MATLAB - 嵌套函数

MATLAB 函数是一个独立的、自包含的代码块，它执行特定任务，可以接受输入参数并返回输出值。函数有助于组织代码，使其更易于阅读，并促进代码重用。

创建简单的 MATLAB 函数

假设我们想创建一个计算给定数字平方的函数。以下是你可以执行此操作的方法：

步骤 1：创建新的 MATLAB 脚本

打开 MATLAB 并通过点击“新建脚本”按钮或使用 edit 命令创建一个新的脚本文件。将其保存为 .m 文件扩展名（例如，square.m）。

步骤 2：定义函数

在 square.m 文件中，定义函数如下：

function result = square(x)
   % This function calculates the square of a number.
   result = x^2;
end

在 Matlab 中，它将如下所示：

在此代码中：

function result = square(x) 声明名为 square 的函数，该函数接受一个输入参数 x 并返回一个结果。
result = x^2; 计算输入 x 的平方并将其赋给变量 result。

步骤 3：使用函数

现在你已经创建了函数，你可以在 MATLAB 工作区或其他脚本中使用它。以下是如何使用它：

>> num = 5;
result = square(num)

result =

   25

>>

现在我们知道了如何在 Matlab 中创建普通函数，让我们更详细地了解 Matlab 中的嵌套函数。

嵌套函数

MATLAB 中的嵌套函数允许你在其他函数中定义函数。这些嵌套函数可以访问其父函数的变量和工作区，这对于组织代码、封装功能和最大限度地减少全局变量的使用非常有用。

嵌套函数语法

function outerFunction()
   % Outer function code
   
   function innerFunction()
      % Nested function code
   end
   
   % Outer function code can call innerFunction
end

关于嵌套函数的重要事项

嵌套函数可以访问其父函数中的变量，但反之则不然。父函数无法访问嵌套函数中定义的变量。
嵌套函数还可以访问同一父函数中其他嵌套函数的变量。
嵌套函数不能从父函数外部调用；它们的作用域仅限于父函数。
MATLAB 允许你在单个父函数中定义多个嵌套函数。
嵌套函数是封装逻辑和防止 MATLAB 代码混乱的有用方法。

简单的嵌套函数示例

function area = calculateCircleArea(diameter)
   % Nested function to calculate radius
   function radius = calculateRadius(d)
      radius = d / 2;
   end
   
   % Calculate the area of the circle
   r = calculateRadius(diameter);
   area = pi * r^2;
end

在这个例子中，calculateRadius 是一个嵌套函数，它可以访问其父函数 calculateCircleArea 中的 diameter 变量。

在 Matlab 中，你将保存并执行上述函数，如下所示：

使用值 calculateCircleArea() 执行函数的结果如下：

>> d = 10;
circleArea = calculateCircleArea(d)

circleArea =

   78.5398

返回嵌套函数作为输出

在 MATLAB 中，你还可以将嵌套函数作为外部函数的输出返回。

function customCalculator = createCalculator(a, b)
   % Nested function to add two numbers
   function result = add()
      result = a + b;
   end
   
   % Nested function to subtract two numbers
   function result = subtract()
      result = a - b;
   end
   
   % Return the nested functions as outputs
   customCalculator.add = @add;
   customCalculator.subtract = @subtract;
end

在这个例子中，createCalculator 函数返回一个结构体，其中包含两个嵌套函数 add 和 subtract 作为函数句柄。

Add 函数

add 函数计算 a 和 b 的和，并将其存储在 result 变量中。

Subtract 函数

subtract 函数计算 a 和 b 之间的差，并将其存储在 result 变量中。

定义这些嵌套函数后，createCalculator 函数执行以下操作：

返回结构体

它创建一个名为 customCalculator 的结构体，其中将包含指向 add 和 subtract 函数的函数句柄。

分配函数句柄

它将函数句柄 @add 分配给 customCalculator 结构体的 add 字段。

它将函数句柄 @subtract 分配给 customCalculator 结构体的 subtract 字段。

你可以使用这些句柄使用指定的值执行加法和减法，如下所示：

>> calc = createCalculator(5, 3)
additionResult = calc.add()
subtractionResult = calc.subtract()

calc = 

  struct with fields:

         add: @createCalculator/add
    subtract: @createCalculator/subtract

additionResult =

     8

subtractionResult =

     2

>>

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