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Chapter 6
基本的使用者定義函式
Hung-Yuan Fan (范洪源)
Department of Mathematics, National Taiwan Normal University, Taiwan
Spring 2020
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 1/53
使用者定義函式 (基礎篇)
L1 MATLAB 函式介紹
L2 MATLAB 的變數傳遞方式: 按值傳遞 L3 函式握把
L4 匿名函式
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Lecture 1
MATLAB 函式介紹
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 3/53
M 檔案的類型
儲存 MATLAB 程式碼的檔案稱為 M 檔案 (副檔名是.m),包含
1 程序檔案或稱底稿檔案(script files)
它是由一系列宣告式所組成的檔案。
執行結果如同把所有的指令直接鍵入指令視窗一樣。
任何由程序檔所產生的變數,都會繼續存留在工作區內而互 相影響。
2 MATLAB 函式 (MATLAB functions)
一種特殊類型的 M 檔案,可在自己專屬的工作區內執行。 藉由輸入引數清單(input argument list)接受輸入資料。 經由輸出引數清單(output argument list)傳回計算結果 給呼叫的程式。
在函式內使用的變數是區域變數(local variable),因此即 使工作區內已使用相同名稱的變數,它們彼此之間不會混 淆。
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M 檔案的類型
儲存 MATLAB 程式碼的檔案稱為 M 檔案 (副檔名是.m),包含
1 程序檔案或稱底稿檔案(script files)
它是由一系列宣告式所組成的檔案。
執行結果如同把所有的指令直接鍵入指令視窗一樣。
任何由程序檔所產生的變數,都會繼續存留在工作區內而互 相影響。
2 MATLAB 函式 (MATLAB functions)
一種特殊類型的 M 檔案,可在自己專屬的工作區內執行。
藉由輸入引數清單(input argument list)接受輸入資料。
經由輸出引數清單(output argument list)傳回計算結果 給呼叫的程式。
在函式內使用的變數是區域變數(local variable),因此即 使工作區內已使用相同名稱的變數,它們彼此之間不會混 淆。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 4/53
函式的架構
完整的函式包括函式定義列、H1 列(唸成 H-one line)、
函式說明文字區,以及函式的主體四個部分。
function
[out1,out2,. . .] =filename(in1,in2,. . .)
% H1 comment line
% Other comment lines
· · ·
(Executable code)
· · ·
(return) % 可省略此宣告式
end
% 有時亦可省略此宣告式function
標示了函式的起點,它指明了函式名稱,以及輸入與輸出引數清單。
儲存函式的檔名必須是
filename.m
,與函式名稱的英文大 小寫一致!. . . . . .
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函式的架構
完整的函式包括函式定義列、H1 列(唸成 H-one line)、
函式說明文字區,以及函式的主體四個部分。
function
[out1,out2,. . .] =filename(in1,in2,. . .)
% H1 comment line
% Other comment lines
· · ·
(Executable code)
· · ·
(return) % 可省略此宣告式
end
% 有時亦可省略此宣告式function
標示了函式的起點,它指明了函式名稱,以及輸入與輸出引數清單。
儲存函式的檔名必須是
filename.m
,與函式名稱的英文大 小寫一致!Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 5/53
H1 Comment Line
在函式宣告function之後的第一列註解,稱為 H1 註解行
(H1 comment line)。
它必須只包含一行註解文字,用以表明整個函式的目的。 此行文字的特別意義,是讓 MATLAB 藉由 lookfor 指令 搜尋並顯示此函式用途。
語法: lookfor
keyword
MATLAB 會搜尋函式名稱或是 H1 列中是否包含該關鍵字
keyword
,並將所有搜尋結果顯示於指令視窗。. . . . . .
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H1 Comment Line
在函式宣告function之後的第一列註解,稱為 H1 註解行
(H1 comment line)。
它必須只包含一行註解文字,用以表明整個函式的目的。
此行文字的特別意義,是讓 MATLAB 藉由 lookfor 指令 搜尋並顯示此函式用途。
語法: lookfor
keyword
MATLAB 會搜尋函式名稱或是 H1 列中是否包含該關鍵字
keyword
,並將所有搜尋結果顯示於指令視窗。Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 6/53
H1 Comment Line
在函式宣告function之後的第一列註解,稱為 H1 註解行
(H1 comment line)。
它必須只包含一行註解文字,用以表明整個函式的目的。
此行文字的特別意義,是讓 MATLAB 藉由 lookfor 指令 搜尋並顯示此函式用途。
語法: lookfor
keyword
MATLAB 會搜尋函式名稱或是 H1 列中是否包含該關鍵字
keyword
,並將所有搜尋結果顯示於指令視窗。. . . . . .
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H1 列和註解說明文字 (1/2)
範例: 函式 vec_plus.m
function
total =vec_plus(x,y)
% vec_plus Sum of two numbers or vectors.
