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MATLAB编程培训课程 机械与电子工程学院 2 学习方法 MATLAB 基础入门MATLAB简介MATLAB基本操作MATLAB常用命令 设计提高MATLAB数组运算MATLAB矩阵运算MATLAB程序设计 综合应用MATLAB数值实验MATLAB统计实验MATLAB优化实验 3 课程目录 4 1 MATLAB简介 5 1 MATLAB简介 1 1MATLAB发展历史 1 2MATLAB应用领域 1 3MATLAB工具箱 1 4MATLAB安装文件 1 5MATLAB安装启动和设置 1 6MATLAB文件类型 1 7MATLAB常用命令 1 8上机练习 6 1 MATLAB简介 Matlab MatrixLaboratory CleveMoler Matlab MatrixLaboratory 该语言是美国NewMexico大学计算机系主任CleveMoler在70年代后期首先设计的 并于80年代初开发了第二代专业版 1984年 CleveMoler和JohnLitter成立了Mathworks公司 并开始把Matlab推向市场 迈斯沃克公司 1 1MATLAB发展历史 7 1 MATLAB简介 目前 Matlab已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具 它已经不仅仅是一个 矩阵实验室 了 而成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言 有人称它为 第四代 计算机语言 就影响而言 至今仍然没有一个别的计算软件可与Matlab匹敌 MathematicaMapleSASSPSSEviewsLINGOLINDO 在欧美各高等院校 Matlab已经成为线性代数 自动控制理论 数字信号处理 时间序列分析 动态系统仿真 图像处理等课程的基本教学工具 成为大学生 硕士生以及博士生必须掌握的基本技能 1 2MATLAB应用领域 8 1 MATLAB简介 1 3MATLAB工具箱 9 1 MATLAB简介 1 3MATLAB工具箱 10 1 MATLAB简介 1 4MATLAB安装文件 11 1 MATLAB简介 1 5MATLAB操作界面快捷键F5运行 12 MATLAB的路径搜索 启动目录是MATLAB启动时的当前目录 用户可以根据自己的习惯修改启动目录 高级版本的MATLAB默认启动目录位于C盘用户文档中的MATLAB文件夹 使用该默认目录对有效管理不同用户的程序和文档 以及更新MATLAB版本时比其他目录更为有效和便捷 13 MATLAB的路径搜索 注意 只有在当前目录或搜索路径下的文件 函数可以被运行或调用 否则视为非法命令 当前目录为 MyDocuments MATLAB 早期版本的work目录存放用户自定义的函数等文件 14 MATLAB的路径搜索 cdpathPathtoolInstallpath 15 MATLAB的路径搜索 例题查看MATLAB的安装路径 调用matlabroot命令获得MATLAB的安装路径 installpath matlabrootinstallpath C ProgramFiles MATLAB R2011a 将MATLAB的安装目录设置为当前文件夹 cd matlabroot 16 MATLAB的路径搜索 例题启动目录的设置 启动目录是指MATLAB启动时的当前文件夹 一般将启动目录设置成用户习惯使用的 常用的文件夹 MATLAB默认的启动目录为 C 用户可以自定义设置启动目录 17 MATLAB的路径搜索 例题启动目录的设置 方法一 右键点击桌面上MATLAB软件的快捷方式图标 在弹出的菜单上选择 属性 在弹出的MATLAB属性对话框中 将 起始位置 的属性值改为用户自定义的路径即可 如 D MyDocuments MATLAB 18 MATLAB的路径搜索 例题启动目录的设置 方法二 使用userpath函数 通过userpath命令来设置启动目录 设置启动目录 userpath D MyDocuments MATLAB 将启动目录返回到默认位置 userpath reset 19 1 MATLAB简介 1 6MATLAB文件类型 20 1 MATLAB简介 1 7MATLAB常用命令 21 1 MATLAB简介 1 7MATLAB常用命令 22 1 MATLAB简介 1 8上机练习 23 2 MATLAB语言基础 24 2 MATLAB数值计算 2 1MATLAB数据类型 2 2MATLAB数组运算 2 3MATLAB向量运算 2 4MATLAB矩阵运算 2 5MATLAB字符串运算 2 6MATLAB关系运算 2 7MATLAB逻辑运算 2 8上机练习 25 2 MATLAB数值计算 2 1MATLAB数据类型 MATLAB Matlab数据类型 1 数值型 2 字符字符串 3 元胞数组 4 架构数组 26 2 MATLAB数值计算 2 1MATLAB数据类型变量 Matlab中变量名是以字母开头 可以由字母 数字或下划线组成Matlab区分大小写 它的命令和函数全是小写的Matlab变量名不超过31个字符 27 MATLAB数值计算 whowhosclearclearasave 28 2 MATLAB数值计算 2 