Matlab系列之程序控制

在Matlab中，具有四类程序控制结构方式，依次是：条件控制、循环控制、误差控制和程序终止，接下来一一对其进行介绍。

1 条件控制语句

在编写程序时，会根据需要，使用不同的条件控制语句，可以是判断语句也可以是分支语句。

判断语句

看到名字，我想你也已经猜到了一些东西，写过C或者其他相关程序的，都知道一种条件判断语句，也就是if语句，在Matlab中通常使用if-else-end分支结构，包含单分支、双分支和多分支3种形式，结构比较简单。

单分支如下：

if 逻辑表达式
    执行代码块;
end

双分支：

if 表达式
    执行代码块1;
else
    执行代码块2;
end

多分支：

if 表达式1
    执行代码块1;
else if 表达式2
    执行代码块2;
else
    执行代码块3;
end

以上3种分支结构实现都是一样，当逻辑表达式或者表达式为真时（逻辑表达式为非空数组、为非零变量、矩阵变量所有元素都非零都为真）则进入相应表达式下的执行代码块，然后结束；若为假，则进入下一级表达式判断，直至判断结束。

分支语句

可能看到名字，你会有点陌生，但是看到switch后，你是否就恍然大悟了呢~

其结构：

switch 表达式（标量或字符串）
    case value1
        执行代码块1;
    case value2
        执行代码块1;
        ...............
    otherwise
    执行代码块N;
end

结构表达很简单，当表达式是一个标量时，就与相应的value进行比较，然后进入对应的执行代码块，例如和value1相等，就执行代码块1；和value2相等，就执行代码块2；如果所有的value都不与之相等，则进入otherwise执行相应的的代码块；如果表达式是一个字符串，也是一样的比较，只是MATLAB在比较时会自动调用strcmp函数，也就是字符串比较的函数，从而实现字符串的比较。

接下来对switch语句做个简单使用：

程序：

switch value
    case 1
        disp('1');
    case {2,3,4}
        disep('2 or 3 or 4');
    case 5
        disp('5')
    otherwise
        disp('Other number');
end

手动输入一个value的值，然后运行脚本进行判断结果的输出：

2 循环控制语句

相信大家对于循环语句就更熟悉了，for和while，我想写过程序的都用过；在MATLAB中的表达可能会和一些语言的表达形式不太一样，但是使用的效果一致，for的结构为：

for 循环变量=开始值:增量:结束值
    循环体
end

增量默认为1，可以设置为任何值，其他的使用与C或者相关语言的一致。

演示下嵌套的使用

程序：

for m=1:3
    for n=1:5
       A(m,n)=1/(m+n-1)
    end
end

分析：

第1、2行代表的就是建立一个3行5列的矩阵，第3行就是具体构建m行n列的矩阵并进行对应元素赋值操作。

结果：

while语句是通过判断条件表达式的真假性，从而实现循环；

其结构为：

while 条件表达式
    循环体
end

直接演示一个程序：

n=1;
while prod(1:n)<1e100< span="">
    n=n+1;
end

结果：

这个程序的作用就是计算n!<1e< span="">100的最大n值，其中的prod就是实现数组元素的乘积，当小于1e100的时候，n就进行累加，直至得到最大的n值。

3 误差控制语句

我看到这个名字的第一眼，其实也是很懵逼的，为什么叫误差控制呢？然后学了之后就懂意思了，大概是这样的，类似条件判断语句，如果if的表达式不对，就进行下一个的判断或者直接运行else中的代码块，只是误差控制语句变成来try-catch-end的样子，具体结构：

try
    程序代码块1,%总被执行，若正确，即跳出此结构
catch
    程序代码块2,%仅当程序代码块1出现错误，该代码块才被执行
end

如果程序代码块2也错了，则会终止运行的程序，若还有其他try-catch-end的语句，就会继续运行下一个try-catch-end，并且可以使用laster命令查看发生错误的原因（查看上一处错误），演示一段程序：

n=4;
A=pascal(3);
try
A_n=A(n,:),
catch
A_end=A(end,:),
end

结果：

分析：使用pascal(3)构建了一个3x3的三角形矩阵，但是n=4，因此A_n=A(n,:)这一部分的代码相当于是错的，所以进入下一部分，即A_end=A(end,:)，然后将最后一行赋值并显示在窗口。

注意：try-catch-end语句中代码块是使用逗号隔开的，而不是分号！！！

4 程序终止语句

在程序设计中通常需要提前终止循环、结束程序的运行、显示错误信息等情况，在MATLAB中，就具有continue、break、return、error等语句，接下来对其进行简单的介绍。

4.1 continue语句

该语句常用于循环控制中，使得当次的循环结束，继续下一次循环，并不是结束整个循环，直接做个演示：

fid=fopen('magic.m','r');
count=0;
while ~feof(fid)%判断是否为文本的最后一行
    line=fgetl(fid);%读取当前文本中当前行的下一行
    if isempty(line)|strncmp(line,'%',1)%判断是否是空行或者注释（判断%号即可）
        continue%若是空行或者注释就退出当次循环
    end
    count=count+1;
end
disp(sprintf('%d lines',count));

结果，显示除去空行以及注释行后的代码行数，其中magic是系统内置的一个文件，可以直接在命令窗口行输入“open magic.m”打卡该文件进行结果的比对：

4.2 break语句

该语句虽然也是用于循环控制的，但是它的功能是直接中断当前的循环，不再执行该循环的任何操作，程序演示：

fid=fopen('fft.m','r');
s='';
while ~feof(fid)
    line=fgetl(fid);
    if isempty(line),break,end
    s=strvcat(s,line);
end
disp(s)

结果：

分析：打开fft.m文件进行对比，会发现，在有空行时，就结束了文件内容的打印，关于文件的操作，会在之后的记录中出现，如果有不懂的地方，可以过段时间再来理解。

4.3 return语句

该语句就是将结束正在运行的函数，并且返回调用函数，一般是在函数的末尾正常结束函数的运行，也可以是在满足某种条件的时候强制结束函数运行并返回调用函数，这个就不做程序的演示了。

4.4 error语句

该语句理解更简单，就是直接终止当前函数的运行，并且显示出错信息，运行程序出错的时候那一串红色的字很醒目吧，那就是使用error产生的，当然warning就是使用warning语句了，使用语法：error('error message!!!')

结果：

还有一些语句，因为时间关系就不做介绍了，不过都比较简单，有的在之前也有过介绍，剩下的可以自行使用帮助系统进行学习使用，有input、keyboard、pause...

END

今天的内容中，如果遇到不懂的命令，我也没有对其进行讲解的，之后我讲到其他内容时可能会继续讲到，比如文件操作的相关，如果可以的话，命令行help挺好的。