MATLAB与科学计算教学PPT

MATLAB语言及其应用,信息工程系徐3-302东2011年11月,1,第一章MATLAB语言概述,一、MATLAB课程介绍课程性质：系定选修课学习目标：了解MATLAB，能够熟练掌握数学（矩阵和符号）运算，编程，简单的数据处理及基本图形绘制。课程特点：完全不必具备其它语言的基础，各年级各专业的同学都可选修。,2,主要教学环节,课堂教学紧跟老师讲课思路，搞清基本概念，注意解决问题的方法和技巧。上机实验独立完成上机作业，注意理论联系实际。地点：A2-403、404时间：11-15周，周四18:00-20:30,3,课外参考,参考书目1.MATLAB6.5及其在信号处理中的应用王宏编著2.MATLAB通信仿真及应用实例详解邓华等编著3.数字图像处理（MATLAB版）阮秋琦4.MATLAB在数字信号处理中的应用(第2版)薛年喜参考网站：,4,学时与考核办法,学时32学时(基于MATLAB6.5版本),理论24学时，上机16学时。考核要求不得缺勤，实验报告必须齐备。考核方式平时成绩占30：考勤（理论课、上机）。期末成绩占70,5,MATLAB系统与MATLAB6.5简介MATLAB的数值计算功能MATLAB的符号计算功能MATLAB的图形可视化功能MATLAB程序设计基础MATLAB工具箱,课程内容,6,二MATLAB简介,MATLAB是美国MathWorks公司于1984年推出的一个优秀的数学软件,起初它是一种专门用于矩阵数值计算的软件.近年来，MATLAB的内容急剧扩充。在原有数值计算和绘图功能的基础上，又在专业水平上不断开拓针对各种应用的工具箱，以及符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能。与当今30多个数学类科技应用软件相比，MATLAB功能强大，易学易用，已经广泛应用于科研和工程领域。,7,MATLAB简介,MATLAB的发展历史170年代（起源）：美国新墨西哥大学计算机系的CleveMoler，用FORTRAN开发调用解线性方程LINPACK和特征值问题EISPACK程序库的子程序库时开发出了MATLAB的原型；280年代（机遇）：Moler访问斯坦福大学，与工程师JohnLitte合作，用C开发MATLAB第二代。84年成立MathWorks公司，Litte为总裁，Moler为首席科学家。MATLAB正式推向市场。,8,MATLAB简介,390年代（大发展）：使用平台从DOS扩展到了SUN、UNIX、MAC、WINS等；软件版本也不断更新，目前已推出2011版；以MATLAB为基础开发的专业性应用软件和硬件大量涌现；应用日趋广泛。,9,MATLAB简介,MATLAB的显著特点：高级的可视化计算工具；可交互/可编程的解释性计算机语言；内涵：主包+工具箱（超过30个）；开发语言：FORTRANC/C+；基本数据单位：列优先的，无需定义的，下标从1开始的矩阵；基本运算有数组运算和矩阵运算之分；,10,MATLAB简介,MATLAB的显著特点（续）：7函数使用灵活：大多数函数或命令的调用参数和返回参数个数可变；8开放性设计结构：除内部函数外，所有主包文件和各种工具包文件都是可读可改的源文件。用户可通过对其修改或加入自己编写的文件来构成新的工具包；,11,其它计算软件著名的数学软件还有：Maple、Mathmatica、MathCAD、IDL、FORTRAN、BASIC等。MATLAB的符号运算借助于Maple内核来实现。,MATLAB简介,12,安装MATLAB启动MATLAB（1）双击系统桌面的MATLAB图标（2）在开始菜单中选择MATLAB快捷方式（3）在MATLAB安装路径bin子目录中双击可执行文件matlab.exe,第二章MATLAB6.5应用开发环境,13,MATLAB工作环境,14,MATLAB桌面平台（1）主窗口整个大的窗口（其它几个窗口都包括在其中）。（2）命令窗口（commandwindow）“”为运算提示符，表示MATLAB在准备状态。当在提示符后输入一段运算式并按回车键后，就给出计算结果。,15,（3）历史窗口(commandhistory)保留命令历史记录，这方便于使用者查询。双击历史窗口中的某一行命令，即可在命令窗口中执行该命令。（4）当前目录窗口（currentdirectory）在当前目录窗口中可显示或改变当前目录，也可以显示当前目录下的文件，并提供搜索功能。file/setpath菜单：设置工作路径,16,（5）工作间管理窗口（workspace）显示目前内存中所有的MATLAB变量的变量名、数学结构、字节数及其类型。,17,退出MATLAB（1）在MATLAB主窗口File菜单中选择Exit命令（2）在MATLAB命令窗口输入Exit或Quit命令（3）单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮,18,MATLAB功能介绍,例1：最简单的计算器用法：计算b1）在MATLAB命令窗的提示符后输入需要计算的表达式；(1+2*cos(pi/5)1.3b2）按回车键，MATLAB执行该表达式并给出计算结果如下。ans=3.4944,19,MATLAB功能介绍,例子2：复数运算：已知，试计算z，并给出z的模和相角，其中相角用度数表示。