【正文】 1 第二講 MATLAB的 2． 1 腳本文件和函數(shù)文件 2． 2 函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞 2． 3 MATLAB的程序結(jié)構(gòu)和控制流 2． 4 M文件的調(diào)試 2． 5 程序設(shè)計實(shí)例 2． 5． 1 音頻信號的分析與合成 2． 5． 2 音頻頻譜分析儀 2． 5． 3 幅度調(diào)制 程序設(shè)計 2 2． 1 腳本文件和函數(shù)文件 2． 1． 1 M腳本文件 ? 對于一些比較簡單的問題 ，在指令窗中直接輸入指令計算 。 ? 對于復(fù)雜計算，采用腳本文件（ Script file） 最為合適 。 ? MATLAB只是按文件所寫的指令執(zhí)行 。 ? M腳本文件的特點(diǎn)是： ? 腳本文件的構(gòu)成比較簡單，只是一串按用戶意圖排列而成的（包括控制流向指令在內(nèi)的） MATLAB指令集合。 ? 腳本文件運(yùn)行后 ，所產(chǎn)生的所有變量都駐留在 MATLAB基本工作空間 （ Base workspace） 中 。 只要用戶不使用清除指令（ clear）， MATLAB指令窗不關(guān)閉，這些變量將一直保存在 基本工作空間 中 。 M文件有兩種形式 ： 腳本文件（ Script File） 和函數(shù)文件（ Function File ）。 這兩種文件的擴(kuò)展名，均為“ . m” 。 3 2． 1 腳本文件和函數(shù)文件（ 續(xù) 1） 2． 1． 2 M函數(shù)文件 ? 與腳本文件不同 ，函數(shù)文件猶如一個“黑箱”，把一些數(shù)據(jù)送進(jìn)并經(jīng)加工處理，再把結(jié)果送出來。 ? MATLAB提供的函數(shù)指令大部分都是由函數(shù)文件定義的。 ? M函數(shù)文件的特點(diǎn)是： ? 從形式上看 ，與腳本文件不同 ，函數(shù)文件的笫一行總是以 “ function”引導(dǎo)的“函數(shù)申明行”。 ?從運(yùn)行上看 ，與腳本文件運(yùn)行不同 ，每當(dāng)函數(shù)文件運(yùn)行， MATLAB就會專門為它開辟一個臨時工作空間，稱為 函數(shù)工作空間 （ Function workspace） 。當(dāng)執(zhí)行文件最后一條指令時 ，就結(jié)束該函數(shù)文件的運(yùn)行，同時該臨時函數(shù)空間及其所有的中間變量就立即被清除。 ? MATLAB允許使用比 “標(biāo)稱數(shù)目 ”較少的輸入輸出宗量，實(shí)現(xiàn)對函數(shù)的調(diào)用 。 4 2． 1 腳本文件和函數(shù)文件（ 續(xù) 2） 2． 1． 3 M文件的一般結(jié)構(gòu) ? 由于從結(jié)構(gòu)上看 ，腳本文件只是比函數(shù)文件少一個“函數(shù)申明行”，所以只須描述清楚函數(shù)文件的結(jié)構(gòu) 。 ? 典型 M函數(shù)文件的結(jié)構(gòu)如下 ： ? 函數(shù)申明行：位于函數(shù)文件的首行，以關(guān)鍵字 functio 開頭，函數(shù)名以及函數(shù)的輸入輸出宗量都在這一行被定義。 ? 笫一注釋行：緊隨函數(shù)申明行之后以 %開頭笫一注釋行。該行供 lookfor關(guān)鍵詞查詢和 help在線幫助使用 。 ? 在線幫助文本區(qū) ：笫一注釋行及其之后的連續(xù)以 %開頭的所有注釋行構(gòu)成整個在線幫助文本。 ? 編寫和修改記錄：與在線幫助文本區(qū)相隔一個“空”行，也以 %開頭，標(biāo)志編寫及修改該 M文件的作者和日期等 。 ? 函數(shù)體：為清晰起見，它與前面的注釋以“空”行相隔。 例 2_2_1： M函數(shù)文件示例。 5 2． 