% vec_plus(X,Y) computes X+Y and returns the result,
% where X and Y can be scalars or vectors.
% function's body starts here total = x + y;
>> vec_plus(2,ones(2,1)) ans =
3 3
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 7/53
H1 列和註解說明文字 (1/2)
範例: 函式 vec_plus.m
function
total =vec_plus(x,y)
% vec_plus Sum of two numbers or vectors.
% vec_plus(X,Y) computes X+Y and returns the result,
% where X and Y can be scalars or vectors.
% function's body starts here total = x + y;
>> vec_plus(2,ones(2,1)) ans =
3 3
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H1 列和註解說明文字 (2/2)
>> help
vec_plus
vec_plus Sum of two numbers or vectors.
vec_plus(X,Y) computes X+Y and returns the result, where X and Y can be scalars or vectors.
>> lookfor
sum
vec_plus - Sum of two numbers or vectors.
reciproc_sum - Function-valued tensor for 1/(xi_1 + ... + xi_d) StatisticsByGroupMapReduceExample - Compute Summary Statistics by Group Using
MapReduce
summer - Shades of green and yellow colormap
uiresume - Resume execution of blocked MATLAB code. .. .
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H1 列和註解說明文字 (2/2)
>> help
vec_plus
vec_plus Sum of two numbers or vectors.
vec_plus(X,Y) computes X+Y and returns the result, where X and Y can be scalars or vectors.
>> lookfor
sum
vec_plus - Sum of two numbers or vectors.
reciproc_sum - Function-valued tensor for 1/(xi_1 + ... + xi_d) StatisticsByGroupMapReduceExample - Compute Summary Statistics by Group Using
MapReduce
summer - Shades of green and yellow colormap
uiresume - Resume execution of blocked MATLAB code.
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函式的引數與傳回值
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多個輸出引數的函式
範例: 函式 vec_minmax.m
function
[mn, mx] =vec_minmax(v)
% vec_minmax 找出向量元素的最小值與最大值。
% 函式 vec_minmax(v) 計算向量 v 所有元素的最小值 mn
% 和最大值 mx,並且傳回這兩個輸出引數。
mn = min(v);
mx = max(v);
>> [min_val, max_val] = vec_minmax([4, -5, 7, 1]) min_val =
-5 max_val =
7
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多個輸出引數的函式
範例: 函式 vec_minmax.m
function
[mn, mx] =vec_minmax(v)
% vec_minmax 找出向量元素的最小值與最大值。
% 函式 vec_minmax(v) 計算向量 v 所有元素的最小值 mn
% 和最大值 mx,並且傳回這兩個輸出引數。
mn = min(v);
mx = max(v);
>> [min_val, max_val] = vec_minmax([4, -5, 7, 1]) min_val =
-5 max_val =
7
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 10/53
查詢此函式的線上說明內容
>> help
vec_minmax
vec_minmax 找出向量元素的最小值與最大值。
函式 vec_minmax(v) 計算向量 v 所有元素的最小值 mn 和最大值 mx,並且傳回這兩個輸出引數。
>> lookfor
最小值
vec_minmax
- 找出向量元素的最小值與最大值。>>
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查詢此函式的線上說明內容
>> help
vec_minmax
vec_minmax 找出向量元素的最小值與最大值。
函式 vec_minmax(v) 計算向量 v 所有元素的最小值 mn 和最大值 mx,並且傳回這兩個輸出引數。
>> lookfor
最小值
vec_minmax
- 找出向量元素的最小值與最大值。>>
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 11/53
不需要括號的函式呼叫方式
函式如果沒有輸出引數,就不需要將輸入的引數括起來。
例如,如果 my_func(a, b) 沒有輸出引數,可用下面兩種方 法呼叫:
my_func(a, b); % 需要括號的呼叫方式
my_func
a b; % 不需括號的呼叫: 將 a、b 視為字串
範例: 函式 axis 的使用方式
axis([-4, 4, 0, 20]); % 輸入引數是 double 型態的向量 axis
on;
% 效果和 axis('on') 一樣axis
off; % 效果和 axis('off') 一樣
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不需要括號的函式呼叫方式
函式如果沒有輸出引數,就不需要將輸入的引數括起來。
例如,如果 my_func(a, b) 沒有輸出引數,可用下面兩種方 法呼叫:
my_func(a, b); % 需要括號的呼叫方式
my_func
a b; % 不需括號的呼叫: 將 a、b 視為字串
範例: 函式 axis 的使用方式axis([-4, 4, 0, 20]); % 輸入引數是 double 型態的向量 axis
on; % 效果和 axis('on') 一樣
axis
off; % 效果和 axis('off') 一樣
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沒有輸出引數的範例 (檔名: no_outarg.m)
function
no_outarg(x, y)fprintf(' 輸入引數分別是%s 和
%s \n',x, y);
>> no_outarg
2 -10
輸入引數分別是 2 和 -10>> no_outarg(2, -10) 輸入引數分別是 和
>> no_outarg('2',
'-10')
輸入引數分別是 2 和 -10. . . . . .
