MATLAB业内入门课件 超实用.ppt

1 MATLAB科学计算 MATLAB之旅 MATLAB有什么用 它是一个什么样的工具 它有怎样发展历史 如何学习使用这个工具 如何安装 用户界面 CleveMoler Matlab创始人 1997年5月 Moler因其对MATLAB的贡献 当选为美国工程院院士 WhatisMATLAB 官方定义 MATLAB 是美国MathWorks公司出品的商业数学软件 用于算法开发 数据可视化 数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境 主要包括MATLAB和Simulink两大部分 其典型的应用包括数值分析数值和符号计算工程与科学绘图控制系统的设计与仿真数字图像处理与数字信号处理技术财务与金融工程通讯系统设计与仿真MATLAB的基本数据单位是矩阵 它的指令表达式与数学 工程中常用的形式十分相似 故用MATLAB来解算问题要比用C FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多 并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点 使MATLAB成为一个强大的数学软件 在新的版本中也加入了对C FORTRAN C JAVA的支持 可以直接调用 用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用 此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序 用户可以直接进行下载就可以用 MATLAB产生的历史背景 在70年代中期 CleveMoler博士和其同事在美国国家科学基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库 EISPACK是特征值求解的FORTRAN程序库 LINPACK是解线性方程的程序库 在当时 这两个程序库代表矩阵运算的最高水平 MATLAB产生的历史背景 到70年代后期 身为美国NewMexico大学计算机系系主任的CleveMoler 在给学生讲授线性代数课程时 想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库 但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间 于是他开始自己动手 利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序 CleveMoler给这个接口程序取名为MATLAB 该名为矩阵 MATrix 和实验室 LABoratory 两个英文单词的前三个字母的组合 在以后的数年里 MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用 并作为面向大众的免费软件广为流传 MATLAB产生的历史背景 1983年春天 CleveMoler到Standford大学讲学 MATLAB深深地吸引了工程师JohnLittle JohnLittle敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景 同年 他和CleveMoler SteveBangert一起 用C语言开发了第二代专业版 这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化的功能 1984年 CleveMoler和JohnLittle成立了MathWorks公司 正式把MATLAB推向市场 并继续进行MATLAB的研究和开发 MATLAB产生的历史背景 MathWorks公司1993年推出了MATLAB4 0版 1995年推出4 2C版 forwin3 X 1997年推出5 0版 1999年推出5 3版 MATLAB5 X较MATLAB4 X无论是界面还是内容都有长足的进展 其帮助信息采用超文本格式和PDF格式 在Netscape3 0或IE4 0及以上版本 AcrobatReader中可以方便地浏览 MATLAB产生的历史背景 时至今日 经过MathWorks公司的不断完善 MATLAB已经发展成为适合多学科 多种工作平台的功能强大大大型软件 在国外 MATLAB已经经受了多年考验 在欧美等高校 MATLAB已经成为线性代数 自动控制理论 数理统计 数字信号处理 时间序列分析 动态系统仿真等高级课程的基本教学工具 成为攻读学位的大学生 硕士生 博士生必须掌握的基本技能 在设计研究单位和工业部门 MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题 在国内 特别是工程界 MATLAB一定会盛行起来 可以说 无论你从事工程方面的哪个学科 都能在MATLAB里找到合适的功能 MATLAB版本大全 内容安排 数值计算 基本知识 符号计算 图形可视化 程序设计 GUI 插值与拟合 最优化 12 1 