2 函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞 2． 2． 1 局部變量和全局變量 ? 局部（ Local） 變量：它存在于函數(shù)空間內(nèi)部的中間變量，產(chǎn)生于該函數(shù)的運(yùn)行過程中，其影響范圍也僅限于該函數(shù)本身 。 ? 全局（ Global） 變量：通過 global 指令， MATLAB也允許幾個不同的函數(shù)空間以及基本工作空間共享同一個變量，這種被共享的變量稱為全局變量。 2． 2． 2 函數(shù)調(diào)用 ? 在 MATLAB中，調(diào)用函數(shù)的常用形式是： [輸出參數(shù) 1,輸出參數(shù) 2,…] = 函數(shù)名 (輸入?yún)?shù) 1,輸入?yún)?shù) 2, …) ? 函數(shù)調(diào)用可以嵌套，一個函數(shù)可以調(diào)用別的函數(shù)，甚至調(diào)用它自己 （遞歸調(diào)用）。 6 2． 2 函數(shù)調(diào)用和參數(shù)傳遞（ 續(xù)） 2． 2． 3 參數(shù)傳遞 ? MATLAB在函數(shù)調(diào)用上有一個與眾不同之處 ：函數(shù)所傳遞的參數(shù)具有可調(diào)性 。 ? 傳遞參數(shù)數(shù)目的可調(diào)性來源于如下兩個 MATLAB永久變量： ? 函數(shù)體內(nèi)的 nargin 給出調(diào)用該函數(shù)時的輸入?yún)?shù)數(shù)目。 ? 函數(shù)體內(nèi)的 nargout 給出調(diào)用該函數(shù)時的輸出參數(shù)數(shù)目。 ? 只要在函數(shù)文件中包括這兩個變量，就可以知道該函數(shù)文件調(diào)用時的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)數(shù)目。 ? 值得注意： nargin、 nargout 本身都是函數(shù) ， 不是變量，所以用戶不能賦值，也不能顯示。 ? “變長度”輸入輸出宗量： varargin 、 varrgout。 具有接受 “任意多輸入 ” 、返回 “任意多輸出 ”的能力 。 ? 跨空間變量傳遞： evalin。 （參考 ： circle .m， ） 7 2． 3 MATLAB的程序結(jié)構(gòu)和控制流 2． 3． 1 程序結(jié)構(gòu) ? 循環(huán)結(jié)構(gòu)： MATLAB提供兩種循環(huán)方式。 ? 順序結(jié)構(gòu) ? 分支結(jié)構(gòu)： if—else—end 。 for—end 循環(huán)和 whileend循環(huán)。 2． 3． 2 程序流控制 ? 常用指令： return， echo， input， pause， keyboard， break。 ? switchcase 結(jié)構(gòu)。 ? trycatch 結(jié)構(gòu)。 ? 警示指令： error， warning 。 8 2． 3 MATLAB的程序結(jié)構(gòu)和控制流（ 續(xù)） 2． 3． 3 圖形用戶界面（ GUI） 編程 ? 現(xiàn)代的主流應(yīng)用程序已經(jīng)從命令行的交互方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詧D形界面為主的交互方式，這主要是由于它給用戶帶來了操作和控制的方便與靈活性。 （面向?qū)ο缶幊蹋? ? MATLAB能夠以比較簡單的方式實(shí)現(xiàn)一系列的圖形界面功能。通過對控件、菜單屬性的設(shè)置和 Callback 的編寫，就能夠滿足大多數(shù)用戶的需求。 ? 控件的 Callback 屬性 ： Callback 屬性的取值是字符串，可以是某個 M文件名或一小段 MATLAB語句 。 