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沒有輸出引數的範例 (檔名: no_outarg.m)
function
no_outarg(x, y)fprintf(' 輸入引數分別是%s 和
%s \n',x, y);
>> no_outarg
2 -10
輸入引數分別是 2 和 -10>> no_outarg(2, -10) 輸入引數分別是 和
>> no_outarg('2',
'-10')
輸入引數分別是 2 和 -10Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 13/53
沒有輸出引數的範例 (檔名: no_outarg.m)
function
no_outarg(x, y)fprintf(' 輸入引數分別是%s 和
%s \n',x, y);
>> no_outarg
2 -10
輸入引數分別是 2 和 -10>> no_outarg(2, -10) 輸入引數分別是 和
>> no_outarg('2',
'-10')
輸入引數分別是 2 和 -10. . . . . .
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沒有輸出引數的範例 (檔名: no_outarg.m)
function
no_outarg(x, y)fprintf(' 輸入引數分別是%s 和
%s \n',x, y);
>> no_outarg
2 -10
輸入引數分別是 2 和 -10>> no_outarg(2, -10) 輸入引數分別是 和
>> no_outarg('2',
'-10')
輸入引數分別是 2 和 -10Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 13/53
Lecture 2
MATLAB 的變數傳遞方式: 按值傳遞
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按值傳遞與按址傳遞
MATLAB 程式使用按值傳遞(pass-by-value)的方式,進 行程式與函式間的溝通。
C 語言是採取按址傳遞(pass-by-address)的方式,進行程 式與函式間的溝通。
當程式呼叫函式時,MATLAB 便複製實際引數,並傳遞這 些實際引數的備份給函式使用。
即使函式更改了輸入引數值,也不會影響到呼叫程式的原始 資料。
這種特點可防止在函式中因產生某個錯誤,而無意間修改到 呼叫程式的原始變數值。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 15/53
按值傳遞與按址傳遞
MATLAB 程式使用按值傳遞(pass-by-value)的方式,進 行程式與函式間的溝通。
C 語言是採取按址傳遞(pass-by-address)的方式,進行程 式與函式間的溝通。
當程式呼叫函式時,MATLAB 便複製實際引數,並傳遞這 些實際引數的備份給函式使用。
即使函式更改了輸入引數值,也不會影響到呼叫程式的原始 資料。
這種特點可防止在函式中因產生某個錯誤,而無意間修改到 呼叫程式的原始變數值。
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按值傳遞與按址傳遞
MATLAB 程式使用按值傳遞(pass-by-value)的方式,進 行程式與函式間的溝通。
C 語言是採取按址傳遞(pass-by-address)的方式,進行程 式與函式間的溝通。
當程式呼叫函式時,MATLAB 便複製實際引數,並傳遞這 些實際引數的備份給函式使用。
即使函式更改了輸入引數值,也不會影響到呼叫程式的原始 資料。
這種特點可防止在函式中因產生某個錯誤,而無意間修改到 呼叫程式的原始變數值。
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按值傳遞與按址傳遞
MATLAB 程式使用按值傳遞(pass-by-value)的方式,進 行程式與函式間的溝通。
C 語言是採取按址傳遞(pass-by-address)的方式,進行程 式與函式間的溝通。
當程式呼叫函式時,MATLAB 便複製實際引數,並傳遞這 些實際引數的備份給函式使用。
即使函式更改了輸入引數值,也不會影響到呼叫程式的原始 資料。
這種特點可防止在函式中因產生某個錯誤,而無意間修改到 呼叫程式的原始變數值。
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函式 sample.m
function out = sample(a,b)
fprintf('In sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
a = b(1) + 2*a;
b = a .* b;
out = a + b(1);
fprintf('In sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
呼叫上述函式的主程式 test_sample.m a = 2; b = [6 4];
fprintf('Before sample: a = %f, b = %f
\n',a,b); out = sample(a,b);
fprintf('After sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
fprintf('After sample: out = %f\n',out);
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函式 sample.m
function out = sample(a,b)
fprintf('In sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
a = b(1) + 2*a;
b = a .* b;
out = a + b(1);
fprintf('In sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
呼叫上述函式的主程式 test_sample.m a = 2; b = [6 4];
fprintf('Before sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
out = sample(a,b);
fprintf('After sample: a = %f, b = %f
\n',a,b);
fprintf('After sample: out = %f
\n',out);
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主程式的執行結果
>> test_sample
Before sample: a = 2.000000, b = 6.000000 4.000000
In sample: a = 2.000000, b = 6.000000 4.000000 In sample: a = 10.000000, b = 60.000000 40.000000
After sample: a = 2.000000, b = 6.000000 4.000000After sample: out = 70.000000
>>
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Lecture 3
函式握把
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MATLAB 的資料型態
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何謂函式握把?
