【文章內容簡介】 輸入輸出宗量，也可以是任意數(shù)目。MATLAB允許使用比“標稱數(shù)目”較少的輸入輸出宗量，實現(xiàn)對函數(shù)的調用。從運行上看，與腳本文件運行不同，每當函數(shù)文件運行，MATLAB就會專門為它開辟一個臨時工作空間(context workspace)。該空間稱之為函數(shù)工作空間(function workspace)。所有中間變量都存放在函數(shù)工作空間中，當執(zhí)行完函數(shù)最后一條指令時，或遇到return，就結束該函數(shù)文件的運行，同時該臨時函數(shù)工作空間及其所有的中間變量就立即被清除。函數(shù)空間隨具體M函數(shù)文件的被調用而產(chǎn)生，隨調用結束而刪除。函數(shù)空間是相對基本空間獨立的、臨時的。在MATLAB整個運行期間，可以產(chǎn)生任意多個臨時函數(shù)空間。假如在函數(shù)文件中，發(fā)生對某腳本文件的調用，那么該腳本文件運行產(chǎn)生的所有變量都存放與函數(shù)空間之中，而不是存放在基本空間。 局部變量和全局變量(1)局部(local)變量存在與函數(shù)空間內部的中間變量，產(chǎn)生于該函數(shù)的運行過程中，其影響范圍僅限于該函數(shù)本身。(2)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之為全局變量。每個希望共享全局變量的函數(shù)或MATLAB基本工作空間，必須逐個用global對具體變量加以專門的定義。沒采用global定義的函數(shù)或基本空間，將無權享用全局變量。如果某個函數(shù)的運作使用全局變量的內容發(fā)生變化，那么其它函數(shù)空間以及基本工作空間中的同名變量也就隨之發(fā)生變化。除非與全局變量聯(lián)系的所有工作空間都被刪除，否則全局變量依然存在。 M文件的一般結構由于從結構上看，腳本文件只是比函數(shù)文件少了一個“函數(shù)聲明行”，所以只需描繪清楚函數(shù)文件的結構，腳本文家的結構就不用多費筆墨了。典型的M函數(shù)文件結構如下：函數(shù)聲明行(function declaration line)：位于函數(shù)文件的首行，以MATLAB關鍵字function開頭，函數(shù)名以及函數(shù)輸入輸出宗量都在這一行被定義。H1行(the first help text line)：緊隨函數(shù)聲明行之后以％開頭的第一注釋行。按MATLAB自身文件的規(guī)則，H1行包含：大寫體的函數(shù)文件名和運用關鍵詞簡要描述的函數(shù)功能。該H1行供lookfor關鍵詞查詢和help在線幫助使用。在線幫助文本(help text)區(qū)：H1行及其之后的連續(xù)的以％開頭的所有注釋行構成的整個在線幫助文本。它通常包括：函數(shù)輸入輸出宗量的含義；調用格式說明。編寫和修改記錄：它與在線幫助文本區(qū)相隔一個“空行”也以％開頭；標志編寫以及修改該M文件的作者和日期；版本記錄。它用作軟件檔案管理。函數(shù)體(function body)為清晰起見，它與前面的注釋以空行相隔。這部分內容由實現(xiàn)該M函數(shù)文件功能的MATLAB指令組成。它接受輸入宗量，進行程序流程控制，得到輸出宗量。其中為閱讀、理解方便，也配置適當?shù)目招泻妥⑨?。若僅從運算角度看，唯“函數(shù)聲明行”和“函數(shù)體”兩部分是構成M文件所必不可少的。 句柄圖形句柄圖形(handle graphics)是一種面向對象的繪圖系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供創(chuàng)建計算機圖形所必須的各種軟件。