MATLAB - M 文件

MATLAB - 程序文件：脚本和函数

虽然 MATLAB 命令窗口非常适合交互式计算，但真正的强大之处在于创建可重用的程序。在 MATLAB 中，这是通过将代码写入文件来实现的。这使您能够构建复杂、自动化和可共享的工作流程。

本章将介绍 MATLAB 编程的基本构建块：脚本文件和函数文件。

程序文件类型

MATLAB 支持多种程序文件类型，每种都有特定用途：

脚本（.m 文件）：脚本是 MATLAB 命令的简单列表。当您运行脚本时，就像将这些命令逐个输入到命令窗口一样。脚本在主工作区（‘base’ workspace）中操作数据。
函数（.m 文件）：函数更具结构化和强大。它们接受特定的输入并产生特定的输出。关键是，它们有自己的私有工作区，这可以防止它们意外修改主工作区中的变量。这使得它们健壮且可重用。
实时脚本（.mlx 文件）：一种现代格式，将代码、格式化文本、公式和可视化内容组合在一个单一的交互式文档中。非常适合探索、教学和创建报告。
类（.m 文件）：用于高级面向对象编程，创建自定义数据类型和复杂应用程序。
应用程序（.mlapp 文件）：使用 App Designer 创建，这些文件包含用于构建交互式图形用户界面（GUI）的代码。

我们将重点介绍两种最常见的类型：脚本和函数。

使用脚本

要创建脚本，您可以使用 MATLAB 编辑器。您可以通过输入以下命令打开编辑器并创建名为 my_script.m 的新脚本文件：

edit my_script.m

如果文件不存在，MATLAB 会提示您创建它。这将打开编辑器窗口。或者，您可以点击 MATLAB 工具栏 HOME 选项卡上的 New Script 按钮。

示例：一个简单的分析脚本

让我们创建一个脚本，用于生成正弦波，计算其平均值并绘制结果。

将以下代码输入到编辑器中，并将文件保存为 analyze_wave.m：

% analyze_wave.m
% 该脚本生成并分析一个简单的正弦波。

% 1. 定义参数
Fs = 1000;              % 采样频率（赫兹）
T = 1/Fs;               % 采样周期（秒）
L = 1500;               % 信号长度
t = (0:L-1)*T;          % 时间向量
frequency = 50;         % 正弦波频率（赫兹）

% 2. 生成信号
signal = sin(2 * pi * frequency * t);

% 3. 执行分析
mean_val = mean(signal);

% 4. 显示结果并绘图
figure; % 创建一个新的图形窗口
plot(t(1:100), signal(1:100)); % 仅绘制前 100 个点
title('正弦波信号');
xlabel('时间 (s)');
ylabel('幅度');

fprintf('信号的平均值是：%.4f\n', mean_val);

要运行脚本，可以在编辑器中点击运行按钮，或者在命令窗口中输入脚本名称（不带 .m 扩展名）：

analyze_wave

% --- 命令窗口输出 ---
% 信号的平均值是：-0.0000
% 一个绘图窗口也将出现。

重要提示：脚本创建的所有变量（Fs、t、signal 等）现在都存在于您的基础工作区中。运行另一个脚本可能会意外覆盖它们。

函数简介

函数是编写清晰、可重用和可维护代码的关键。它们是执行特定任务的独立模块。

MATLAB 函数的结构

函数必须保存到与函数同名的文件中。对于名为 myFunction 的函数，文件必须是 myFunction.m。

function [outputArg1, outputArg2] = myFunction(inputArg1, inputArg2)
%MYFUNCTION 函数功能的一行摘要（H1 行）。
%   此处可放置对函数、其输入及其输出的更详细解释。
%   当您键入 'help myFunction' 时，将显示此文本。

    % 函数体：根据输入计算输出的代码
    outputArg1 = ...;
    outputArg2 = ...;

end % 函数文件需要 'end' 关键字。

示例：摄氏度到华氏度转换器

让我们创建一个函数来将温度从摄氏度转换为华氏度。创建一个名为 celsiusToFahrenheit.m 的新文件并输入以下代码：

% 在文件 celsiusToFahrenheit.m 中
function fahrenheit = celsiusToFahrenheit(celsius)
%CELSIUSTOFAHRENHEIT 将温度从摄氏度转换为华氏度。
%   F = CELSIUSTOFAHRENHEIT(C) 将摄氏度 C 的温度转换为华氏度 F。

    % 应用转换公式
    fahrenheit = (celsius * 9/5) + 32;

end

现在您可以像调用任何内置 MATLAB 函数一样从命令窗口调用此函数：

boiling_point_F = celsiusToFahrenheit(100)
boiling_point_F =
   212

freezing_point_F = celsiusToFahrenheit(0)
freezing_point_F =
    32

请注意，函数内部的变量 celsius 和 fahrenheit 不会出现在您的基础工作区中。它们的作用域仅限于函数内部。

现代开发工作流程

MATLAB 项目 (Projects)：对于任何非简单的任务，请使用 MATLAB 项目（.prj）。项目可以帮助您组织文件、管理所需路径、与源代码管理集成，并轻松与他人共享您的工作。
源代码管理 (Source Control)：MATLAB 编辑器内置了与 Git 和 Subversion (SVN) 的集成。您可以直接从 MATLAB IDE 中提交、拉取、推送和管理分支，这对于协作工作和跟踪更改至关重要。