函式握把(function handle)是 MATLAB 的一種資料型 態,它保有呼叫一個函式所需的資訊。
MATLAB 提供兩種方法來產生函式握把:
1 使用@運算子來產生函式握把時,只需要將運算子放在函式 名稱前面即可。
fh = @函式名稱;
2 使用 str2func 產生函式握把時,必須將函式的名稱當成輸 入引數的字串。
fh = str2func('函式名稱');
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何謂函式握把?
函式握把(function handle)是 MATLAB 的一種資料型 態,它保有呼叫一個函式所需的資訊。
MATLAB 提供兩種方法來產生函式握把:
1 使用@運算子來產生函式握把時,只需要將運算子放在函式 名稱前面即可。
fh = @函式名稱;
2 使用 str2func 產生函式握把時,必須將函式的名稱當成輸 入引數的字串。
fh = str2func('函式名稱');
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 20/53
何謂函式握把?
函式握把(function handle)是 MATLAB 的一種資料型 態,它保有呼叫一個函式所需的資訊。
MATLAB 提供兩種方法來產生函式握把:
1 使用@運算子來產生函式握把時,只需要將運算子放在函式 名稱前面即可。
fh = @函式名稱;
2 使用 str2func 產生函式握把時,必須將函式的名稱當成輸 入引數的字串。
fh = str2func('函式名稱');
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函式握把的範例 (1/2)
使用者定義的函式: my_func.m
function
y = my_func(x) y = x.^2 - 2*x + 1;>> fh1 = @my_func; % 宣告 fh1 為一個函式握把
>> [fh1(4), my_func(4)] ans =
9 9
>> fh2 = @randn;
>> fh2() % 若沒有輸入引數時,必須加上圓括弧 () ans =
-0.1241
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 21/53
函式握把的範例 (1/2)
使用者定義的函式: my_func.m
function
y = my_func(x) y = x.^2 - 2*x + 1;>> fh1 = @my_func; % 宣告 fh1 為一個函式握把
>> [fh1(4), my_func(4)] ans =
9 9
>> fh2 = @randn;
>> fh2() % 若沒有輸入引數時,必須加上圓括弧 () ans =
-0.1241
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函式握把的範例 (1/2)
使用者定義的函式: my_func.m
function
y = my_func(x) y = x.^2 - 2*x + 1;>> fh1 = @my_func; % 宣告 fh1 為一個函式握把
>> [fh1(4), my_func(4)]
ans =
9 9
>> fh2 = @randn;
>> fh2() % 若沒有輸入引數時,必須加上圓括弧 () ans =
-0.1241
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 21/53
函式握把的範例 (1/2)
使用者定義的函式: my_func.m
function
y = my_func(x) y = x.^2 - 2*x + 1;>> fh1 = @my_func; % 宣告 fh1 為一個函式握把
>> [fh1(4), my_func(4)]
ans =
9 9
>> fh2 = @randn;
>> fh2() % 若沒有輸入引數時,必須加上圓括弧 () ans =
-0.1241
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函式握把的範例 (2/2)
>> whos
Name Size Bytes Class ans 1
× 1 8
doublefh1 1
× 1 32
funciton_handle fh2 1× 1 32
funciton_handle>>> feval(fh1, 4) % 效果與 fh1(4) 相同 ans =
9
>> func2str(fh1) % 找回函式握把 fh1 的原函式名稱 ans =
my_func
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 22/53
函式握把的範例 (2/2)
>> whos
Name Size Bytes Class ans 1
× 1 8
doublefh1 1
× 1 32
funciton_handle fh2 1× 1 32
funciton_handle>>> feval(fh1, 4) % 效果與 fh1(4) 相同 ans =
9
>> func2str(fh1) % 找回函式握把 fh1 的原函式名稱 ans =
my_func
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函式握把的範例 (2/2)
>> whos
Name Size Bytes Class ans 1
× 1 8
doublefh1 1
× 1 32
funciton_handle fh2 1× 1 32
funciton_handle>>> feval(fh1, 4) % 效果與 fh1(4) 相同 ans =
9
>> func2str(fh1) % 找回函式握把 fh1 的原函式名稱 ans =
my_func
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 22/53
處理函式握把的 MATLAB 函式
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Lecture 4 匿名函式
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 24/53
匿名函式(anonymous function)是一個「沒有名稱」的函 式。
它是用單一行 MATLAB 敘述所宣告的函式,而且會回傳一 個函式握把,然後可以用此握把來執行此函式。
可以在指令視窗裡直接定義一個匿名函式,而不用把函式寫 在 M 檔案裡。
一般形式為
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匿名函式(anonymous function)是一個「沒有名稱」的函 式。
