2.1 脚本Scripts：从命令行到可复用程序

2.1 脚本 Scripts：从命令行到可复用程序

本节摘要：脚本是命令的有序集合，是 Matlab 从"交互计算器"迈向编程语言的第一步。本节讲脚本的创建运行、节区结构、工作区共享机制与适用边界，并给出一个可复现实验脚本的完整样板。

复用冲动

设想你在命令行里敲了二十行，做出了一个像样的谱分析图。第二天改个采样率要再来一遍——没有人愿意重敲。把这些行存进一个文件，一键重跑，这个动作就叫脚本。演化上它几乎没有引入新语法，却改变了使用模式：计算结果开始可复现、可交付、可修改。

创建、运行与结构

在编辑器里新建脚本，保存为合法文件名（字母开头、无空格无中文是老规矩，虽然新版已放宽，跨机器协作时仍建议遵守）。运行方式三种：编辑器的"运行"按钮、命令行敲文件名、run 命令。

现代脚本的标准做法是用双百分号切节区，配节区标题：

%% 参数设置
fs = 1000;              % 采样率 Hz
T  = 2;                 % 时长 s
f0 = 50;                % 信号频率 Hz

%% 生成信号
t = 0 : 1/fs : T-1/fs;
x = sin(2*pi*f0*t) + 0.3*randn(size(t));

%% 分析与绘图
Y = fft(x);
plot(t, x); xlabel('时间'); title('含噪正弦');
​

节区不只好看：可以单独执行某一节，调参数时不必整篇重跑。这个写法也是实时脚本的雏形——后者的演化方向是把文字说明、公式与代码融进同一篇文档。

工作区：共享是把双刃剑

脚本在基础工作区里执行，它看得见你命令行里已有的所有变量，也随时可能覆盖它们。上面例子里若命令行先有一个 t，脚本第一行就把它冲掉了。小实验里这是便利——算完所有变量直接在工作区里检查；脚本一旦超过百行或多人共用，这变成隐患。

工程实践上我建议的分工是：脚本只做三件事——设参数、调函数、看结果；任何超过十行的计算块都抽成函数。脚本长成程序的过程，就是不断把肉搬进函数的过程。

⚠️ 常见坑：脚本依赖工作区遗留变量才能跑通。症状是"单独运行报错、整篇从上到下跑却正常"。自查办法是 clear all 后再跑一遍，能跑通才算可复现。

完整样板：一次可复现的数值实验

把前面的原则拼成一个可以直接搬走的小样板。场景：比较不同噪声幅度下，FFT 主峰频率的估计误差。背景是信号处理课的常见作业，也是"参数扫描"类实验的最小原型——做法是参数设置、数据生成、计算、汇总四节分离，参数只出现在第一节。

%% 参数设置
fs = 1000;  T = 2;  f0 = 50;
amps = [0.05 0.1 0.3 0.5 0.8];    % 待扫描的噪声幅度
rng(7);                            % 固定种子，保证整篇可复现
nTrial = 20;                       % 每档重复次数

%% 扫描计算
err = zeros(numel(amps), nTrial);
for a = 1:numel(amps)
    for k = 1:nTrial
        t = 0:1/fs:T-1/fs;
        x = sin(2*pi*f0*t) + amps(a)*randn(size(t));
        X = abs(fft(x));
        [~, pk] = max(X(2:floor(numel(x)/2)));   % 只搜正频率半谱
        fest = (pk) * fs / numel(x);             % 索引换算成频率
        err(a,k) = fest - f0;
    end
end

%% 汇总
boxplot(err.', 'Labels', string(amps));
ylabel('频率估计误差'); xlabel('噪声幅度')
​

结果解读：噪声小时误差停在频率分辨率 fs/N（本例 0.5 Hz）的量级上——这叫分辨率受限；噪声大时误差随幅度上升，逐渐由噪声主导。两类误差机制在图上一眼可辨，这正是参数扫描实验的价值：把"哪个因素在什么区间起作用"变成看得见的曲线。变式也很直接：把 amps 换成信号时长 T 的扫描，就能观察分辨率如何随时长变细。

脚本的适用边界

脚本不是低级的形态，它有明确的舒适区。适合脚本的信号：一次性探索、参数固定不变、读者就是你自己。出现以下任一情况就该往函数迁移了——同一段计算要换参数跑第二遍；脚本超过两屏；需要给别人用；两个脚本之间出现复制粘贴。另一个容易忽视的边界是变量命名：脚本在共享工作区里跑，变量名太短（a、t2）容易撞车，长脚本里宁可用 rawData、fftMag 这种自解释名字，代价只有多敲几个字符。

⚠️ 常见坑：脚本顶部忘了清旧状态。样板里 rng(7) 与预分配的 err 就是防御——前者钉死随机性，后者防止上一次运行残留的同名变量被悄悄续写。

从命令行运行脚本：一次真实的排错会话

脚本保存为 freq_err_scan.m 之后，命令行就是它的启动台。一次典型的排错会话长这样：

>> which freq_err_scan     % 先确认脚本能被找到
% 输出打印出该脚本所在的完整文件夹与文件名，说明它在搜索路径上

>> freq_err_scan           % 敲文件名即运行（不带 .m 后缀）
未定义函数或变量 'boxplot'。   % 统计工具相关的绘图函数不在当前授权里

>> edit freq_err_scan      % 打开编辑器定位到 boxplot 一行
% 临时替换为不需要额外工具箱的误差棒画法：
%   plot(amps, mean(err,2), '-o'); hold on
%   errorbar(amps, mean(err,2), std(err,2), '.');

>> freq_err_scan           % 重跑，出图成功
​

这个会话展示了三条通用排错手法：which 确认解析到的是哪个文件（同名脚本放错目录时会命中错误的那份）；报错文本本身指明缺什么能力，再决定换实现还是补授权；改完立即重跑最小验证。把 which、edit、who（列出工作区变量）这三个命令用熟，脚本阶段九成的问题都能在命令行里就地解决。

顺带交代 run 与直接敲文件名的差别：run freq_err_scan 可以带路径运行不在当前目录的脚本，行为与切换目录后敲名字等价；平时少用，但在整理项目、脚本分文件夹存放时会用到。

本节要点回顾

• 脚本是命令的序列，与基础工作区共享变量；
• 双百分号节区让长脚本可分段执行，也是实时脚本的祖先形态；
• 脚本做实验、函数做产品，是控制复杂度的主线分工；
• 可复现标准：清空工作区后整篇能跑通；
• 文件命名守旧一点，跨平台协作少踩坑。