它所支持的指令，可以直接創(chuàng)建線、文字、網(wǎng)線、面以及圖形用戶界面。各種MATLAB高層(high－level)圖形指令(如plot,mesh)都是以句柄圖形軟件為基礎寫成的。也正是這個原因，句柄圖形也被成為底層(low－level)圖形。底層指令使用起來，不像高層指令那樣數(shù)學概念清晰、調用格式簡明易懂。但底層指令直接操作基本繪圖要素(basic drawing elements) 圖形對象、對象句柄和句柄圖形數(shù)結構(1)圖形對象MATLAB把用于數(shù)據(jù)可視和界面制作的基本繪圖要素稱為句柄圖形對象(handle graphics object)。構成MATLAB句柄圖形體系的11個圖形對象如圖3－2中方塊所示。每個圖形對象可以被獨立的操作。在MATLAB中生成的每個具體圖形，由若干不同對象構成。每個具體圖形不必包含全部對象，但每個圖形必須具備根屏幕和圖形窗。(2)句柄每個具體對象都有一個“與生俱來，終生不變”的獨特“身份(identifier)”，既句柄(handle)。句柄是存取圖形圖像唯一的規(guī)范識別符。不同對象的句柄不可能重復和混淆。每個計算機，根對象只有一個，即屏幕。它的句柄總是數(shù)字0。而簡稱為圖的圖形窗(figure windows)的句柄總是正整數(shù)，它是用來識別圖形窗的序號。除以上兩種對象外，其余對象的句柄則是雙精度浮點數(shù)。注意：對根屏幕、圖對象來說，數(shù)字可以直接作為調用對象的句柄。但是不要企圖通過直接輸入浮點數(shù)，作為其它對象的句柄；這些對象的句柄只能是由相關指令運作而得。(3)句柄圖形的結構在句柄圖形體系中，各圖形對象并非平等，它們之間得關系可用圖3－2的樹結構層表示。處于樹結構最高層的圖形對象是根，它是其它圖形對象的“父(parent)”。圖對象是根對象的直接“子”。理論上，一個根屏幕可以有數(shù)量不限的獨立圖形窗。圖形窗有3個不同類型的“子”：軸、界面控制和界面菜單。后兩類對象用于構造圖形用戶界面，實現(xiàn)對圖形用戶界面的交互操作。軸有7中不同類型的“子”：線、面、方、塊、象、字、光。圖3－2 句柄圖形體系的對象樹結構 對象屬性(1)屬性所有對象都有一組定義和刻畫其外貌和形狀的屬性(properties)。屬性是由兩部分組成：屬性名和屬性值，即屬性二元對(property_name property_value)。在創(chuàng)建和修改屬性的指令中，屬性名和屬性值總是成對出現(xiàn)的。屬性名是英文詞組字符串。該英文詞組每個單詞的第一個字符大寫，而單詞間沒有間隔，例如’Linestyle’,’ColorMap’等。這樣書寫屬性名的目的是便于閱讀。至于在指令中援引屬性名時，為用戶輸入的方便，MATLAB采取了兩個措施：第一，不分字母大小寫，都同樣辨識；第二，只要不引起歧異，屬性名不必全寫。比如’lines’就代表’LineStyle’。不同的屬性值將使對象具有不同的表現(xiàn)。(2)缺省屬性在創(chuàng)建圖形對象時，MATLAB并不需要用戶對每個屬性加以定義。因為倘若用戶不對屬性加以定義，MATLAB總會自動的給對象的每個屬性賦予“廠家定義”的屬性值。當然，用戶如果希望創(chuàng)建具有個性的圖形，那么就可以通過指令對某些屬性進行定義。屬性值的這種定義的方式稱為“宗量”賦值方式。“宗量”賦值方式即可以在圖形創(chuàng)建時進行，也可以在圖形創(chuàng)建后修改實現(xiàn)。此外，如果用戶希望其創(chuàng)建的圖形具有同一的一種風格，那么用戶可以設置一組“用戶定義”的缺省設置。MATLAB在決定屬性取值時遵循兩個原則?！