它是用單一行 MATLAB 敘述所宣告的函式,而且會回傳一 個函式握把,然後可以用此握把來執行此函式。
可以在指令視窗裡直接定義一個匿名函式,而不用把函式寫 在 M 檔案裡。
一般形式為
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 25/53
匿名函式(anonymous function)是一個「沒有名稱」的函 式。
它是用單一行 MATLAB 敘述所宣告的函式,而且會回傳一 個函式握把,然後可以用此握把來執行此函式。
可以在指令視窗裡直接定義一個匿名函式,而不用把函式寫 在 M 檔案裡。
一般形式為
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單自變量函數的範例
>> f = @(x) cos(x) - x; % 宣告 f 是一個函式握把
>> z =
fzero(f,[0,pi/2]) % 求出函數 f 的零根
z =0.7391
>> x = linspace(0,pi/2); y = f(x); fz = f(z);
>> plot(x,y,'b-',x,zeros(size(x)),'k-',z,fz,'ro');
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單自變量函數的範例
>> f = @(x) cos(x) - x; % 宣告 f 是一個函式握把
>> z =
fzero(f,[0,pi/2]) % 求出函數 f 的零根
z =0.7391
>> x = linspace(0,pi/2); y = f(x); fz = f(z);
>> plot(x,y,'b-',x,zeros(size(x)),'k-',z,fz,'ro');
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雙自變量函數的範例
>> g = @(x,y) x./(x.^2+y.^2+1);
>> g(1,1) ans =
0.3333
>> ezsurf(g,[-5,5,-5,5]);
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雙自變量函數的範例
>> g = @(x,y) x./(x.^2+y.^2+1);
>> g(1,1) ans =
0.3333
>> ezsurf(g,[-5,5,-5,5]);
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使用者定義函式 (進階篇)
L5 選擇性引數
L6 使用共用記憶體分享資料 L7 函式呼叫間的資料保存
L8 MATLAB 內建函式: 排序與亂數涵式
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 28/53
Lecture 5
選擇性引數
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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許多 MATLAB 函式支援選擇性的輸入引數及輸出引數,例 如: plot、max 等函式。
x_max = max(x);
[x_max,ii_max] = max(x);
MATLAB 有關選擇性引數資訊的函式
nargin: 傳回用來呼叫函式的實際輸入引數數目,是 number of argument input 的縮寫。
nargout: 傳回用來呼叫函式的實際輸出引數數目,是 number of argument output 的縮寫。
nargchk: 假如用來呼叫函式的引數太少或是太多,將傳回 一個錯誤訊息。
error: 顯示錯誤的訊息,並放棄執行產生錯誤的函式。用 在當引數產生的錯誤是嚴重的 (fatal) 情況。
warning: 顯示警告的訊息,並繼續執行函式。用在當引數 的錯誤並不嚴重,而函式可以繼續執行的情況。
inputname: 傳回對應輸入引數清單特定次序的實際變數名 稱。
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上述函式的語法 (1/2)
nargchk 語法
msg = nargchk(min_args,max_args,num_args);
min_args: 引數最小數目,max_args: 引數最大數目,
num_args: 實際引數數目。
假使引數的數目不在可接受的範圍,將會產生一個標準的錯 誤訊息。
假使引數的數目在可接受範圍內,則函式將會傳回一個空字 串。
error 語法
error('msg'),其中 msg 是包含錯誤訊息的字串。 error 可與 nargchk 互相搭配使用。
當程式發生錯誤時,產生一個錯誤訊息並停止執行。 如果程式沒有錯誤,就只輸出一個空字串。
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上述函式的語法 (1/2)
nargchk 語法
msg = nargchk(min_args,max_args,num_args);
min_args: 引數最小數目,max_args: 引數最大數目,
num_args: 實際引數數目。
假使引數的數目不在可接受的範圍,將會產生一個標準的錯 誤訊息。
假使引數的數目在可接受範圍內,則函式將會傳回一個空字 串。
error 語法
error('msg'),其中 msg 是包含錯誤訊息的字串。
error 可與 nargchk 互相搭配使用。
當程式發生錯誤時,產生一個錯誤訊息並停止執行。
如果程式沒有錯誤,就只輸出一個空字串。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 31/53
上述函式的語法 (2/2)
warning 語法
warning('msg'),其中 msg 是包含警告訊息的字串。
會告知使用者發生問題的函式名稱,以及程式發生問題的位 置,但程式仍繼續執行而不會中斷。
inputname 語法
name = inputname(argno);
會傳回所使用的真實引數名稱,其中 argno 是引數的序數。 如果引數是個變數,函式會傳回變數名稱。
假如引數是一段敘述,則會傳回一個空字串。
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上述函式的語法 (2/2)
warning 語法
warning('msg'),其中 msg 是包含警告訊息的字串。
會告知使用者發生問題的函式名稱,以及程式發生問題的位 置,但程式仍繼續執行而不會中斷。
inputname 語法
name = inputname(argno);
