聲明：本系列文章參考了《MATLAB 8.X實戰(zhàn)指南（R2014a中文版）》（清華大學出版社，趙小川等編著），僅用于個人學習總結(jié)和交流，禁止作為商業(yè)用途轉(zhuǎn)載或使用。

每種編程語言都有各自特定的語法，其實很多編程語言的基礎(chǔ)語法都是非常類似的，比如大多數(shù)（高級）編程語言都會包含如下幾種語法元素：

• 變量
• 運算符
• 控制語句：判斷語句、循環(huán)語句等
• 函數(shù)

Matlab也不例外，本文將會對Matlab的基礎(chǔ)語法進行一個梳理。

注：本文中使用的Matlab是超精簡版、免安裝的Matlab 5.3綠色版本（下載地址）

變量

變量命名規(guī)則

可以由英文字母、數(shù)字或下劃線組成，但必須以字母開頭。注意：變量名不要使用Matlab中的保留關(guān)鍵字。用iskeyword函數(shù)可以查看Matlab中所有的關(guān)鍵字。

變量作用域

有如下三種作用域的變量：

• 局部變量
  每個函數(shù)（函數(shù)會在后面細講）中定義的變量，只能在當前函數(shù)體內(nèi)訪問到。

• 全局變量
  在函數(shù)體中用global關(guān)鍵字聲明的變量，它的作用域是：所有的函數(shù)和Matlab工作空間。任何一個地方改變了全局變量的值，其他所有使用到它的地方的值都會隨著改變。建議盡量少使用全局變量。

• 靜態(tài)變量
  在一個函數(shù)中可以使用persistent關(guān)鍵字聲明一個靜態(tài)變量，只要函數(shù)存在，靜態(tài)變量就不會被清除。

運算符

Matlab的運算符包括：加減乘除四則運算、冪指對、邏輯運算符等。

判斷語句

if語句

• if-end語句
  舉個栗子：

?if 1 + 1 == 2
     disp('1+1 is 2!');
end
1+1 is 2!
?

• if-else-end語句
  用法與if-end語句類似，不再舉例。

• if-elseif-end語句

• if-elseif-else-end語句
  注：這里的elseif可以有多個。

switch語句

舉個栗子：

?x = 'C';
?switch x
    case {'A','a'}
       r = '優(yōu)秀'
    case {'B','b'}
       r = '良好'
    case {'C','c'}
       r = '一般'
    case {'D','d'}
       r = '及格'
    otherwise
       r = '不及格'
end

r =

一般

注：switch語句可以沒有otherwise分支。

循環(huán)語句

for語句

for語句的格式：

for index = start:increment:end
    語句塊
end
% 其中index為循環(huán)變量，start為循環(huán)起始值，end為循環(huán)終止值，increment為每次的增量，可以不寫，默認為1。如果increment為負數(shù)，則循環(huán)會在start小于end的時候終止。

舉個栗子，求1~100的累加和：

?sum = 0;
?for i = 1 : 100
    sum = sum + i;
end
?disp(sum)
        5050

while語句

在循環(huán)次數(shù)未知的時候，就不能用for語句了，這個時候可以使用while語句，語法格式：

while 邏輯表達式
    語句塊
end

舉個栗子，用while語句來計算1~100的累加和：

?i = 1;
?sum = 0;
?while i <= 100
    sum = sum + i;
    i = i + 1;
end
?disp(sum)
        5050

continue語句

如果想跳過某次循環(huán)，可以使用continue語句，比如下面的栗子是計算1~10之間偶數(shù)的和：

?sum = 0;
?for i = 1:10
    if mod(i,2) ~= 0
        continue
    end
    sum = sum + i;
end
?disp(sum)
    30

break語句

用于終止循環(huán)。舉個栗子，遍歷1~10，遇到7就終止循環(huán)：

?for i = 1:10
  if i == 7
    break;
  end
end
?disp(i)
     7

異常處理語句

當程序發(fā)生異常時，需要捕獲異常并對異常進行處理，這個時候需要用到try-catch語句，基本語法格式：

try
    語句塊1
catch
    語句塊2
end
% 如果語句塊1發(fā)生異常，會跳到語句塊2

Matlab腳本文件（m文件）

和其他編程語言一樣，比如Java的代碼文件為java文件，C++的代碼文件為cpp文件，Python的代碼文件為py文件，Matlab也有自己的代碼文件，是以.m作為后綴名的文件。

一個m文件可以看作是一堆代碼語句的集合，在m文件中可以加注釋，每一行代碼中%后面的內(nèi)容都是注釋。

函數(shù)

Matlab的函數(shù)分為兩種，一種叫m函數(shù)，也叫主函數(shù)，是定義在和函數(shù)同名的m文件中的函數(shù)，可以供外部（Matlab命令行窗口或者其他m文件）調(diào)用；另一種叫子函數(shù)，也是寫在m文件中，但是只能供同一m文件中的主函數(shù)或其他子函數(shù)調(diào)用。

m函數(shù)

m函數(shù)需要定義在與函數(shù)同名的m文件中，一個m函數(shù)具有獨立的工作空間。一般由5部分組成：函數(shù)定義行、H1行（緊跟函數(shù)定義行后面一行的注釋文本，也是用lookfor 函數(shù)名命令時候可以看到的文本）、幫助文本（注釋文本，用于對函數(shù)的功能、輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)等信息進行說明）、函數(shù)體、注釋。

Matlab帶有m文件編輯器，可以在Matlab命令行中輸入edit命令打開m文件編輯器，然后在其中就可以編輯m文件。當然，在記事本或notepad++中也是可以編輯m文件的，就好比既可以在Eclipse中寫Java代碼，如果你喜歡也可以在記事本或vim編輯器中寫。

