在第一天的学习中，我们掌握了 MATLAB 的安装配置、基础语法、变量管理和运算符的使用。本文将深入讲解 控制结构（嵌套 if、switch）、循环类型 和 向量操作，帮助读者进一步掌握 MATLAB 的核心编程技能。
1. 条件语句进阶
1.1 嵌套 if 语句
嵌套 if 语句允许在一个条件分支中嵌入另一个条件判断，适用于处理多层级逻辑。
语法
if condition1
% 当 condition1 为 true 时执行
if condition2
% 当 condition1 和 condition2 同时为 true 时执行
end
end
示例
判断一个数是否为 正偶数：
x = 10;
if x > 0
if mod(x, 2) == 0
disp('正偶数');
else
disp('正奇数');
end
else
disp('非正数');
end
注意事项
-
避免过度嵌套（一般不超过 3 层），否则代码可读性会降低。
-
使用逻辑运算符（
&&、||）简化多层条件：if x > 0 && mod(x, 2) == 0 disp('正偶数'); end
1.2 switch 语句
switch 语句用于根据表达式的值执行不同的代码块，适合替代多层 if...elseif 结构。
语法
switch expression
case value1
% 当 expression == value1 时执行
case value2
% 当 expression == value2 时执行
otherwise
% 当无匹配 case 时执行
end
示例
根据星期数输出对应的名称：
day = 3;
switch day
case 1
disp('星期一');
case 2
disp('星期二');
case 3
disp('星期三');
otherwise
disp('无效输入');
end
% 输出：星期三
case 的多值匹配
一个 case 可以匹配多个值（使用元胞数组）：
color = 'red';
switch color
case {'red', 'yellow'}
disp('暖色');
case {'blue', 'green'}
disp('冷色');
end
% 输出：暖色
1.3 嵌套 switch 语句
switch 语句内部可以嵌套另一个 switch，但实际开发中较少使用（优先考虑代码结构优化）。
示例
根据用户角色和权限显示菜单：
role = 'admin';
permission = 'write';
switch role
case 'admin'
switch permission
case 'read'
disp('显示管理员只读菜单');
case 'write'
disp('显示管理员编辑菜单');
end
case 'user'
disp('显示用户菜单');
end
% 输出：显示管理员编辑菜单
2. 循环结构
2.1 while 循环
while 循环在条件为真时重复执行代码块，适合未知迭代次数的场景。
语法
while condition
% 循环体
end
示例
计算 1 到 100 的和：
sum = 0;
i = 1;
while i <= 100
sum = sum + i;
i = i + 1;
end
disp(sum); % 输出：5050
流程图
开始 → 检查条件 → 条件为真 → 执行循环体 → 更新条件 → 重复检查
↓
条件为假 → 结束循环
2.2 for 循环
for 循环用于遍历数组或指定次数的迭代，适合已知范围的循环。
语法
for index = start:step:end
% 循环体
end
示例
遍历数组元素并计算平方：
A = [2, 4, 6, 8];
for k = 1:length(A)
A(k) = A(k)^2;
end
disp(A); % 输出：[4, 16, 36, 64]
遍历矩阵
按列遍历矩阵：
matrix = [1 2; 3 4];
for col = matrix
disp(col);
end
% 输出：
% 1
% 3
% 2
% 4
2.3 嵌套循环
嵌套循环用于处理多维数据（如矩阵运算）。
示例
生成乘法表：
for i = 1:9
for j = 1:i
fprintf('%d*%d=%d\t', j, i, i*j);
end
fprintf('\n');
end
输出
1*1=1 1*2=2 2*2=4 1*3=3 2*3=6 3*3=9 ...
2.4 break 与 continue
-
break：立即终止当前循环，跳转到循环外。 -
continue：跳过当前迭代，进入下一次循环。
示例
查找第一个能被 7 整除的数：
for num = 100:200
if mod(num, 7) ~= 0
continue; % 跳过非整除情况
end
disp(['找到：', num2str(num)]);
break; % 找到后退出循环
end
% 输出：找到：105
3. 向量操作
3.1 向量创建
向量是 MATLAB 的核心数据类型，分为 行向量 和 列向量。
| 方法 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|
| 直接输入 | v = [1 2 3 4] | 行向量 |
| 冒号运算符 | v = 1:2:10 | 生成 [1,3,5,7,9] |
linspace 函数 | v = linspace(0,1,5) | 生成 0 到 1 的 5 等分点 |
zeros/ones | v = zeros(1,5) | 零向量 [0,0,0,0,0] |
3.2 向量运算
加法与减法
向量维度必须一致：
A = [1 2 3]; B = [4 5 6]; C = A + B; % 输出：[5 7 9] D = A - B; % 输出：[-3 -3 -3]
标量乘法
v = [1 2 3]; result = 2 * v; % 输出：[2 4 6]
转置向量
使用单引号 ' 或 transpose() 函数：
row = [1 2 3]; col = row'; % 转置为列向量 [1; 2; 3]
3.3 向量高级操作
追加向量
使用方括号 [] 或 cat() 函数：
v1 = [1 2]; v2 = [3 4]; v3 = [v1 v2]; % 输出：[1 2 3 4] v4 = cat(2, v1, v2); % 水平拼接（同 [v1 v2]）
向量模长
计算向量的欧几里得范数：
v = [3 4]; magnitude = norm(v); % 输出：5
向量点积
使用 dot() 函数或运算符 .* 配合 sum()：
A = [1 2 3]; B = [4 5 6]; dot_product = dot(A, B); % 输出：32 dot_product_manual = sum(A .* B); % 输出：32
4. 应用案例
4.1 斐波那契数列生成
使用 for 循环生成前 10 项：
fib = zeros(1, 10);
fib(1:2) = [1 1];
for i = 3:10
fib(i) = fib(i-1) + fib(i-2);
end
disp(fib); % 输出：[1 1 2 3 5 8 13 21 34 55]
4.2 向量化计算
避免显式循环，提升代码效率：
% 计算向量元素的平方和 v = 1:100; sum_squares = sum(v.^2); % 输出：338350
5. 总结与练习
5.1 核心知识点
| 主题 | 关键内容 |
|---|---|
嵌套 if | 多层级逻辑判断，避免过度嵌套 |
switch | 多分支条件匹配，支持多值 case |
while/for | 循环控制，break 与 continue 的使用 |
| 向量操作 | 创建、运算、模长与点积计算 |
5.2 练习题目
-
编写一个
switch语句，根据月份返回季节（如 1-3 月为春季）。 -
使用嵌套循环生成一个 5x5 的矩阵，其中对角线元素为 1，其余为 0。
-
计算两个向量的夹角（公式：θ = arccos( (A·B) / (||A|| ||B||) )）。
6. 下一步学习建议
-
矩阵操作：学习矩阵乘法、逆矩阵和特征值计算。
-
函数编写：掌握函数参数传递与返回值处理。
-
数据可视化：使用
plot()和scatter()绘制二维/三维图形。
通过实践巩固知识，逐步掌握 MATLAB 在科学计算和工程分析中的强大能力！
