【matlab】MATLAB程序调试方法和过程

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【matlab】MATLAB程序调试⽅法和过程

3.8 MATLAB程序的调试和优化

在MATLAB的程序调试过程中，不仅要求程序能够满⾜设计者的设计需求，⽽且还要求程序调试能够优化程序的性能，这样使得程序调试有

时⽐程序设计更为复杂。MATLAB提供了强⼤的程序调试功能，合理的运⽤MATLAB提供的程序调试⼯具尤其重要。本节从MATLAB程序调

试的⽅法和过程开始介绍，先让⽤户懂得合理运⽤MATLAB的程序调试功能，再总结MATLAB程序优化的⽅法，从⽽达到实现提⾼程序性能

的⽬的。

3.8.1 MATLAB程序调试⽅法和过程（1）

MATLAB是⼀种解释和执⾏同时进⾏的语⾔，这使得程序的调试变得相对便利，尤其是MATLAB具有良好的所见即所得特性。在MATLAB程

序调试过程中，可运⽤的除了⼀系列调试函数外，MATLAB还提供了专门的调试器，即M⽂件编译器，通过该M⽂件编译器和调试函数的共

同使⽤，⽤户能够完成⼤部分的程序调试⼯作。

1．调试的基本任务

程序调试（Debug）的基本任务就是要找到并去除程序中的错误。程序的错误⼤致可以分为如下三类。

语法错误：由于程序员疏忽、输⼊不正确等原因⽽造成的代码违背程序语⾔规则的错误。

运⾏错误：由于对所求解问题的理解差异，导致程序流程出错或对程序本⾝的特性认识有误⽽造成的程序执⾏结果错误的情况。

异常：程序执⾏过程中由于不满⾜条件⽽造成的程序执⾏错误。

语法错误是初学者最常犯的错误，例如，变量或函数名拼写错误、缺少引号或括号等。这类错误对于熟练掌握MATLAB的⽤户来说很容易避

免，并且当MATLAB运⾏发现这些错误时会⽴即标识出这些错误，并向⽤户说明错误的类型以及在M⽂件中的位置，下⾯⽤⼀个例⼦来说

明，在debug.m⽂件中输⼊如下内容：

1 1 A=[1 2 3,4 5 6,7 8 9]; %定义矩阵A 2 2 B=[1 2 3 4,5 6 7 8,9 10 11 12,13 14 15 16]; %定义矩阵B 3 3 C=A*B %C为矩阵A和B相乘

运⾏时则会出现如下错误：

1. Error using ==> mtimes

2. Inner matrix dimensions must agree.

在上述矩阵四则运算的例⼦中，矩阵A和矩阵B的维数不满⾜运算前置条件，即两个矩阵的维数不同不能进⾏运算。

运⾏错误也能够被MATLAB发现，但是⽤户却不知道错误到底发⽣在何处，也就不能通过查询函数⼯作区域的⽅法来查询错误来源，更多时

候是MATLAB⽆法发现运⾏错误，但是运⾏结果在验证时出错。这类错误的处理⽅法多是依靠编程经验解决，下⾯就求解⽅程组的例⼦来进

⾏说明，在命令窗⼝中输⼊以下指令：

1. >> A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];

2. >>B=[9 8 7;6 5 4;3 2 1];

3. >>x = B/A %x为矩阵B除以A

运⾏结果为：

1. x =

2. -2.6667 0 1.6667

3. -2.1667 0 1.1667

4. -1.6667 0 0.6667

该结果在不同计算机的不同版本的MATLAB下可能不完全相同。为了验证这个结果，在命令窗⼝中输⼊如下命令：

1. >> A*x-B; %矩阵A,x和B进⾏计算

2. >> norm(A*x-B) %返回表达式计算结果的最⼤奇异值

运算结果为：

1. ans =

2. 74.4236 显然x不是A*x=B的解。

说明这就是⼀个简单的运⾏错误，MATLAB同样有运⾏结果，但是进⾏验证时结果却不正确。原因是在求解A*x=B⽅程的解时，应该不能⽤B右除A，⽽应该是左除，例如，在MATLAB命令窗⼝输⼊如下命令：

