    switchy(i)

        case a

           mark(i)=4;

        caseb

           mark(i)=3;

        case c

            mark(i)=2;

        case d

            mark(i)=1;

       otherwise

           mark(i)=0;

    end;

end

disp(y);disp(mark);

2.2.3 while语句

while语句是条件循环语句，在条件（多为关系表达式）控制下重复执行，直到条件不成立为止。while循环的一般形式是：

while 表达式

  语句组

end

说明：先计算表达式的值，如果非零，语句组就执行一次；执行完毕再次计算表达式的值，如果仍然非零，语句组就再执行一次；如此循环，直到表达式的值为零。如果表达式的值总是非零，该循环将永远进行（即死循环），程序设计时一定要避免。

[例2-5] 已知，求n大于多少时，级数和与差值小于0.01。

ssum=0;                                                          %存放结果

n=1;                                                                      %记录次数

while abs(ssum-pi*pi/8)>0.01

    ssum=ssum+1./((2*n-1).^2)

       n=n+1;

end

disp(n)

[例2-6] 角谷猜想，输入任意整数n，若它是偶数，则用2除，若是奇数，则乘3再加1，按此法则重复运算，最终结果是1，编写函数实现。

function c=collatz(n)

%角谷猜想

c=n;

while n>1

    ifrem(n,2)==0

        n=n/2;

    else

       n=3*n+1;

    end

    c=[cn];               

end

在命令窗口调用函数，结果如下。

>> collatz(13)

ans =

    13    40   20    10     5   16     8     4    2     1

2.2.4 for语句

for语句为指定次数的循环语句，通常情况下，循环条件是有规律变化的，通常把循环条件初值、终值和变化步长放在循环语句的开头，这种形式就是for语句的循环结构。for循环的一般形式是：

for 循环变量名=表达式1:表达式2:表达式3

  语句体

end

说明：

1. 其中表达式1的值是循环变量的初值，表达式2的值是循环步长，表达式3的值是循环变量的终值。

2. 不能通过在循环体内给循环变量重新赋值来终止for循环。

m=0;

for n=1:7

   x(n)=sin(n*pi/10);

    n=5;

   m=m+1;

end

运行结束m结果等于7，说明语句“n=5;”并不影响循环变量的值。

3. for语句被执行之前，预先为诸如输出变量等分配内存空间，可以提高程序运行效率。

x=zeros(1,10)

for n=1:10

   x(n)=sin(n*pi/10); 

end

disp(x)

4. 当有一个等效数组方法能解决给定问题，应避免用for循环。

n=1:10;

x(n)=sin(n*pi/10)

5. for循环可以接收数组。

sum=zeros(3,1);

for n=magic(3)

    sum=sum+n;

end;

6. 循环可以嵌套，任一种循环语句的循环体部分都可以包含另一个循环语句，多重循环嵌套的层数可以是任意的。处于内部的循环叫做内循环，处于外部的循环叫做外循环。在设计多重循环时，要特别注意内、外循环之间的关系，以及语句放置次序，不要搞错。

for m=1:3

    forn=1:4

       a(m,n)=m*n;

    end

end

[例2-7]计算1-100中所有素数的和。

clear;close all;

sum=2;

ss=0;                                      % 标记，没有被整除

l=[2];                                                       %变量l用于存放素数

for n=3:100

    for m=2:fix(sqrt(n))

        if rem(n,m)==0

            ss=1;

            break;

        else

            ss=0;

        end

    end

    if ss==1

        continue;

    else

       sum=sum+n;

       l=[l n];

    end

end

disp('素数和'),disp(sum)

disp('素数是'),disp(l)

2.2.5其他语句

1. continue语句

continue语句用于控制for循环或while循环跳过某些执行语句，当出现continue语句时，则跳过循环体中所有剩余的语句，继续下一次循环，即结束本次循环。

2. break语句

break语句用于终止for循环或while循环的执行。在循环体内遇到break语句时，则退出循环体，继续执行循环体外的下一个语句，即终止循环。在嵌套循环中，break往往存在于内层的循环中。

