matlab-GUI矩阵计算器

数学应用软件工具箱开发矩阵计算器姓 名： *学 号：*指导老师： *专 业：* 2014年9月11日一.操作过程1.准备工作在Matlab的主窗口中，选择File菜单中的New菜单项，再选择其中的GUI命令，就会显示GUI的设计模板；选择GUI模板中的默认的空白模版Blank GUI（Default）就会显示GUI设计窗口，可以开始设计矩阵计算器了。2.设计过程在GUI界面中加入以下控件：12个文本编辑器(edit text)作为输入矩阵的窗口；216个用以执行运算的按钮（push button）；34个静态文本框（static text），其中一个作为显示计算所得结果的窗口，另外3个分别作为表示所输入的矩阵（A、B）以及用来输入标题（矩阵计算器）；4加入3个按钮组（button group）分别圈住：a.1中的2个控件及3中的A、B；b.2中的16个计算按钮；c.3中的显示计算结果的窗口。分别双击以上25个控件修改其string属性如下：1 中的改为空白（将原有的“edit text”删掉）；2 中的改为对应的矩阵运算或文字，如“+”、“/R”、“秩”、“逆”等（见图1）；3 中的按顺序改为空白、“A”、“B”以及“矩阵计算器”；4 中的按钮组分别改为“输入区”、“功能区”、“输出区”。对每个控件分别单击右键，选择“view callback”“callback” “保存”，在每个控件的函数后加入代码（见附件）。此外，还需要做的小变动有： 1中修改string属性时通过修改fontWeight及fontSize把string的字符粗细、字号也一并修改了。 2分别双击2个文本编辑器(edit text)将其max属性取值为100或更大的值，以使编辑器有滚动条，方便显示输入的维数比较大的矩阵。 3双击计算结果窗口将其style改为listbox，也用于显示维数比较大的计算结果。 4还可修改各控件的backgroundcolor(背景色) 、HorizontalAligment（对齐方式）等其他属性以美化界面。保存运行的结果如下：图1二功能简介1.功能概述此矩阵计算器能够实现一些基本的矩阵运算，包括对单个矩阵的运算以及对两个矩阵的运算。其中，对于两个矩阵的运算有：加、减、乘、除（左除、右除）、按元素乘、按元素除以及求解线性方程组；对于単个矩阵的运算有：转置、求秩、求逆、计算行列式、求2范数、LU分解、最简阶梯阵化简、求特征值等。计算过程中，矩阵的输入方式有两种：1与MATLAB中矩阵输入方式类似，即：矩阵行中的元素以空格或逗号间隔；矩阵行之间以分号间隔；整个元素列表用方括号括起来。2为方便计算，可直接输入每行的元素，行之间用回车间隔，每行的元素之间用空格间隔即可。（注：本报告为能把输入的矩阵完全显示出来，选择第一种输入方式）2. 功能详细描述 1 矩阵相加（减）输入A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，B=1 4 7;2 5 8;3 6 9，按下“+”按钮，输出区显示计算结果如图2所示：图2输入的A、B矩阵必须是维数相同，否则不能实现相加运算。如输入不同维数的矩阵且进行相加运算，则会提示出错,如图3所示：图3 两矩阵相减的运算过程与相加运算类似，在此不再赘述。 2 点乘（除）输入A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，B=1 4 7;2 5 8;3 6 9，按下“.*”按钮，输出区显示计算结果如图4所示：图4输入的A、B矩阵必须是维数相同，否则不能实现按元素乘（除）的运算。如输入不同维数的矩阵且进行按元素乘的运算，则会提示出错，提示信息同图3。 3 矩阵相乘：输入A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，B=1 4 7;2 5 8;3 6 9，按下“*”按钮，输出区显示计算结果如图5所示：图5输入的A、B矩阵必须满足前者的列数等于后者的行数，否则不能实现矩阵的乘法运算，出现错误提示如图6所示：图6 4 左除（右除）：输入A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，B=1 4 7;2 5 8;3 6 9，按下“/L”按钮，输出区显示计算结果如图7所示：图7输入的A、B矩阵必须满足行相等，否则出现错误提示如图8所示： 图8 5 矩阵转置： 输入矩阵A=1 2 3;4 5 6;7 8 9,点击“A”按钮，显示结果如图9所示：图9 6 矩阵求秩：输入矩阵A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，点击“秩”按钮，输出区显示计算结果如图10所示：图10 7 矩阵求逆：输入矩阵A=1 2 4;4 5 6;7 8 9，按下“逆”按钮，输出区显示计算结果如图11所示：图11本矩阵计算器求逆功能只针对非奇异方阵，如果输入矩阵A为奇异阵或非方阵，均会提示错误A为非方阵时提示错误如图12：图12A为奇异阵时提示错误如图13：图13 8 行列式：输入A=1 2 4;4 5 6;7 8 9，按下“行列式”按钮，输出区显示计算结果如图14所示：图14输入矩阵A必须为方阵，否则无法计算行列式，提示错误如图15所示：图15 9 范数： 输入矩阵A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，按下“范数”按钮，输出区显示计算结果如16所示：图16 由于设计者能力有限，本计算器默认计算矩阵的2范数，其他范数暂不能计算。 10 LU分解： 输入矩阵A=1 2 3;4 5 6;4 2 6，按下“LU”按钮，输出区显示计算结果如图17所示：图17其中，输出前三行为L矩阵，中间三行为U矩阵，后三行为P矩阵 11 线性方程组求解：AX=B 输入A=1 2 3;4 5 6;7 8 9（系数矩阵），B=4;5;6（常数项），按下“Ax=B”按钮，输出区显示计算结果图18所示：图18本部分输入限制较大，须详细说明。第一，系数矩阵必须是非奇异的方阵，否则方程组解不存在或不唯一，本计算器无法求解。