1MATLAB数据类型常量 29 2 MATLAB数值计算 2 1MATLAB数据类型数字显示格式命令 30 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算表达式 Matlab中的表达式由运算符 函数 变量名和数字组成 Matlab语句由变量和表达式组成 有两种常见形式 形式1 表达式 形式2 变量 表达式 若不想显示形式1或2的运算结果 可在表达式后加分号 31 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算运算符 32 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算数组的构造 x 01357910 x 0 1 3 5 7 9 10 x 01357910 手动法数组用中括号 以空格或逗号为间隔输入元素 33 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算数组的构造 x 0 0 5 2 x 00 50001 00001 50002 0000 冒号法a 步长 ba b 默认步长 1 y 0 5 y 01 00002 00003 00004 00005 0000 34 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算数组的构造 x linspace 0 pi 12 x 00 28560 57120 85681 14241 42801 71361 99922 28482 57042 85603 1416 函数法linspace a b n 从a开始 到b结束 包含n个数据元素的数组 a b a n 1 b 35 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算数组的引用 x 12345 x 1 3 ans 123 x n 表示数组中的第n个元素x n1 n2 表示数组中的第n1到n2个元素 36 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算矩阵数组 A 2 4 6 8 1357 0000 1 0 1 0 以空格或逗号分隔 指定不同的列以分号或回车分隔 指定不同的行 37 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算四则运算 数组与标量间的四则运算 x 134 2 6 5 32 4 a 2 x 2 a 0462108426 38 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算四则运算 数组间的四则运算 必须具有相同的维数 对应元素进行运算 a 134 2 6 5 32 4 b 231 412 453 c 365677777 c a b 39 2 MATLAB语言基础 2 2MATLAB数组运算四则运算 a 134 2 6 5 32 4 b 231 412 453 c 2948610121012 c a b d a b d 0 50001 00004 00000 50006 00002 50000 75000 40001 3333 a b b a 40 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算幂运算 数组的幂运算 a 134 2 6 5 32 4 c a 2 c 1916436259416 d 192935295258192938 d a 2 41 2 MATLAB数值计算 2 2MATLAB数组运算幂运算 a 134 2 6 5 32 4 b 231 412 453 c 127416625813264 c a b 42 2 MATLAB数值计算 2 3MATLAB向量运算点积 c dot a b c a b 相当于a b a与b都是行向量 a 24531 b 38101213 c 137 c dot a b 43 2 MATLAB数值计算 2 3MATLAB向量运算叉积 c cross a b c a b a与b必须是3维向量 a 245 b 3810 c 0 54 c cross a b 44 2 MATLAB数值计算 2 3MATLAB向量运算混合积 由dot和cross两个函数共同完成abc a b c a 245 b 3810 c 0 54 c 0 54 d dot a cross b c 45 2 MATLAB数值计算 2 3MATLAB向量运算向量函数 46 2 MATLAB数值计算 2 4MATLAB矩阵运算特殊矩阵 47 2 MATLAB语言基础 2 4MATLAB矩阵运算矩阵加法 矩阵的四则运算 A 12 35 26 B 24 18 90 C 36413116 C A B 48 2 MATLAB语言基础 2 4MATLAB矩阵运算矩阵乘法 矩阵的四则运算 A 12 35 26 B 241 890 D 182214657352622 D A B 49 2 MATLAB语言基础 2 4MATLAB矩阵运算矩阵除法 在Matlab中矩阵的除法分左除 和右除 X A B给出线性方程组AX B的一个解X B A给出线性方程组XA B的一个解 A B B A sym A B r 5 719 7 8 7 1 