Matlab 導引：腳本程式

當我們在 Matlab 的環境內下指令，每輸入一句指令，按了 Enter 之後 Matlab 就開始執行； 我們要等待它執行結束之後才能輸入下一個指令，然後按 Enter 叫它執行。 這種一個指令、一個動作的操作模式稱為 互動模式 (interactive mode)。 我們也可以將一批想要 Matlab 執行的指令， 寫在 M 檔案內，讓 Matlab 讀取之後就一行緊接著一行的執行。 這種預先設定步驟、叫它照著做的操作模式稱為 批次模式 (batch mode)。 在批次模式中，M 檔案就好像一齣戲的腳本 (script)， 而 Matlab 就騎驢看著腳本一句句跟著唱。 所以我們稱這種程式為腳本或腳本程式。

腳本程式必須是個 M 檔案，也就是副檔名為 m 的檔案。 M 檔案裡面寫的是 Matlab 的指令，所以是純文字檔，可以用任何編輯器處理。 只要將一個 M 檔案放在工作區內，或是放在搜尋路徑上的某個檔案夾內， Matlab 就會將它當作指令看待。關於搜尋路徑，請看 檔案與路徑 篇。

以下我們舉兩個例子來示範腳本的用法。

範例一：讀入數據資料

以下是某班級一學期的微積分小考成績，每次考試的滿分是 10 分。 假設這是個純文字檔，檔案名稱是 score.txt。 全班有 50 位同學，一學期有 16 次小考，缺考的以 0 分計。 為了節省版面，我們只列出前後幾人的成績。 完整的檔案在 score.txt。

8800001 無名氏 8 10 8 10 8 9 8 6 0 0 7 0 2 0 0 0 8800002 無名氏 8 6 8 5 8 7 5 4 0 10 2 2 2 5 5 0 8800003 無名氏 7 10 8 10 10 10 10 8 5 10 8 4 6 10 5 4 . . . 8800048 無名氏 6 6 6 4 6 9 10 3 0 7 2 2 0 5 2 3 8800049 無名氏 9 6 6 5 10 8 8 9 0 7 5 4 2 10 5 5 8800050 無名氏 5 10 8 10 2 8 10 7 3 4 2 4 4 10 3 0

現在，為了某些原因我們要將上述資料送進 Matlab。 一個簡單的方法就是將 score.txt 稍加編輯，使它成為一個腳本程式。 基本步驟是：

1. 將 score.txt 抄到 Matlab 的工作區或路徑上的某個檔案夾內， 並將檔案名改為 score.m。
2. 因為 Matlab 不能讀取中文字串，所以要使用編輯器的技巧將中文姓名全部刪除。 如果用【記事本】來做這件事，可能很費力。 但是有許多其他的編輯器可以輕易地達成這個任務。 我們不再贅述這方面的步驟。
3. 編輯 quiz.m 的第一行和最後一行，使它成為 Matlab 中宣告一個矩陣的指令。如下。
   

   G = [ 8800001 8 10 8 10 8 9 8 6 0 0 7 0 2 0 0 0 8800002 8 6 8 5 8 7 5 4 0 10 2 2 2 5 5 0 8800003 7 10 8 10 10 10 10 8 5 10 8 4 6 10 5 4 . . . 8800048 6 6 6 4 6 9 10 3 0 7 2 2 0 5 2 3 8800049 9 6 6 5 10 8 8 9 0 7 5 4 2 10 5 5 8800050 5 10 8 10 2 8 10 7 3 4 2 4 4 10 3 0 ];

4. 執行 Matlab，用 which score 確定指令的來源是正確的。 然後執行 score。
5. 這時候，Matlab 就讀入了一個 50 乘 17 的矩陣 G。 而 G 的第 2 行到第 17 行資料就是 16 次小考的成績。例如
   

   >> score >> whos Name Size Bytes Class A 50x17 6800 double array Grand total is 850 elements using 6800 bytes

>> B=G(:,2:17)';
>> B=sort(B);
>> g=round(mean(B(5:16, :))*4);

當然，上述工作也可以用其他工具軟體完成，例如微軟的試算表 Excel。 我個人認為，如果一切從 0 開始，Excel 比較容易完成這份工作。 如果已經能夠熟練使用編輯器和 Matlab，則上述流程可以更快速的完成工作。 有興趣的讀者可以自己試試看。 (我在寫這份文件的同時，順便結算了這學期微積分課的平常成績。)

範例二：批次執行重複的步驟

令 r = 2，給定 x₀ = 0.1， 我們要執行以下迭代

>> r=2;
>> x0=0.1;
>> x(1)=x0;
>> for n=1:100, x(n+1) = r * x(n) * (1-x(n)); end;
>> x(101)
ans =
    0.5000
>> plot(x)
>> axis([1 101 -0.2 1.2])

但是我們想要對許多不同的參數 r 和初始值 x₀ 做同樣步驟的實驗。 則前面的那段 Matlab 指令，每次最多只要修改前兩行， 重新設定 r 或重新設定 x₀， 之後的步驟全然不變。 因此，我們可以寫一個 M 檔案，譬如叫 go.m，內容是

x = zeros(1,101); % 將 x 序列歸零 x(1)=x0; for n=1:100, x(n+1) = r * x(n) * (1-x(n)); end; x(101) plot(x) axis([1 101 -0.2 1.2])

用 which go 確定 go 是正確的指令之後，可以執行

>> r=2; >> x0=0.75; >> go ans = 0.5000

並且看到新的測繪圖形。 我們建議讀者在 2 和 4 之間選擇不同的 r， 在 0 和 1 之間選擇不同的 x₀ 做些實驗。 是否看到什麼有趣的現象？

在前面的腳本中，我們看到一個註解。 % 是 Matlab 的一個保留字元，在 % 以後 (含) 的所有字元都被 Matlab 忽略。 所以在 % 之後的文字都可以成為註解文字。

每個 M 檔案從第一行開始的連續註解文字，將會自動成為線上手冊 (on-line menual)。 例如，在 go.m 的最前面幾行寫上

% Input r and 0 < x0 < 1 % This program will iterate r*x*(1-x) 100 times % 注意 r=3 附近的狀況 % % 單維彰寫於 2000/01/07 x = zeros(1,101); % 將 x 序列歸零 . . .

則在 Matlab 中可以用 help 看到 go 這個指令的簡單說明， 這個說明將對使用者和您自己都很有用。

>> help go Input r and 0 < x0 < 1 This program will iterate r*x*(1-x) 100 times 注意 r=3 附近的狀況 單維彰寫於 2000/01/07

同學們應盡量自己實驗，用編輯器寫出以上的腳本程式。 如果不方便，我們已經寫好了一份 go.m 給大家參考。

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