MATLAB的基本使用方法.ppt

2019/7/21,1,第2章 基本使用方法,教学内容: 简单的数学运算 常用的操作命令和快捷键 MATLAB R2010a 的数据类型 MATLAB R2010a 的运算符 MATLAB的一些基础函数 MATLAB脚本文件,2019/7/21,2,MATLAB变量,（1）MATLAB变量的特点：MATLAB不需要对变量进行事先声明，也不需要指定变量的类型，系统会根据对变量赋予的值为变量自动指定类型。 （2）MATLAB的变量命名规则： 1：变量名区分大小写。如 pi 和 Pi 是两个不同的变量。在命令窗口中输入如下的命令，查看其结果。 2：变量名长度不超过63个字符，超过的部分将会被忽略。 3：变量名必须以字母开始，其后可以为字母、数字或者 下划线。MATLAB 中的变量名不支持其他符号，因为其 他符号在 MATLAB 中具有特殊的意义。 （3）系统预定义的特殊变量（P29表2-15）,2019/7/21,3,MATLAB两大特点,1： 面向复数设计的运算 a=-8;ra=a(1/3) ra = 1.0000 + 1.7321i p=1 0 0 -a;r=roots(p) r = -2.0000 1.0000 + 1.7321i 1.0000 - 1.7321i,2019/7/21,4,2： 面向数组设计的运算 (1) MATLAB把数据都看作数组进行存储和运算。 标量看作（11）的数组数据。 (2) 为了加快计算速度，MATLAB对以数组形式存 储的数据设计了两种基本运算： 1数组运算 2矩阵运算,2019/7/21,5,2.1简单的数学运算,直接输入法 pi*42 ans = 50.2655 没有将结果赋予一个变量 时，MATLAB自动将结果赋 予一个暂时的变量名ans,2. 存储变量法 s=pi*42 s = 50.2655 h=2 h = 2 v=s*h v = 100.5310,2.1.1 最简单的计算器使用方法,2019/7/21,6,2.1.2 MATLAB中的常用数学函数,MATLAB提供的基本初等函数包括三角函数、指数函数、对数函数、复数函数、取整和求余函数、坐标变换函数、数理函数和一些特殊函数。 教材P14-16 MATLAB中使用函数不需要先对函数声明,2019/7/21,7, a=1;b=2;c=sqrt(3); cos_alpha=(a2+b2-c2)/(2*a*b) cos_alpha = 0.5000 alpha=acos(cos_alpha) %反余弦函数acos() alpha = 1.0472 alpha=alpha*180/pi %将弧度值转化为角度 alpha = 60.0000,例2-3：已知三角形三个边长度分别为1、2、 ，求长度为 1和2的两条边的夹角大小。,2019/7/21,8, a=1,b=2,c=sqrt(3) a = 1 b = 2 c = 1.7321,观察一下符号分号“；”，逗号“，”的区别。,2019/7/21,9,2.1.3MATLAB的数学运算符,ab=b/a。,2019/7/21,10,例：矩阵乘法和点乘, a=1 2;3 4; b=2 3;1 1; c=a*b c = 4 5 10 13 d=a.*b d = 2 6 3 4, a=magic(3) a = 8 1 6 3 5 7 4 9 2, c=ones(2,3) c = 1 1 1 1 1 1,魔术矩阵为每行、每列以及 对角之和均相等的矩阵,2019/7/21,11,2.1.4 标点符号的使用,这些符号必须是在英文状态下输入的,2019/7/21,12,1：分号(;) 功能：用于区分数组的行，或者用于一个语句的结尾处，取消运行行显示。 2：百分号(%) 功能：用于在程序文本中添加注释，提高程序的可读性。百分号之后的文本都将视为注释，系统不对其进行编译。 c=ones(2,3); c=ones(2,3) %create a 2*3 matrix of ones. c = 1 1 1 1 1 1,2019/7/21,13,3: 逗号(,) x=1.545,2.1 x = 1.5450 2.1000 round(x) ans = 2 2 x,x x = 1.5450 2.1000 ans = 1.5450 2.1000, x,b=x; x = 1.5450 2.1000,2019/7/21,14,2.2 常用的操作命令和快捷键,掌握一些常用的操作命令和快捷键，可以使得对MATLAB的操作更加便利。,2019/7/21,15,clear命令, x x = 1.5450 2.1000 clear x x ? Undefined function or variable x.,2019/7/21,16,快捷键及其功能,2019/7/21,17,2.3 MATLAB R2010a的数据类型,Matlab常用的数据类型： 数值：numeric 字符：char 逻辑：logical 单元：cell 结构：struct,2019/7/21,18,数值类型,整数： int8,uint8,int16,uint16等 浮点数：单精度(single)和双精度(double) 复数: complex,2019/7/21,19,2.3.1整数,MATLAB 支持8位、16位、32位和64位的有符号和无符号整数数据类型。 上述整数数据类型除了定义范围不同外，具有相同的性质。