6 744 7754 7 sym B A r 2 78 713 71 717 725 74 726 737 7 A B 50 2 MATLAB语言基础 2 4MATLAB矩阵运算矩阵乘幂 矩阵的幂运算 A 213120 782021 173431 C A 2 C 343320741754355537662631353623122015 51 2 MATLAB语言基础 2 4MATLAB矩阵运算矩阵转置 逆 行列式 矩阵的转置 逆运算及行列式运算 A 120 25 1 410 1 C A C 12425100 1 1 D inv A e det A D 52 2 2 110 21 e 1 52 2 MATLAB语言基础 2 5MATLAB字符串运算常用字符串函数 53 2 MATLAB语言基础 2 6MATLAB关系运算 关系操作符 大于 大于等于 等于 不等于运算法则 若关系式成立 结果为1 若关系式不成立 结果为0 A 14357 B 26907 A Bans 00001 54 2 MATLAB语言基础 2 7MATLAB逻辑运算 逻辑操作符 与 或 非运算法则 若逻辑真 结果为1 若逻辑假 结果为0 a 1 2 11b 2 7 a6 ans 100001 55 2 MATLAB语言基础 2 8上机练习 56 3 MATLAB程序设计 57 4 MATLAB程序设计 3 1M文件 3 2数据的输入输出 3 3程序结构控制 3 4上机练习 58 3 MATLAB程序设计 3 1M文件局部变量与全局变量 globalABC 无论在脚本文件还是在函数文件中 都会定义一些变量 函数文件所定义的变量是局部变量 这些变量独立于其他函数的局部变量和工作空间的变量 即只能在该函数的工作空间引用 而不能在其他函数工作空间和命令工作空间引用 但是如果某些变量被定义成全局变量 就可以在整个MATLAB工作空间进行存取和修改 以实现共享 因此 定义全局变量是函数间传递信息的一种手段 59 4 MATLAB程序设计 3 1M文件M文件的编辑 60 3 MATLAB程序设计 3 1M文件脚本文件 x linspace x y n y cos x p polyfit x y 6 y1 polyval p x 一些命令的集合 plot x y or x y1 b 61 3 MATLAB程序设计 3 1M文件函数文件 functiony hanshu x y sin x cos x function开头 编制一个函数文件 输入什么 输出什么 输出参数表 函数名 输入参数表 62 3 MATLAB程序设计 3 1M文件常用数学函数 63 3 MATLAB程序设计 3 2数据输入与输出键盘输入屏幕输出 x input 请输入数据 disp x inputdisp 64 3 MATLAB程序设计 3 2数据输入与输出M数据文件存储 加载 save存储 65 3 MATLAB程序设计 3 2数据输入与输出M数据文件存储 加载 load加载 66 3 MATLAB程序设计 3 2数据输入与输出外部文件导入 filename pathname uigetfile xls 寻找源文件file pathnamefilename 赋名x xlsread file 格式转换为矩阵之后就用x来代表导入的这个矩阵 如excel里输入了123456如下命令x 1 ans 123 xlsEXCEL文件数据导入 67 3 MATLAB程序设计 3 2数据输入与输出外部文件导入 a1 a2 a3 a4 textread test1 txt s s s s headerlines 4 说明 s可以是其他形式 跟读入的数据类型有关 比如这里也可以用 n f等 这里 s的个数和 a1 a2 a3 a4 对应 txt记事本文件数据导入 68 3 MATLAB程序设计 3 2数据输入与输出外部文件导入 file importdata按照提示进行 xls txt 69 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制for循环 for循环控制命令 格式 fori n1 step n2commands end作用 重复执行命令集commands 循环控制命令 for命令 70 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制for循环 例1 求和 s 1 2 nn input 请输入n s 0 fori 1 ns s i fprintf i 0f s 0f n i s end 例2 求奇数和 s 1 3 5 2k 1 n input 请输入n s 0 fori 1 2 ns s i fprintf i 0f s 0f n i s end 71 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制for循环 例3 求阶乘 p 1 2 3 n n n input 请输入n p 1 fori 1 np p i fprintf i 0f p 0f n i p end 例4 求e e 1 1 1 2 1 3 1 n n input 请输入n p 1 e 1 fori 1 np p i p1 1 p e e p1 fprintf i 0f p 0f e 8f n i p e end 72 