z1=1+2i,z2=3+j*4,z3=complex(5,6),z4=7*exp(pi/8*i)z=z1*z2/z3+z4,zm=abs(z),za=angle(z)*180/pi,20,MATLAB功能介绍,z1=1.0000+2.0000iz2=3.0000+4.0000iz3=5.0000+6.0000iz4=6.4672+2.6788iz=7.0409+3.9903izm=8.0930za=29.5413,21,MATLAB功能介绍,例3：字符串操作：统计一段文本中某字符出现的次数。s=input(pleaseinputstring:,s);c=input(pleaseinputachar:,s);n=length(findstr(s,c)pleaseinputstring:MATLABisagoodthingforeverybody.pleaseinputachar:in=2,22,MATLAB功能介绍,例4：A=12;34;B=23;45;A*Bans=10132229,23,MATLAB功能介绍,例子5：符号运算：求函数sin(x)(1+x2)关于x的一阶导数。diff(sin(x)*(1+x*x)ans=cos(x)*(1+x2)+2*sin(x)*x,24,MATLAB功能介绍,例6:绘制函数y=sinc(x)在区间-4,6上的图形。ezplot(sinc(x),-4,6),25,MATLAB功能介绍,例7数据图示：设有一批数据点（t,y），其中t在区间0,2上以/30等间隔分布，y在每个t上由函数y=sin(t2)计算得到，试绘出这些数据点的图形。t=0:pi/30:pi*2;y=sin(t.2);plot(t,y),26,MATLAB功能介绍,27,MATLAB功能介绍,例8：几何应用：已知空间三点A(1,1,-1)、B(3,3,0)、C(5,4,4)，求ABC的面积。A=11-1;B=330;C=544;AB=B-A;AC=C-A;t=cross(AB,AC);Sn=sqrt(sum(t.2)/2Sf=sqrt(sum(sym(t).2)/2Sn=4.7170Sf=1/2*89(1/2),28,MATLAB功能介绍,例9：输出声音：用计算机声卡放出标准音阶的7个单频正弦音符。m=1:7;f=262*2.(m-1)/12);%产生7个音符的频率fs=8000;t=0:1/fs:.3;y=;%采样频率8kHz，音符时长0.3秒fori=1:length(f);y=y,sin(2*pi*f(i)*t);end;sound(y,fs);,29,1联机帮助系统2命令窗口查询帮助系统3联机演示系统,MATLAB帮助系统,30,进入帮助窗口的方法（1）单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。（2）在命令窗口输入helpwin、helpdesk或doc。（3）选择Help菜单中的“MATLABHelp”选项。,31,命令窗口查询帮助help+函数名，当用户知道函数名字，而不知道其用法时，用help命令可以去了解此函数的用法。如：helpinvlookfor+关键字，当用户查找一个不知确定名称的函数时，用lookfor命令可以找到所需函数名。如：lookforff,32,联机演示系统在帮助窗口中选择演示系统(Demos)选项卡，然后在其中选择相应的演示模块，或者在命令窗口输入Demos，或者选择主窗口Help菜单中的Demos子菜单，打开演示系统。,33,常用的命令cd显示或改变当前目录；dir列出指定目录上的所有文件；path显示搜索目录；type在命令窗中显示文件内容；dbtype：带行号显示文件内容；date,clock：显示日期和时间；tic/toc：启动和终止秒表；,34,常用的命令clear清除内存变量；clf清除图形窗口；clc清除工作窗；hold图形保持开关；disp显示变量或文字内容；format定义数据显示格式；,35,常用的命令save保存内存变量到指定文件；load加载指定文件变量；exit/quit退出MATLAB；ctrl+c/break：终止正在运行的程序：命令行快速编辑命令；size：返回变量每一维的大小；length：length(A)=max(size(A)；,36,MATLAB标点的含义（1）分号；区分行以及取消运行显示等。（2）逗号，区分列及函数参数分隔符等。（3）小括号（）指定运算过程的先后次序等。,37,（4）方括号矩阵定义标志等。见上。（5）续行号（6）百分号%注释标记，该行%以后的语句不执行。（7）等号=赋值标记。,38,（8）单引号字符串表示符，单引号里面的内容为字符串。单引号一定在英文状态下输入。（9）冒号：有多种应用功能，学习过程中注意。如表示全部元素构成的长列，或表示某一维上的全部元素。注意：所有标点必须采用英文标点，否则出错！命令中不能包含中文字符,39,MATLAB的变量类型,Matlab支持多种变量类型，常用变量类型：3.8464-bitdouble(default)双精度浮点型a16-bitchar支持其他变量类型:16bit或8bit的整数、复数等,40,变量名,首字符必须为字母后面的字符可以为数字、字母或下划线注意区分大小写（var1和Var1不是一个变量）