,2019/7/21,20,整数数据类型的定义,格式： 数据类型标识符(数据值) 例如：定义一个8位有符号的整数x=30 x=int8(30) 测试数据类型函数： class(), x=int8(30) x = 30 class(x) ans = int8 y=80 y = 80 class(y) ans = double,MATLAB默认的 数据类型,2019/7/21,21,整数的运算, y=uint8(15) y = 15 x=uint8(30) x = 30 x+y ans = 45 x*y ans = 255, x/y ans = 2 yx ans = 2 xy ans = 1,左除和右除的关系： yx=x/y,在进行除法时，MATLAB 首先将两个数视为双精度类型进行运算，然后将结果转化为相应的整形数据,当运算结果溢出时，系统 将结果设置为该数据类型 的上限或者下限,2019/7/21,22, x=double(x),y=double(y) x = 30 y = 15 y/x ans = 0.5000 z=y/x z = 0.5000 z=int8(z) z = 1,2019/7/21,23,方式一： datatype(variable) 例： x=int8(4.5) x = 5,方式二： cast(x,type) 例： y=cast(4.5,int8) y = 5 class(y) ans = int8,各种数据类型之间的转换：,2019/7/21,24,不同整数类型之间不能进行运算, x=int8(5) x = 5 y=int16(23) y = 23 z=x+y ? Error using = plus Integers can only be combined with integers of the same class, or scalar doubles.,2019/7/21,25,2.3.2 浮点数,MATLAB 的默认数据类型是双精度类型（double）。 为了节省存储空间，MATLAB 也支持单精度数据类型的数组。 创建单精度类型的变量时需要声明变量类型，与创建整型变量类似。, x=single(3.4) x = 3.4000 y=34 y = 34 x+y ans = 37.4000 class(x+y) ans = single,单精度数据类型的数据进行运算时，返回值为单精度。,2019/7/21,26, realmin(single)，realmax(single) ans = 1.1755e-038 ans = 3.4028e+038 eps(single) ans = 1.1921e-007 realmin(double)，realmax(double) ans = 2.2251e-308 ans = 1.7977e+308 eps(double) ans = 2.2204e-016,例 2-12 单精度和双精度数据类型的取值范围和精度,2019/7/21,27,2.3.3复数,MATLAB的所有运算是定义在复数域上. MATLAB中虚数单位用i或者j表示 通过两种方法创建复数： 直接输入法 (不建议大家使用） 通过 complex 函数,2019/7/21,28, z=2+3i z = 2.0000 + 3.0000i x=2,y=3,z1=x+y*i x = 2 y = 3 z1 = 2.0000 + 3.0000i,2+3i x+y*i,2019/7/21,29, x=2,y=3,z1=x+yi x = 2 y = 3 ? Undefined function or variable yi. x=int8(2),y=int8(3),z1=x+y*i x = 2 y = 3 ? Error using = mtimes Complex integer arithmetic is not supported.,注意：,是不是复数的实部 和虚部不能为整数呢？,2019/7/21,30,complex 函数的调用方法如下。,c = complex(a,b)：返回结果 c 为复数，其实部为 a，虚部为 b。输入参数 a 和 b 可以为标量，或者维数、大小相同的向量、矩阵或者多维数组，输出参数和 a 和 b 的结构相同。 a 和 b 可以有不同的数据类型，当 a 和 b 为各种不同的类型时，返回值分别为： 当 a 和 b 中有一个为单精度时，返回结果为单精度； 如果 a 和 b 其中一个为整数类型，则另外一个必须有相同的整数类型，或者为双精度型，返回结果 c 为相同的整数类型。,2019/7/21,31, x=int8(2),y=int8(3) x = 2 y = 3 z2=complex(x,y) z2 = 2 + 3i,complex()创建单个复数,2019/7/21,32, a=int8(1 2 3 4) a = 1 2 3 4 b=int8(2 3 4 5) b = 2 3 4 5 c=complex(a,b) c = 1 + 2i 2 + 3i 3 + 4i 4 + 5i,complex()创建复数数组,2019/7/21,33,复数直角坐标和极坐标之间转换,real(z): 给出复数z的实部 imag(z):给出复数z的虚步 abs(z)：给出z的模 angle(z)：以弧度为单位给出复数z的幅角,2019/7/21,34,c = complex(a)，只有一个输入参数，返回结果 c 为复数，其实部为 a，虚部为 0。但是此时 c 的数据类型为复数。, x=int8(x) x = 2 c=complex(x) c = 2 isreal(c) ans = 0, d=complex(a) d = 1 2 3 4 isreal(d) ans = 0 e=x+0*i e = 2 isreal(e) ans = 1,isreal(x)判断x是否为实数,2019/7/21,35,2.3.4逻辑变量,1. 