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制for循环 例5 求pi pi 4 1 1 3 1 5 1 7 1 9 1 11 n input 请输入n pi 0 k 1 fori 1 2 nk 1 k pi pi k 1 i fprintf i 0f pi 8f n i 4 pi end 73 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制while循环 while条件循环命令 条件循环命令 while命令 格式 while conditionistrue commands end作用 重复执行命令集commands 74 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制while循环 例6 求和 s 1 2 n 3000s 0 k 1 whiles 3000s s k fprintf k 0f s 0f n k s k k 1 end 例7 求e e 1 1 1 2 1 3 1 n 1 0e 8p p i r 1 p e e r fprintf i 0f r 9f e 9f n i r e i i 1 end 75 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制if控制 if选择控制命令 单项选择控制格式 if conditionistrue commands end作用 若条件成立 则执行命令集commands 否则 不执行 76 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制if控制 例8 求n个实数中最大的数Ma input 请输入数组a n m n size a M a 1 fori 2 nifM a i M a i endfprintf M 5f a 0f 5f n M i a i end 77 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制if控制 if选择控制命令 多项选择控制格式 if conditionistrue commands elseif conditionistrue commands elsecommands end作用 若条件成立 则执行命令集commands 否则 不执行 78 3 MATLAB程序设计 3 3程序结构控制if控制 例9 建立符号函数sign x x input x ifx 0sn 1 elseifx 0sn 0 elsesn 1 endfprintf x 5f sn 0f n x sn 79 子函数 1 主函数 M文件中的第1个函数为主函数 如果同一个M文件中有多个函数 则通常对第1个函数进行定义 定义方式如下 functionf 其中 function 为函数定义 f为函数名2 子函数 子函数的定义与主函数相同 80 子函数 81 3 MATLAB程序设计 3 4上机练习 82 4字符串 4 字符串设定4 字符串操作 83 5多项式 5 1多项式运算 5 2多项式插值 5 3多项式拟合 5 4上机练习 84 5多项式 5 1多项式构造 p 250414 poly2sym p ans 2 x 5 5 x 4 4 x 2 x 4 poly2sym p p a0 a1 an 多项式降幂排列系数数组 85 5多项式 5 1多项式四则运算 p1 250414 p2 005132 p p1 p2 ans 2 x 5 5 x 4 5 x 3 5 x 2 4 x 6 conv p1 p2 deconv p1 p2 加减要补零 相同长度 poly2sym p 86 5多项式 5 1多项式四则运算 p1 250414 p2 005132 p conv p1 p2 ans 10 x 8 27 x 7 11 x 6 39 x 5 19 x 4 33 x 3 15 x 2 14 x 8 conv p1 p2 deconv p1 p2 poly2sym p 87 5多项式 5 1多项式四则运算 p1 250414 p2 005132 p r deconv p1 p2 p 0 40000 9200 0 4240r 0000 86400 43204 8480 conv p1 p2 deconv p1 p2 88 5多项式 5 1多项式求导运算 p1 250414 h polyder p1 polyder p poly2sym h ans 10 x 4 20 x 3 8 x 1 89 5多项式 5 1多项式求值运算 p1 250414 h polyval p1 3 4 polyval p s 数组规则polyvalm p s 矩阵规则 k polyvalm p1 3 4 4 6 h 9343400k 43414626406264090394 90 5多项式 5 1多项式求根运算 p1 256418 h roots p1 roots p h 1 7640 0 8679 1 3394i 0 8679 1 3394i0 5000 0 8001i0 5000 0 8001i 91 5多项式 5 1多项式多项式函数 92 5多项式 5 2多项式插值 interp1 x y x1 method x 4 15 y 589152529313022252724 x 4 0