1. >> x=A\B

运⾏结果为：

1. x =

2. -27 -26 -17

3. 42 41 24

4. -16 -16 -8

验证结果为：

1. >> A*x-B

2. ans =

3. 0 0 0

4. 0 0 0

5. 0 0 0

6. >> norm(A*x-B)

7. ans =

8. 0

运⾏错误通常很难发现，⽤户在分析问题时要做到⾮常细⼼，并且有时需要做必要的验证。

异常的错误往往出现在规模较⼤的MATLAB程序中，并且涉及多个函数的调研以及数据的调⽤，异常的种类也很多，例如，被调⽤的⽂件不

存在、数据传输路径错误、异常的数据输⼊等。

3.8.1 MATLAB程序调试⽅法和过程（2）

2．调试⼯具

MATLAB提供了⼤量的调试函数供⽤户使⽤，这些函数可以通过help指令获得，在MATLAB命令执⾏窗⼝输⼊如下指令：

1. >> help debug

⽤户便可获得这些函数，这些函数都有⼀个特点，就是以"db"开头，具体功能和作⽤如下：

1. dbstop - Set breakpoint %设置断点

2. dbclear - Remove breakpoint %清除断点

3. dbcont - Resume execution %重新执⾏

4. dbdown - Change local workspace context %下移本地⼯作空间内容

5. dbmex - Enable MEX-file debugging %使MEX⽂件调试有效

6. dbstack - List who called whom %列出函数调⽤关系

7. dbstatus - List all breakpoints %列出所有断点

8. dbstep - Execute one or more lines %单步或多步执⾏

9. dbtype - List M-file with line numbers %列出M⽂件

10. dbup - Change local workspace context %上移本地⼯作空间内容

11. dbquit - Quit debug mode %退出调试模式

在MATLAB中，这些调试函数都有相应的图形化调试⼯具，使得程序的调试更加⽅便、快捷。这些图形化调试⼯具在MATLAB编译器

的"debug"和"Breakpoints"菜单中，以⽅便调试使⽤。

3．调试⽅法

对于简单的MATLAB程序中出现的语法错误，可以采⽤直接调试法，即直接运⾏该M⽂件，MATLAB将直接找出语法错误的类型和出现的地

⽅，根据MATLAB的反馈信息对语法错误进⾏修改。

当M⽂件很⼤或M⽂件中含有复杂的嵌套时，则需要使⽤MATLAB调试器来对程序进⾏调试，即使⽤MATLAB提供的⼤量调试函数以及与之

相对应的图形化⼯具。

下⾯通过⼀个判断2000年⾄2010年间的闰年年份的⽰例来介绍MATLAB调试器的使⽤⽅法。（1）创建⼀个leapyear.m的M函数⽂件，并输⼊如下函数代码程序。

1. %程序为判断2000年⾄2010年10年间的闰年年份

2. %本程序没有输⼊/输出变量

3. %函数的使⽤格式为leapyear，输出结果为2000年⾄2010年10年间的闰年年份

4. function leapyear %定义函数leapyear

5. for year=2000:2010 %定义循环区间

6. sign=1;

7. a = rem(year,100); %求year除以100后的剩余数

8. b = rem(year,4); %求year除以4后的剩余数

9. c = rem(year,400); %求year除以400后的剩余数

10. if a =0 %以下根据a、b、c是否为0对标志变量sign进⾏处理

11. signsign=sign-1;

12. end

13. if b=0

14. signsign=sign+1;

15. end

16. if c=0

17. signsign=sign+1;

18. end

19. if sign=1

20. fprintf('%4d \n',year)

21. end

22. end

（2）运⾏以上M程序，此时MATLAB命令窗⼝会给出如下错误提⽰：

1. Error: File: leapyear.m Line: 10 Column: 6

2. The expression to the left of the equals sign is not a valid target for an assignment.

由错误提⽰可知，在程序的第10⾏存在语法错误，检测可知if选择判断语句中，⽤户将"=="写成了"="。因此将"="改成"=="，同时也更改第13、16、19⾏中的"="为"=="。