會傳回所使用的真實引數名稱,其中 argno 是引數的序數。
如果引數是個變數,函式會傳回變數名稱。
假如引數是一段敘述,則會傳回一個空字串。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 32/53
範例: 使用選擇性引數
產生一個函式 pplar_value,將直角座標 (x, y) 轉換成等 價的極座標 (r, θ)。
如果只有輸入一個引數,則函式將會假設 y 值為 0,並繼 續完成轉換的計算。
正常的情況下,函式將傳回距離 r 與角度 θ(以度為單位) 兩個數值,但如果呼叫此函式的敘述式只有一個輸出引數,
它將只會傳回距離值 r。
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MATLAB 程式碼 (檔名: polar_value.m)
function
[mag,angle] = polar_value(x,y) msg = nargchk(1,2,nargin);error(msg);
if
nargin < 2 y = 0;end
if
x == 0 & y == 0msg = 'x and y are zero: angle is meaningless!';
warning(msg);
end
mag = sqrt(x.^2 + y.^2);
if
nargout == 2angle = atan2(y,x) * 180/pi;
end
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 34/53
程式執行結果 (1/2)
>> [r, theta] = polar_value(1, -1) r =
1.4142 theta =
-45
>> r = polar_value(1, -1) r =
1.4142
>> [r, theta] = polar_value(-2) r =
2 theta =
180
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程式執行結果 (1/2)
>> [r, theta] = polar_value(1, -1) r =
1.4142 theta =
-45
>> r = polar_value(1, -1) r =
1.4142
>> [r, theta] = polar_value(-2) r =
2 theta =
180
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 35/53
程式執行結果 (1/2)
>> [r, theta] = polar_value(1, -1) r =
1.4142 theta =
-45
>> r = polar_value(1, -1) r =
1.4142
>> [r, theta] = polar_value(-2) r =
2 theta =
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程式執行結果 (2/2)
>> [r, theta] = polar_value(3, 4) r =
5 theta =
53.1301
>> [r, theta] = polar_value(0, 0)
Warning: x and y are zero: angle is meaningless!
> In polar_value at 32
r =0 theta =
0
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 36/53
程式執行結果 (2/2)
>> [r, theta] = polar_value(3, 4) r =
5 theta =
53.1301
>> [r, theta] = polar_value(0, 0)
Warning: x and y are zero: angle is meaningless!
> In polar_value at 32
r =0 theta =
0
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Lecture 6
使用共用記憶體分享資料
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 37/53
共用記憶體與全域變數
除了引數清單之外,MATLAB 函式也能在工作區內使用
共 用記憶體,以交換彼此間的資料。
共用記憶體(global memory)是一種特別型態的記憶體, 能在任何工作區內存取。
對於分享函式間的大量資料特別有用,因為每次函式被呼叫 時,就不需要複製整個資料集合。
全域變數 (global variables) 是藉由 global 宣告來產生, 其宣告形式如下:
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共用記憶體與全域變數
除了引數清單之外,MATLAB 函式也能在工作區內使用
共 用記憶體,以交換彼此間的資料。
共用記憶體(global memory)是一種特別型態的記憶體,
能在任何工作區內存取。
對於分享函式間的大量資料特別有用,因為每次函式被呼叫 時,就不需要複製整個資料集合。
全域變數 (global variables) 是藉由 global 宣告來產生, 其宣告形式如下:
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 38/53
共用記憶體與全域變數
除了引數清單之外,MATLAB 函式也能在工作區內使用
共 用記憶體,以交換彼此間的資料。
共用記憶體(global memory)是一種特別型態的記憶體,
能在任何工作區內存取。
對於分享函式間的大量資料特別有用,因為每次函式被呼叫 時,就不需要複製整個資料集合。
全域變數 (global variables) 是藉由 global 宣告來產生, 其宣告形式如下:
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共用記憶體與全域變數
除了引數清單之外,MATLAB 函式也能在工作區內使用
共 用記憶體,以交換彼此間的資料。
共用記憶體(global memory)是一種特別型態的記憶體,
能在任何工作區內存取。
對於分享函式間的大量資料特別有用,因為每次函式被呼叫 時,就不需要複製整個資料集合。
全域變數 (global variables) 是藉由 global 宣告來產生,
其宣告形式如下:
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 38/53
區域變數與全域變數
在 MATLAB 函式內部的變數均是區域變數 (local variables)。