白诹俊睂傩灾祪?yōu)先使用，“用戶定義”的缺省屬性值次之，“廠家定義”的缺省屬性值優(yōu)先等級最低。優(yōu)先使用被操作對象本身的屬性值，然后按“父”、“祖父”優(yōu)先級不斷降低的次序使用相應的屬性值。 圖形對象創(chuàng)建指令一覽圖形對象創(chuàng)建指令是本課題仿真應用的重要部分，有必要做詳盡的介紹和說明。除根屏幕外，所有圖形對象都由與之同名的指令創(chuàng)建。對象創(chuàng)建指令的名稱和含義見表3－1。這些指令都是MATLAB的內建函數(shù)(built－in functions)。每個指令在創(chuàng)建對象的同時，還可以返回對象的句柄。每個底層函數(shù)只能創(chuàng)建這11個圖形對象中的一個，并將它們置于適當?shù)母篙厡ο笾?。例如，line指令的運作將在當前軸上利用缺省屬性值畫“線”。假如，此指令運作前“軸”、“窗”不存在，則MATLAB會自動創(chuàng)建它們。假如，此指令運作前“軸”、“窗”已經(jīng)存在，那么這條線將被畫在當前軸上，且不影響該軸上其它對象(這與高層指令不同)。這個特點非常重要，特別是當圖形僅有的某一部分需要改變時。表3－1 創(chuàng)建對象的底層指令指令名功能調用格式舉例figure創(chuàng)建圖形窗h=figure(n) n為正整數(shù)。打開或創(chuàng)建n號圖形窗axes創(chuàng)建軸h=axes(39。position39。,[left,bottom,width,height])定義坐標盒的位置和尺寸line創(chuàng)建線h=line(x,y,z)繪制向量x,y,z確定的直線。如果不指定z，則在x－y平面上畫線surface創(chuàng)建面h=surface(x,y,z,c)x,y,z定義三維曲面，c是色彩矩陣rectangle創(chuàng)建方h=rectangle(39。position39。,[x,y,w,h],39。curvature39。[xc,yc])x,y左下頂點坐標，w,h長方形的寬和高,xc,yc曲率patch創(chuàng)建塊h=path(39。faces39。,fac,39。vertices39。vert)vert為頂點矩陣，fac為定義多邊形的頂點序號矩陣image創(chuàng)建象h=image(x)x為圖像數(shù)據(jù)矩陣text創(chuàng)建字h=text(x,y,39。string39。)x,y指定字符串string的標注位置light創(chuàng)建光h=light(39。position39。,[1 0 0])設置入射光的方向，它影響塊、面對象的渲染uicontrol創(chuàng)建用戶界面控制h=uicontrol(39。property39。,value)property/value指定界面的控制類型uimenu創(chuàng)建用戶界面菜單h=uimenu(39。property39。,value)property/value指定圖形窗口上方的菜單形式 圖形用戶界面的設計原則和一般步驟 設計原則由于要求不同，設計出來的界面也就千差萬別。但是，自從人們開始設計圖形用戶界面以來，界面設計的評判標準卻幾乎沒有太大變化。簡單的說，一個好的用戶界面應遵循一下3個設計原則：簡單性(simplicity)、一致性(consistency)、及習常性(familiarity)。（1） 簡單性設計界面時，應力求簡潔、直接、清晰的體現(xiàn)出界面的功能和特性。那些可有可無的功能，應盡量刪去，以保持界面的整潔。設計的圖形界面要直觀，為此應多采用圖形，而盡量避免數(shù)值。