下面舉一個栗子來說明m函數(shù)的定義方法：

function result = myadd(num1,num2)
% myadd(num1,num2) 自定義加法函數(shù)，計算num1和num2的和
% 輸入?yún)?shù)為兩個數(shù)
% 輸出參數(shù)為兩個數(shù)的和
% 程序作者：m2fox
% 程序開發(fā)日期：2017-11-21
result = num1 + num2

把上面一段代碼保存成一個m文件，命名為：myadd.m，保存，比如保存在了D:\mylearn\目錄下。

然后要把D:\mylearn\這個路徑添加為Matlab的執(zhí)行路徑（相當于環(huán)境變量），否則無法在命令行窗口中調(diào)用myadd函數(shù)。添加執(zhí)行路徑的方法是：

把D:\mylearn\這個路徑按照上述方法添加到執(zhí)行路徑后，就可以到Matlab命令行中輸入myadd(num1,num2)命令來求兩個數(shù)的和了，示例程序如下：

?myadd(1,2);

result =

     3

?help myadd

  myadd(num1,num2) 自定義加法函數(shù)，計算num1和num2的和
  輸入?yún)?shù)為兩個數(shù)
  輸出參數(shù)為兩個數(shù)的和
  程序作者：m2fox
  程序開發(fā)日期：2017-11-21

?lookfor myadd
myadd.m: % myadd(num1,num2) 自定義加法函數(shù)，計算num1和num2的和

可以看到，求出了1+2的結(jié)果：3，然后用help和lookfor命令也顯示出了定義函數(shù)時寫的函數(shù)幫助文本。

子函數(shù)

在文件中，和文件名同名的函數(shù)稱為m函數(shù)，也叫主函數(shù)；而在m文件中定義的其他函數(shù)，則稱為子函數(shù)。要注意的是，子函數(shù)之內(nèi)被當前m文件內(nèi)部的主函數(shù)以及其他子函數(shù)調(diào)用，不能被外部調(diào)用。下面舉一個子函數(shù)的栗子，還是在剛剛的myadd.m文件中定義：

function result = myadd(num1,num2)
% myadd(num1,num2) 自定義加法函數(shù)，計算num1和num2的平方和
% 輸入?yún)?shù)為兩個數(shù)
% 輸出參數(shù)為兩個數(shù)的平方和
% 程序作者：m2fox
% 程序開發(fā)日期：2017-11-21
result = square(num1) + square(num2)

function s = square(x)
% 這是一個子函數(shù)，用于算一個數(shù)的平方
s = x ^ 2;

保存文件，再在Matlab命令行中輸入調(diào)用myadd函數(shù)：

?myadd(1,2);

result =

     5

函數(shù)句柄和匿名函數(shù)

如果你接觸過Python，會知道在Python中函數(shù)也是一種對象，可以將一個函數(shù)賦值給一個變量。在Python中也有l(wèi)ambda表達式支持的匿名函數(shù)。

類似的，Matlab中也有類似函數(shù)對象的函數(shù)句柄以及匿名函數(shù)。

• 函數(shù)句柄：變量名 = @函數(shù)名，經(jīng)過這一句的定義之后，就可以用自己定義的變量名來調(diào)用這個函數(shù)了。

• 匿名函數(shù)：變量名 = @(輸入?yún)?shù)列表)(運算表達式)

注：函數(shù)句柄和匿名函數(shù)在精簡版Matlab 5.3中不支持，所以此處不再給出示例程序。

獲取一個函數(shù)的輸入?yún)?shù)數(shù)量

舉例如下，修改myadd.m文件的內(nèi)容并保存：

function result = myadd(num1,num2)
% 如果輸入的參數(shù)只有一個，就輸出這個數(shù)的絕對值；如果輸入的參數(shù)有兩個，就輸出這兩個數(shù)的和
if (nargin == 1)  % 用nargin這個特殊變量來獲取輸入?yún)?shù)的個數(shù)
   result = abs(num1)
elseif (nargin == 2)
   result = num1 + num2
end

在Matlab命令行中調(diào)用myadd函數(shù)：

?myadd(-3);

result =

     3

?myadd(4,5);

result =

     9

幾點實用編程技巧

計算函數(shù)用時

在任意代碼段的開始和結(jié)束使用tic和toc語句對，可以計算這段代碼的用時，編寫一個名為myadd.m的m函數(shù)如下：

function sum = myadd()
tic
s = 0;
for i = 1:1000000
   s = s + 1/i;
end
sum = s;
toc

在命令行中調(diào)用myadd函數(shù)：

?myadd

elapsed_time =

    1.1740


ans =

   14.3927

可以看到myadd函數(shù)用時1.174秒，結(jié)果為14.3927

用向量化的操作來代替循環(huán)操作

向量化的操作相比循環(huán)操作而言，在數(shù)據(jù)量大的時候性能將會顯著提高。
比如對比如下兩個函數(shù)：

function result = myadd1()
tic
s = 0;
for i = 1:1000000
   s = s + 1/i;
end
result = s;
toc

function result = myadd2()
tic
i = 1:1000000;
result = sum(1./i);
toc

分別調(diào)用myadd1、myadd2函數(shù)，結(jié)果對比如下：

?myadd1

elapsed_time =

    1.1740


ans =

   14.3927
?myadd2

elapsed_time =

    0.0200


ans =

   14.3927

可以看出，采用向量化的操作后，相比使用循環(huán)，同樣的數(shù)據(jù)量的計算效率得到了幾十倍的提升。

次數(shù)多的循環(huán)放在內(nèi)層，次數(shù)少的循環(huán)放在外層

可以防止損耗過多程序性能。

大型矩陣預先定維

先使用zeros或ones函數(shù)對大型矩陣預先定維，將會顯著降低程序耗時。