第二，常数项必须与系数矩阵行数相同，否则也会出现错误提示 12 最简行阶梯形矩阵： 输入矩阵A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，分别按下“阶梯形”按钮，输出区显示计算结果如图19所示：图19 13 特征值：输入矩阵A=1 2 3;4 5 6;7 8 9，按下“特征值”按钮，输出区显示计算结果如图20所示：图20附录：主要代码%矩阵相加a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib | ja = jb |(ia = ib & ja = jb)%判断A、B是否满足相加条件 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = a+b ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵相减a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib | ja = jb |(ia = ib & ja = jb)%判断A、B是否满足相减条件 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = a-b ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵点乘a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib | ja = jb |(ia = ib & ja = jb)%判断A、B是否满足点乘条件 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = a.*b ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵相乘a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ja = ib %判断A、B是否满足相乘条件 c=error.Inner matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = a*b ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵点除a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib | ja = jb |(ia = ib & ja = jb)%判断A、B是否满足点除条件 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = a./b ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵左除a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib %判断A、B是否满足左除条件 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = ab ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵右除a=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib %判断A、B是否满足右除条件 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = a/b ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%矩阵求秩a=str2num(get(handles.edit1,string);c=a;set(handles.text1,string,num2str(c) a=str2num(get(handles.edit1,string); result =rank(a) ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);%求逆a=str2num(get(handles.edit1,string);ia ja=size(a);if ia= ja %判断A是否为方阵 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else if abs(det(a)1e-6 %判断A是否为奇异阵 c=error.Matrix is singular to working precision.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles); else result = inv(a) ; c = num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles); endend%求行列式a=str2num(get(handles.edit1,string);ia ja=size(a);if ia = ja %判断A是否为方阵 c=error.Matrix dimensions must agree.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else result = det(a) ; c= num2str(result); set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);end%求2-范数a=str2num(get(handles.edit1,string);result = norm(a);c = num2str(result);set(handles.text1,String,c)guidata(hObject, handles)%求LU分解a=str2num(get(handles.edit1,string);L,U,P=lu(a);result = L;U;P ;c= num2str(result);set(handles.text1,String,c)guidata(hObject, handles)%求AX=Ba=str2num(get(handles.edit1,string);b=str2num(get(handles.edit2,string);ia ja=size(a);ib jb=size(b);if ia = ib c=error.; set(handles.text1,String,c) guidata(hObject, handles);else if ia =ja %判断A是否为方阵 c=error.Matrix