設計界面應盡量見減少窗口數(shù)量，力避在不同的窗口之間來回切換。（2） 一致性所謂的一致性有兩種含義：一是，讀者自己開發(fā)的界面風格要盡量一致；二是，新設計的界面不要與其他已有的界面風格孑然向左。這是因為用戶在初次使用新界面時，總是習慣于憑經(jīng)驗進行試探。比方說，圖形顯示去常安排在界面的坐半邊，而按鍵等控制區(qū)被安排在右側。（3） 習常性設計界面時，應盡量使用人們熟悉的標志和符號。用戶可能并不了解新界面的具體含義和操作方法，但他完全可以根據(jù)熟悉標志做出正確猜測，自學入門。（4） 其它考慮因素除了以上對界面的靜態(tài)要求之外，還應注意界面的動態(tài)性能。如界面對用戶操作的響應要迅速、連續(xù)；對持續(xù)時間較長的運算，要給出等待時間的提示，并允許用戶中斷運算。 一般制作步驟MATLAB的圖形用戶界面的設計過程一般可以分成兩部分第一部分：用戶界面的外觀設計部分。用戶主要是設計圖形用戶界面的外觀。通過不同的菜單、對話框、按鈕、文本框等工具的使用，設計出一個圖形用戶界面。此外，用戶還應該搞清楚這個圖形界面的功能是什么，在這個圖形界面上采取不同的動作會引起什么樣的結果；每一個操作對象的作用是什么，以及如何操作這些對象。第二部分：添加函數(shù)代碼即執(zhí)行部分。用戶將根據(jù)在外觀設計階段所確定的圖形界面的功能，針對各個不同的圖形對象來編寫出能夠實現(xiàn)功能的函數(shù)代碼，確保這個圖形界面能夠完成當初所預定的功能。對于一個好的圖形用戶界面而言，它能夠讓該界面的使用者非常輕松的掌握界面的使用方法，而且也能夠準確的按照開始設計方案完成預定的任務。用戶在設計圖形界面時，應該有一個非常清楚的概念：對于用戶所建立的圖形用戶界面而言，無論界面的大小，還是簡單或復雜，它都是一個具有一定特殊性的單獨的實體，它能夠幫助特定的用戶來完成特定的任務。界面設計包括界面設計和程序實現(xiàn)。具體制作步驟如下：分析界面所要求實現(xiàn)的主要功能，明確設計任務；在稿紙上繪出界面草圖，并站在使用者的角度審查草圖；按構思的草圖，上機制作(靜態(tài))界面，并檢查之；編寫界面動態(tài)功能的程序，對功能進行逐項檢查?！菊f明】以上過程僅是一般原則。在設計過程中，步驟之間也許要交叉執(zhí)行或重復執(zhí)行。設計和實現(xiàn)過程往往不是一步到位的，可能需要反復修改，才能獲得滿意的界面。 建議先進行界面的布局和編碼，后進行動態(tài)交互功能的編碼。通常，這樣做比較有效。 圖形用戶界面的控件屬性下面將在設計中用到的一下控件屬性作一個簡單的介紹1．外觀及風格控制●BackgroundColor屬性BackgroundColor屬性用于設置控件的背景顏色，默認值是系統(tǒng)定義的顏色。該屬性的取值可以是一個一行三列的向量，此時設置的是一個RGB顏色，例如，［0 0 0］表示設置為黑色。向量中元素的取值必須在區(qū)間［0 1］內，向量中三個元素分別代表red、green、blue。也可以取MATLAB中預定義的8個顏色名(可以使用長顏色名或短顏色名)來設置該屬性的屬性值?？梢酝ㄟ^查看MATLAB中的函數(shù)colorspec來了解關于顏色的更詳細的信息。表3－2是MATLAB中預定義的顏色名及與之對應的RGB值。表3－2MATLAB定義的顏色名及RGB顏色RGB顏色短顏色名長顏色名［1 1 0］yyellow［1 0 1］mmagenta［0 1 1］ccyan［1 0 0］rred［0 1 0］ggreen［0 0 1］bblue［1 1 1］wwhite●ForegroundColor屬性ForegroundColor屬性的取值用于設置控件上顯示的文本顏色，即用于確定空間的string屬性包含的字符串的顏色，默