以大寫字母宣告全域變數,使其容易與區域變數區別。
通常在函式中的使用說明與第一個可執行的宣告式之間,宣 告所有的全域變數。
每個全域變數在函式內第一次使用前,必須先宣告其為全域 變數。如果在局部工作區產生一個變數後才宣告其為全域變 數,將會產生錯誤。
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區域變數與全域變數
在 MATLAB 函式內部的變數均是區域變數 (local variables)。
以大寫字母宣告全域變數,使其容易與區域變數區別。
通常在函式中的使用說明與第一個可執行的宣告式之間,宣 告所有的全域變數。
每個全域變數在函式內第一次使用前,必須先宣告其為全域 變數。如果在局部工作區產生一個變數後才宣告其為全域變 數,將會產生錯誤。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 39/53
區域變數與全域變數
在 MATLAB 函式內部的變數均是區域變數 (local variables)。
以大寫字母宣告全域變數,使其容易與區域變數區別。
通常在函式中的使用說明與第一個可執行的宣告式之間,宣 告所有的全域變數。
每個全域變數在函式內第一次使用前,必須先宣告其為全域 變數。如果在局部工作區產生一個變數後才宣告其為全域變 數,將會產生錯誤。
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區域變數與全域變數
在 MATLAB 函式內部的變數均是區域變數 (local variables)。
以大寫字母宣告全域變數,使其容易與區域變數區別。
通常在函式中的使用說明與第一個可執行的宣告式之間,宣 告所有的全域變數。
每個全域變數在函式內第一次使用前,必須先宣告其為全域 變數。如果在局部工作區產生一個變數後才宣告其為全域變 數,將會產生錯誤。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 39/53
全域變數的範例
使用 global 宣告的函式: test_global.m
function
test_global(num)global
VAR; % 宣告 VAR 為一個全域變數 VAR = VAR * num; % 改變 VAR 的內存數值 fprintf(' 在函式內,VAR = %g\n', VAR);
>>
global
VAR>> VAR = 3.14;
>> test_global(-2) 在函式內,VAR = -6.28
>> num
Undefined function or variable 'num'.
>> VAR VAR =
-6.2800
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全域變數的範例
使用 global 宣告的函式: test_global.m
function
test_global(num)global
VAR; % 宣告 VAR 為一個全域變數 VAR = VAR * num; % 改變 VAR 的內存數值 fprintf(' 在函式內,VAR = %g\n', VAR);
>>
global
VAR>> VAR = 3.14;
>> test_global(-2) 在函式內,VAR = -6.28
>> num
Undefined function or variable 'num'.
>> VAR VAR =
-6.2800
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 40/53
全域變數的範例
使用 global 宣告的函式: test_global.m
function
test_global(num)global
VAR; % 宣告 VAR 為一個全域變數 VAR = VAR * num; % 改變 VAR 的內存數值 fprintf(' 在函式內,VAR = %g\n', VAR);
>>
global
VAR>> VAR = 3.14;
>> test_global(-2) 在函式內,VAR = -6.28
>> num
Undefined function or variable 'num'.
>> VAR VAR =
-6.2800
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全域變數的範例
使用 global 宣告的函式: test_global.m
function
test_global(num)global
VAR; % 宣告 VAR 為一個全域變數 VAR = VAR * num; % 改變 VAR 的內存數值 fprintf(' 在函式內,VAR = %g\n', VAR);
>>
global
VAR>> VAR = 3.14;
>> test_global(-2) 在函式內,VAR = -6.28
>> num
Undefined function or variable 'num'.
>> VAR VAR =
-6.2800
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 40/53
全域變數的範例
使用 global 宣告的函式: test_global.m
function
test_global(num)global
VAR; % 宣告 VAR 為一個全域變數 VAR = VAR * num; % 改變 VAR 的內存數值 fprintf(' 在函式內,VAR = %g\n', VAR);
>>
global
VAR>> VAR = 3.14;
>> test_global(-2) 在函式內,VAR = -6.28
>> num
Undefined function or variable 'num'.
>> VAR VAR =
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Lecture 7
函式呼叫間的資料保存
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 41/53
區域變數值的續存
續存記憶體(persistent memory)
一種特別類型的記憶體,只允許在函式內存取。
在函式呼叫之間,其值保持不變。
續存變數宣告式
persistent var1 var2 var3. . .
其中 var1、var2、var3 等,是保存在續存記憶體的變數。
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區域變數值的續存
續存記憶體(persistent memory)
一種特別類型的記憶體,只允許在函式內存取。
在函式呼叫之間,其值保持不變。
續存變數宣告式
persistent var1 var2 var3. . .
