4.3　MATLAB的控制流

MATLAB平台上的控制流结构包括顺序结构、if-else-end分支结构、switch-case结构、try-catch结构、for循环结构和while循环结构，这6种结构的算法及使用与其他计算机编程语言十分类似，有编程基础的读者可以很快掌握。

4.3.1　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，如分支结构中的复合语句、循环结构中的循环体等。

例4-2：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。试着在MATLAB中编写求解圆面积的顺序结构的程序。

在MATLAB命令行窗口中运行指令edit，调出MATLAB的程序编辑器，系统即新建一个默认名为Untitled的M文件，在输入区输入下述代码（见图4-2）：

单击“编辑器”选项卡→“文件”面板中的“保存”按钮，并以ex4_2为名称保存。

单击“运行”面板中的“运行”按钮运行该M文件，即可在命令行窗口中得到结果：

4.3.2　if-else-end分支结构

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：

例4-3：if-else-end分支结构的简单运用示例。

创建M文件并命名为ex4_3.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，得到结果：

例4-4：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。

创建M文件并命名为ex4_4.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

调用该文件分别输入不同的x值（此处输入10），运行程序，得到结果：

4.3.3　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：

说明：

（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，即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。

例4-5：switch-case结构的简单运用示例。

创建M文件并命名为ex4_5.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，得到结果：

例4-6：求任意底数的对数函数值。

打开Editor（M文件编辑器），编写程序如下：

将该脚本M文件命名为ex4_6.m。调用该文件，分别输入不同的n值和x值，运行程序，输出结果：

当n=1时，输入x值后，出现错误对话框，如图4-3所示。

○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，如表4-4所示。

4.3.4　try-catch结构

try-catch结构的具体句法形式如下：

说明：

（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。

例4-7：try-catch结构的简单运用示例。

创建M文件并命名为ex4_7.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，得到如下结果：

4.3.5　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预先给定的次数，匹配的end描述该语句。for循环结构的具体句法形式如下：

说明：

（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中直接输入变量r来显示变量r经过循环后的最终结果。

例4-8：利用for循环创建对称矩形示例。

创建M文件并命名为ex4_8.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，得到如下结果：

例4-9：利用for循环求解1+2+…+100的和，即。

创建M文件并命名为ex4_9.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，得到如下结果：

例4-10：利用for循环嵌套求解，，。

创建M文件并命名为ex4_10.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行后可得到如下结果：

4.3.6　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不定的次数，匹配的end描述该语句。while循环结构的具体句法形式如下：

说明：

（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循环中循环体被执行的次数是确定的。

（3）一般情况下，表达式的值都是标量值，但是在MATLAB中也同样运行表达式为数组的情况。当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循环也同样适用。

例4-11：while循环结构的简单运用示例。

Fibonacci数列的元素满足如下规则：ak+2=ak+ak+1(k=1,2,…)；而且a1=a2=1。现在要求出Fibonacci数列中第一个大于9999的元素。

创建M文件并命名为ex4_11.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行M文件，得到结果：

例4-12：利用while循环求解表达式。

创建M文件并命名为ex4_12.m，利用M文件编辑器在M文件中输入：

运行后可得到如下结果：

for循环和while循环的对比：

for循环与while循环的区别在于for循环的循环次数是一定的，由(end-start)/initval决定；而while循环的循环次数是不确定的。

因此，在用户无法确定循环次数，或者根本不需要知道循环次数，而只需要确定满足什么条件循环不停止的情况下，使用while循环比较合理。