1指令窗口的运算 1 1 1常用窗口简介 指令窗口 历史指令窗口 工作空间浏览器 13 1 1 2算术运算 12 2 3 3 2 ans 2 A 1 2 32 4 64 6 9 A 123246469 例1 1基本四则运算 例1 2矩阵的输入 在指令窗口中输入 运行结果为 在指令窗口中输入 运行结果为 例1 3续行的应用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ans 55 在指令窗口中输入 运行结果为 14 1 1 3数值 变量和表达式 1 数值的标记 MATLAB中 数值采用十进制表示 可以带小数点或负号 例如3 99 0 03 1 5e 3 33e2等在Matalb中均为合法的数值标记 2 变量的命名 MATLAB中的变量名或函数名可由英文字母 数字和下划线组成 变量名或函数名的第一个字符必须是英文字母 变量名或函数名对英文字母的大小写是敏感的 例如Abc和abc表示两个不同的变量 3 预定义变量 所谓预定义变量 Predefinedvariable 是指 当MATLAB启动时 这些变量就产生了 MATLAB中的常用预定义变量如表1 1所示 15 表1 1MATLAB中的预定义变量 16 4 运算符和表达式 常用的算术运算符 在MATLAB的表达方式如表1 2所示 MATLAB中的表达式由变量名 运算符 和函数名组成 表达式按照优先级自左向右执行运算 优先级的规定为 指数运算级别最高 乘除运算次之 加减运算级别最低 括号可以改变运算的次序 在输入表达式时 赋值符号 及运算符两侧可以有空格 这样可增加表达式的可读性 表1 2MATLAB的基本运算符 17 5 复数和复数矩阵 在MATLAB中 将复数作为一个整体处理 虚数单位用预定义变量i或j表示 例1 4 z1 5 6i z2 2 3i z1 z2 z1 5 0000 6 0000iz2 2 0000 3 0000ians 7 0000 9 0000i 在指令窗口中输入 运行结果为 18 A 1 2i 3 4i 5 6i 7 8i B 5 4i 4 2i 4 6i 9 7i C A B A 1 0000 2 0000i3 0000 4 0000i5 0000 6 0000i7 0000 8 0000iB 5 0000 4 0000i4 0000 2 0000i4 0000 6 0000i9 0000 7 0000iC 1 0e 002 0 1500 0 4800i 0 0100 0 6700i 0 1900 1 2400i0 1500 1 5500i 例1 5 在指令窗口中输入 运行结果为 19 1 2指令窗口的操作 1 2 1文字颜色与字体 用户可根据实际需要 对指令窗口中字体的大小 颜色和数值结果的显示格式进行重新设置 设置方法为 选中MATLAB桌面或指令窗口的File Preference下拉菜单选项 引出一个参数设置对话框 在该对话框中选中 CommandWindow 项或其展开项 Font Colors 对字体 大小 颜色和数值结果的显示格式进行重新设置 1 2 2数值显示格式 用户还可以在指令窗口中 直接输入相应的format指令 设置数值结果的显示格式 20 表1 3MATLAB中常用数字显示格式 例1 6 在命令窗口中输入 21 formatshort A1 piformatlong A2 piformatshorteA3 piformatlongeA4 pi 运行结果为 A1 3 1416A2 3 141592653589793A3 3 1416e 000A4 3 141592653589793e 000 22 1 2 3几个标点符号的功能 23 例1 7 在命令窗口中输入 A 12 34 B 34 56 s C A B C A B sumoftwomatrix 运行结果为 s C A BC 46810 24 1 2 4控制指令 命令窗口中常用的控制指令 例1 8 在命令窗口中输入下列命令 25 clear clc A 1000 B 2000 C A BclearABwhos 显示所有内存变量名 及它们的维数 字节和数据类型等详细信息 运行结果如下 C 2000000NameSizeBytesClassAttributesC1x18double 26 1 3历史指令窗口的应用 1 3 1历史指令窗口简介 在历史指令窗口中 记录着用户在MATLAB指令窗口中输入过的所有指令 历史记录包括每次开启MATLAB的时间 及每次启动MATLAB后在指令窗口中运行过的所有指令 历史记录不但清楚地显示在指令窗口中运行过的所有指令 而且所有这些被记录的指令都可以被复制 或送到指令窗口中再次运行 1 3 2历史指令窗口的主要功能 27 1 3 3指令实录指令 在MATLAB运行的情况下 将此后在指令窗口中输入的全部内容保存为日志文件myfile的过程为 1将存放日志文件的目录设置为当前目录 2在指令窗口中运行指令diarymyfile 此后在指令中输入和显示的内容将全部记录在内存中 3运行关闭纪录指令diaryoff后 那些保存在内存中的纪录就全部记录在日至文件m