其中 var1、var2、var3 等,是保存在續存記憶體的變數。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 42/53
範例: 動態平均值 (1/4)
1. 宣告問題
產生一個函式,當輸入一個新的數值時,即時計算資料的動 態平均及標準差。這個函式也需要應使用者的需要,重置動 態總和統計值。
2. 定義輸入和輸出 兩種類型的輸入值:
1 使用字元字串「reset」重置動態總和統計值歸零。
2 輸入資料集合裡的數值,每呼叫函一次,便顯示一個數值。 輸出值: 提供資料的動態平均值與標準差。
3. 設計演算法
Step 1
檢查合法的引數個數Step 2
檢查’reset’,並重置顯示總和值Step 3
增加新的數值到動態總和值Step 4
如果有足夠多的資料,計算並傳回動態平均值與標準差。如果資料不夠的話,就傳回零。
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範例: 動態平均值 (1/4)
1. 宣告問題
產生一個函式,當輸入一個新的數值時,即時計算資料的動 態平均及標準差。這個函式也需要應使用者的需要,重置動 態總和統計值。
2. 定義輸入和輸出 兩種類型的輸入值:
1 使用字元字串「reset」重置動態總和統計值歸零。
2 輸入資料集合裡的數值,每呼叫函一次,便顯示一個數值。
輸出值: 提供資料的動態平均值與標準差。
3. 設計演算法
Step 1
檢查合法的引數個數Step 2
檢查’reset’,並重置顯示總和值Step 3
增加新的數值到動態總和值Step 4
如果有足夠多的資料,計算並傳回動態平均值與標準差。如果資料不夠的話,就傳回零。
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 43/53
範例: 動態平均值 (1/4)
1. 宣告問題
產生一個函式,當輸入一個新的數值時,即時計算資料的動 態平均及標準差。這個函式也需要應使用者的需要,重置動 態總和統計值。
2. 定義輸入和輸出 兩種類型的輸入值:
1 使用字元字串「reset」重置動態總和統計值歸零。
2 輸入資料集合裡的數值,每呼叫函一次,便顯示一個數值。
輸出值: 提供資料的動態平均值與標準差。
3. 設計演算法
Step 1
檢查合法的引數個數Step 2
檢查’reset’,並重置顯示總和值Step 3
增加新的數值到動態總和值Step 4
如果有足夠多的資料,計算並傳回動態平均值與標準差。如果資料不夠的話,就傳回零。
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範例: 動態平均值 (2/4)
4. MATLAB 程式碼 (函式檔名: runstats.m)
function
[ave, std] = runstats(x)persistent
n sum_x sum_x2msg = nargchk(1,1,nargin); error(msg);
if
x == 'reset'n = 0; sum_x = 0; sum_x2 = 0;
else
n = n + 1; sum_x = sum_x + x; sum_x2 = sum_x2 + x^2;
end
if
n == 0ave = 0; std = 0;
elseif
n == 1ave = sum_x; std = 0;
else
ave = sum_x / n;
std = sqrt((n*sum_x2 - sum_x^2) / (n*(n-1)));
end
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 44/53
範例: 動態平均值 (2/4)
4. MATLAB 程式碼 (函式檔名: runstats.m)
function
[ave, std] = runstats(x)persistent
n sum_x sum_x2msg = nargchk(1,1,nargin); error(msg);
if
x == 'reset'n = 0; sum_x = 0; sum_x2 = 0;
else
n = n + 1; sum_x = sum_x + x; sum_x2 = sum_x2 + x^2;
end
if
n == 0ave = 0; std = 0;
elseif
n == 1ave = sum_x; std = 0;
else
ave = sum_x / n;
std = sqrt((n*sum_x2 - sum_x^2) / (n*(n-1)));
end
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範例: 動態平均值 (2/4)
4. MATLAB 程式碼 (函式檔名: runstats.m)
function
[ave, std] = runstats(x)persistent
n sum_x sum_x2msg = nargchk(1,1,nargin); error(msg);
if
x == 'reset'n = 0; sum_x = 0; sum_x2 = 0;
else
n = n + 1; sum_x = sum_x + x; sum_x2 = sum_x2 + x^2;
end if
n == 0ave = 0; std = 0;
elseif
n == 1ave = sum_x; std = 0;
else
ave = sum_x / n;
std = sqrt((n*sum_x2 - sum_x^2) / (n*(n-1)));
end
Hung-Yuan Fan (范洪源), Dep. of Math., NTNU, Taiwan Chap. 6, Computer Programming 44/53
範例: 動態平均值 (3/4)
4. MATLAB 程式碼 (主程序檔名: test_runstats.m)
% First reset running sums [ave, std] = runstats('reset');
% Prompt for the number of values in the data set nvals = input('Enter number of data: ');
% Get input values
for
ii = 1:nvals% Prompt for next value
string = ['Enter value ' int2str(ii) ': ']; x = input(string);
% Get running statistics [ave, std] = runstats(x);
% Display running statistics
fprintf('Ave = %8.4f; Std = %8.4f
\n',ave,std);
end
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範例: 動態平均值 (3/4)
4. MATLAB 程式碼 (主程序檔名: test_runstats.m)
% First reset running sums [ave, std] = runstats('reset');
% Prompt for the number of values in the data set nvals = input('Enter number of data: ');
% Get input values
for
ii = 1:nvals% Prompt for next value
string = ['Enter value ' int2str(ii) ': ']; x = input(string);
% Get running statistics [ave, std] = runstats(x);
% Display running statistics
fprintf('Ave = %8.4f; Std = %8.4f
\n',ave,std); end
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