當(dāng)用戶激活控件對象（例如 ：在控件對象圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)左鍵 ）時，應(yīng)用程序就運(yùn)行 Callback 屬性定義的子程序。 ? 菜單的 Callback 屬性 ： Callback 屬性的取值是字符串，可以是某個 M文件名或一小段 MATLAB語句 。 當(dāng)用戶激活菜單對象時，若沒有子菜單就運(yùn)行 Callback 屬性定義的子程序。若有，先運(yùn)行 Callback 屬性定義的子程序，再顯示子菜單。 9 2． 4 M文件的調(diào)試 ? 編寫 M文件時，錯誤（ Bug） 在所難免。錯誤有兩種：語法（ Syntax） 錯誤和運(yùn)行（ Runtime） 錯誤。 ? 語法錯誤是指變量名、函數(shù)名的誤寫，標(biāo)點(diǎn)符號的缺、漏等。對于這類錯誤，通常能在運(yùn)行時發(fā)現(xiàn)，終止執(zhí)行，并給出相應(yīng)的錯誤原因以及所在行號。 ? 運(yùn)行錯誤是算法本身引起的，發(fā)生在運(yùn)行過程中。相對語法錯誤而言，運(yùn)行錯誤較難處理 。尤其是 M函數(shù)文件，它一旦運(yùn)行停止，其中間變量被刪除一空，錯誤很難查找。 ? 有兩種調(diào)試方法：直接調(diào)試法和工具調(diào)試法。 10 2． 4 M文件的調(diào)試（ 續(xù) 1） ? 直接調(diào)試法：可以用下面方法發(fā)現(xiàn)某些運(yùn)行錯誤。 ? 在 M文件中，將某些語句后面的分號去掉， 迫使 M文件輸出一些中間計算結(jié)果，以便發(fā)現(xiàn)可能的錯誤。 ? 在適當(dāng)?shù)奈恢?，添加顯示某些關(guān)鍵變量值的語句（包括使用 disp 在內(nèi)）。 ? 利用 echo 指令，使運(yùn)行時在屏幕上逐行顯示文件內(nèi)容。echo on 能顯示 M腳本文件； echo FunNsme on 能顯示名為FunNsme 的 M函數(shù)文件。 ? 在原 M腳本或函數(shù)文件的適當(dāng)位置，增添指令 keyboard 。 keyboard 語句可以設(shè)置程序的斷點(diǎn) 。 ? 通過將原 M函數(shù)文件的函數(shù)申明行注釋掉，可使一個中間變量難于觀察的 M函數(shù)文件變?yōu)橐粋€所有變量都保留在基本工作空間中的 M腳本文件。 11 2． 4 M文件的調(diào)試（ 續(xù) 2） ? GUI 界面調(diào)試法： MATLAB 版提供了一個基于 GUI界面的調(diào)試。使用它，可以對函數(shù)進(jìn)行調(diào)試。 ? Debug菜單的使用： Continue： 恢復(fù)程序運(yùn)行至結(jié)束或另一個斷點(diǎn) 。 Single Step： 單步執(zhí)行函數(shù)。 Step In： 深入下層局部工作區(qū) 。 Quit Debugging： 退出調(diào)試狀態(tài)。 Set/Clear Breakpoint： 設(shè)置 /清除光標(biāo)處的斷點(diǎn) 。 Clear All Breakpoints： 清除程序中的所有斷點(diǎn) 。 Stop if Error： 運(yùn)行至出錯或結(jié)束。 Stop if Warning： 運(yùn)行至警告消息或結(jié)束。 Stop if NaN of Inf： 運(yùn)行至運(yùn)算結(jié)果出現(xiàn) NaN 或 Inf。 12 2． 5 程序設(shè)計實(shí)例 2． 5． 1 音頻信號的分析與合成 （韓利竹 ， ） ? 采用 MATLAB分析 WAV文件。 ? 步驟一：選擇一個 WAV文件作為分析的對象 。（ ） ? 步驟二：讀 WAV文件數(shù)據(jù)并畫時域圖形 。 ? 步驟三：進(jìn)行 FFT變換 并畫頻域圖形 。 ? 步驟四：進(jìn)行該聲波主要頻譜的分析 。