3.8.1 MATLAB程序调试⽅法和过程（3）

（3）程序修改并保存完成后，可直接运⾏修正后的程序，程序运⾏结果为：

1. 2001

2. 2002

3. 2003

4. 2005

5. 2006

6. 2007

7. 2009

8. 2010

显然，2001年⾄2010年间不可能每年都是闰年，由此判断程序存在运⾏错误。

（4）分析原因。可能由于在处理年号是否是100的倍数时，变量sign存在逻辑错误。

（5）断点设置。断点为MATLAB程序执⾏时⼈为设置的中断点，程序运⾏⾄断点时便⾃动停⽌运⾏，等待⽤户的下⼀步操作。设置断点只

需要⽤⿏标单击程序左侧的" "使得" "变成红⾊的圆点（当存在语法错误时圆点颜⾊为灰⾊），如图3.2所⽰。应该在可能存在逻辑错误或需

要显⽰相关代码执⾏数据附近设置断点，例如，本例中的12、15和18⾏。如果⽤户需要去除断点，可以再次单击红⾊圆点去除，也可以单

击⼯具栏中的⼯具去除所有断点。

（6）运⾏程序。按"F5"键或单击⼯具栏中的按钮执⾏程序，这时其他调试按钮将被激活。程序运⾏⾄第⼀个断点暂停，在断点右侧则出现

向右指向的绿⾊箭头，如图3.3所⽰。

图3.2 断点标记

图3.3 程序运⾏⾄断点处暂停

程序调试运⾏时，在MATLAB的命令窗⼝中将显⽰如下内容：

1. K>>

此时可以输⼊⼀些调试指令，更加⽅便对程序调试的相关中间变量进⾏查看。

MATLAB复习

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MATLAB 演草纸

MATLAB 常用命令：

空间管理命令

Who命令：查看空间中存在那些变量名

Whos命令：查看变量名的详细信息（见P书5）

Clear命令：删除其中一些不再使用的变量名如 clear a b

Save命令：将工作空间中的变量名保存到文件中

格式：save 文件名变量列表表达式其它选项

例如：save mydat a b c

Load命令：从文件中把变量调出并从新装入到MATLAB的工作空间中去，是save命令相反的过程

Clc命令：清除屏幕（不是清除内存中的变量）

Exist命令：查看空间中是否存在一个变量如 i=exist（‘a’）

i=1 表示当前空间存在此变量

i=2 表示存在一个名为的文件

i=3 表示当前路径下存在一个名为的文件

i=4 表示存在一个名为a..mdl的simulink文件

i=5 表示存在一个名为a（）的内部函数

i=6 表示不存在和a相关的文件和变量

数据格式命令

Format命令：用来设置输出数据格式如：Format short（数据参数）

matlab数学建模程序代码

第 1 页共 3 页 matlab数学建模程序代码

【实用版】

1.MATLAB 数学建模概述

2.MATLAB 数学建模程序代码的基本结构

3.常用的 MATLAB 数学建模函数和命令

4.MATLAB 数学建模程序代码的编写流程

5.MATLAB 数学建模程序代码的示例

正文

一、MATLAB 数学建模概述

MATLAB（Matrix Laboratory）是一款强大的数学软件，广泛应用于数学建模、数据分析、可视化等领域。通过 MATLAB，用户可以方便地进行数学计算、编写程序以及绘制图表等。在数学建模领域，MATLAB 为研究人员和工程师提供了丰富的工具箱和函数，使得数学模型的构建、求解和分析变得更加简单高效。