逻辑变量的值：逻辑真(1)、逻辑假(0) 2.一些 MATLAB 函数或操作符会返回逻辑真或逻辑假表示条件是否满足。 例如：表达式 (5 * 10) 40 返回逻辑真。 3. 逻辑数组：数组的元素全部是逻辑值。 如下面的表达式返回逻辑数组： 30 40 50 60 70 40 ans = 0 0 1 1 1,2019/7/21,36,创建逻辑数组,1：创建逻辑数组的最简单的方法为直接输入元素的值为 true 或者 false x=true,false,true x = 1 0 1 2：逻辑数组也可以通过逻辑表达式生成 x=1 2 3 42 x = 0 0 1 1 class(x) ans = logical,2019/7/21,37,MATLAB 中返回逻辑值的函数和操作符,2019/7/21,38,逻辑数组的应用,用于条件表达式 如果仅当条件成立时执行某段代码，可以应用逻辑数 组进行判断和控制 str=hello str = hello if isempty(str)&ischar(str) sprintf(input string is “%s“,str) end ans = input string is “hello“,2019/7/21,39,2.用于数组索引 在 MATLAB 中支持通过一个数组对另一个数组进行索 引 a=1:2:10 a = 1 3 5 7 9 b=1 3 5 b = 1 3 5 a(b) ans = 1 5 9,2019/7/21,40,通过逻辑数组对数组进行索引, a=rand(3) a = 0.9649 0.9572 0.1419 0.1576 0.4854 0.4218 0.9706 0.8003 0.9157 b=a0.5 b = 1 1 0 0 0 0 1 1 1, c=a(b) c = 0.9649 0.9706 0.9572 0.8003 0.9157 a(b)=0 a = 0 0 0.1419 0.1576 0.4854 0.4218 0 0 0,0.9649 0.9572 0.1419 0.1576 0.4854 0.4218 0.9706 0.8003 0.9157,2019/7/21,41,3.逻辑数组的判断（通过函数来判断）, a=rand(3)； b=a0.5； islogical(b) ans = 1 islogical(a) ans = 0,2019/7/21,42, a=true ,false,true a = 1 0 1 b=90 b = 90 a a = 1 0 1 whos a Name Size Bytes Class Attributes a 1x3 3 logical class(a) ans = logical, islogical(a) ans = 1 islogical(b) ans = 0 isa(b,logical) ans = 0 isa(b,double) ans = 1,2019/7/21,43,2.3.5 数据类型操作函数,type包括numeric、integer、float和其它数据类型,2019/7/21,44,2.4 MATLAB R2010a的运算符,2.4.1 关系运算符 MATLAB 的关系运算符能用来比较两个相同大小的数组，或用来比较一个数组和一个标量。MATLAB 的关系运算符包括所有常用的比较运算符，如表所示,2019/7/21,45,2.4.2 逻辑运算符 逻辑运算符主要包括“与”、“或”和“非”。使用逻辑运算符可以将多个表达式组合在一起，或者对关系表达式取反。MATLAB 中的逻辑运算符如表所示。,2019/7/21,46, a=5,b=9; a = 5 c1=(a c2=(ab)|(b/a=fix(b/a) c2 = 1,2019/7/21,47,2.4.3 运算符优先级别 MATLAB 首先执行具有较高优先级的运算，然后执行具有较低优先级的运算；如果两个运算的优先级相同，则按从左到右的顺序执行。 MALTAB 中各运算符的优先级顺序如表所示，表中按照优先级从高到低的顺序排列各运算符。,2019/7/21,48,2.5 MATLAB的一些基础函数,位操作函数 逻辑运算函数 集合函数 时间与日期函数,2019/7/21,49,十进制数与二进制相互转换函数 d=bin2dec(binarystr) str = dec2bin(d), bin2dec(10100) ans = 20 a=dec2bin(28) a = 11100,2019/7/21,50,表2-19MATLAB中的位操作函数,2019/7/21,51, dec2bin(A) ans = 11100 dec2bin(B) ans = 10101 bitand(A,B) ans = 20 bitor(A,B) ans = 29 bitxor(A,B) ans = 9,2019/7/21,52,表2-20MATLAB中的逻辑运算函数,2019/7/21,53,2.6 MATLAB脚本文件,对于多数问题，所需的命令较多，或者需要逻辑运算，进行流程控制，此时采用直接输入命令的方法则会引起不便。针对这些问题，一个合理的解决方法是使用脚本文件(M文件)。 脚本文件不接受输入参数，不返回任何值，而是代码的结合，该方法允许用户将一系列 MATLAB 命令输入到一个简单的脚本文件中，只要在 MATLAB 命令窗口中执行该文件，则会依次执行该文件中的命令。,2019/7/21,54,2.6.1 脚本文件的用法