3. try语句

Matlab提供了try语句，这是一种试探性执行语句。语句格式为：

try

     语句组1

catch

    语句组2

end

说明：先试探性执行语句组1，如果语句组1在执行过程中出现错误，则将错误信息赋给lasterr变量，并转去执行语句组2。这种试探性执行语句是其他高级语言所没有的。例如执行如下命令。

try

    x

catch

    x=100

end

如果原工作空间中不存在x变量，错误提示信息将保存在lasterr中，并执行catch后语句，产生x变量，赋值为100。在提示符>>后输入lasterr，显示结果如下：

>> lasterr

ans =

未定义函数或变量 'x'。

当内存中有x变量时，再执行上面的try-catch-end语句，不会产生新的lasterr，也不会改变原来x的值。

4. input语句

input是输入语句，其语句格式为：

result = input(prompt)

str = input(prompt,'s')

说明：该语句执行时，“控制权”交给键盘，待输入结束，按回车键，“控制权”交还给Matlab。

prompt是提示用的字符串，第一种格式用于键入数值、字符串等数据；第二种格式不管键入什么总以字符串的形式赋给变量str。例如：

 >>x=input('please input a number:')

please input a number:

光标停留在冒号后，等待用户输入数据，回车后，数据赋给x。如果未输入任何字符，按回车键，则返回一个空矩阵。又例如：

>> x=input('please input a string:\n','s')

please input a string:

'\n'字符串代表换行，光标将出现在“please input a string:”的下一行开头，即使此时输入的是数值，x也是“char”类型。

5. disp语句

disp是输出语句，其语句格式为：

disp(变量名)

例如：

>> disp(23+454-29*15);disp(1:10)

    42

     1     2    3     4     5    6     7     8    9   10           

>>  disp('this is astring')

this is a string

6. keyboard语句

此语句停止文件的执行并将控制权交给键盘，此时命令窗口的提示符变成“K>>”，用户可以从键盘输入各种Matlab命令，仅当用户输入return语句，“控制权”才交还给程序。

7. pause语句

此语句用来暂时停止程序运行。其常用格式如下：

pause

pause(n)

pause on

pause off

说明：（1）pause暂时停止程序执行，按任意键继续；（2）pause(n)，表示暂停n秒后继续执行程序；（3）pause on表示允许后续的pause、pause(n)语句执行，pause off表示禁止后续的pause、pause(n)语句执行，一般程序调试时，设置pause on，而程序调试成功后，设置为pause off。

8. return语句

return语句使所在函数结束执行，返回调用它的代码段，否则只有待整个被调用文件执行完后，才会转出。

下面应用控制结构语句再举几例。

[例2-8]利用二分法编程实现求在区间[0，3]上的根。

a=0;

fa=-1;

b=3;

fb=1;

while b-a>eps*b         

      x=(a+b)/2;

      fx=x^3-2*x-5;

       if sign(fx)==sign(fa)

          a=x;fa=fx;

       else

          b=x;fb=fx;

       end

end

disp(x)

[例2-9] 如果一个n位正整数恰好等于它的n位上数字的n次方之和，则称该数是n位自方幂数，其中，三位自方幂数又称水仙花数，四位自方幂数又称玫瑰花数。求1000以内的水仙花数。

h=0;t=0;b=0;

for n=100:999

   h=floor(n/100);

   t=floor((n-100*h)/10);

   b=n-100*h-10*t;

    ifn==h^3+t^3+b^3

       disp(n);

    end

end

从程序运行结果可知，水仙花数有153，370，371，407。同法可求玫瑰花数。

[例2-10] 编写递归函数输出斐波那契数列，f(2)=1，f(3)=2，当n>2时，。

function f=dgdg(n)

if n==2

    f=1; return;

end

if n==3

    f=2; return;

end;

f=dgdg(n-1)+dgdg(n-2);

    递归算法是一种直接或者间接地调用自身算法的过程。在计算机编写程序中，递归算法对解决一大类问题是十分有效的，它往往使算法的描述简洁而且易于理解。在使用递归策略时，必须有一个明确的递归结束条件，称为递归出口，递归算法解题通常显得很简洁，但递归算法解题的运行效率较低，递归次数过多容易造成栈溢出，所以一般不提倡用递归算法设计程序。

[例2-11] 冒泡法排序

function result=maopao(a)

n=length(a);

for i=1:n

    swap=0;

    for j=1:n-1

        if a(j)>a(j+1)

            temp=a(j);

           a(j)=a(j+1);

           a(j+1)=temp;

            swap=1;

        end

    end

    if (~swap)

        break;

    end

end

result=a;