二、MATLAB 数学建模程序代码的基本结构

MATLAB 数学建模程序代码通常分为以下几个部分：

1.导入 MATLAB 库：在建模过程中，可能需要使用 MATLAB 提供的某些库或工具箱，需要在代码开头进行导入。

2.定义变量和参数：在建模过程中，需要定义一些变量和参数，用于表示模型中的各个要素。

3.建立数学模型：根据实际问题，编写相应的数学表达式或方程，构建数学模型。

4.求解模型：通过调用 MATLAB 内置函数或使用自定义函数，对数学第 2 页共 3 页模型进行求解。

5.分析结果：对求解结果进行分析，提取所需的信息，例如计算均值、方差等统计量。

6.可视化结果：使用 MATLAB 绘制图表，将结果以直观的形式展示出来。

三、常用的 MATLAB 数学建模函数和命令

MATLAB 提供了丰富的数学建模函数和命令，例如：

1.线性规划：使用`linprog`函数求解线性规划问题。

2.非线性规划：使用`fmincon`或`fsolve`函数求解非线性规划问题。

3.优化问题：使用`optimize`函数求解优化问题。

4.数据处理：使用`mean`、`std`等函数对数据进行统计分析。

matlab实验指导书1

MATLAB专题实验指导书

刘美兰吴彩玲

电信学院自动化系

2006年6月

2 目录

实验一MATLAB的安装------------------------------------------1

实验二Desktop操作桌面基础-----------------------------------5

实验三数值数组及其运算----------------------------------------10

实验四数据和函数的可视化-----------------------------------------16

实验五MATLAB仿真环境-----------------------------------------------22

实验六句柄图形和图形用户界面制作--------------------------------24

附录1 Matlab的函数及指令Functions and Commands----------27

附录2 SIMULINK的库模块-----------------------------------------------38

1 实验一 MATLAB的安装

一、实验目的

熟练Matlab的安装步骤。

二、 Matlab安装的硬件要求

硬件要求：CPU：Pentium II以上，内存24MB以上，CD-ROM(安装用)。硬盘安装前应有2MB以上空间。8位以上显卡，图形加速卡，声卡。

三、实验内容和步骤

MATLAB软件的安装与卸载。

下面以一台PC机（操作系统为WIN2000）为例，介绍Matlab的安装过程。

1）把安装盘放入CD-ROM，一般会自动运行安装程序，如果不运行，可以进入光盘双击setup.exe文件，初始化完成，会出现图1-1所示界面。

两行根数转轨道六根数 matlab程序汇报

【标题】两行根数转轨道六根数 Matlab程序汇报

【引言】

两行根数是描述地球轨道的标准表示方法之一，它包含了一系列关键参数，如卫星的轨道倾角、升交点赤经、轨道椭圆的偏心率等。而根据这些信息，我们可以使用Matlab编写程序将两行根数转换为轨道六根数，进一步分析和理解卫星的运动轨迹。本篇文章将详细介绍如何使用Matlab实现两行根数转轨道六根数的程序，并分享一些在实际应用中的观点和理解。

【正文】

1. 引入两行根数的概念

在研究和分析地球轨道运动时，两行根数是一种常用的描述方式。它由一对数字组成，分别代表轨道的倾角、升交点赤经、偏心率、论点偏角、平均运动和平均近点角。这些参数是描述卫星围绕地球运行轨迹的关键要素，通过对这些参数的分析，我们可以深入理解卫星的运动规律和特点。

2. 两行根数转轨道六根数的原理

两行根数转轨道六根数的过程可以分为以下几个步骤： - 我们需要读取两行根数的值，这可以通过加载数据文件或手动输入实现。

- 接下来，我们使用这些两行根数计算卫星的轨道半长轴、轨道偏心率、轨道倾角、升交点赤经、轨道倾角变化率和近地点幅角变化率等六个参数。

- 将计算得到的六个参数输出，即得到了轨道六根数的值。

3. 使用Matlab编写两行根数转轨道六根数的程序

在Matlab中，我们可以使用一系列的函数和算法来实现两行根数转换。以下是一段示例代码，演示了如何将两行根数转换为轨道六根数：

```matlab

% 读取两行根数的值

incl = 51.6; % 倾角（单位：度）

raan = 34.5; % 升交点赤经（单位：度）

ecc = 0.001; % 偏心率

argp = 62.3; % 论点偏角（单位：度）

mm = 15.3; % 平均运动（单位：每天的圈数）

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