Matlab(R2009a版)_MATLAB简述课件

优化方法MATLAB实例,1,学习交流PPT,概述,MATLAB语言的优点：简单易学；代码短小高效，只需熟悉算法特点、使用场合、函数调用格式和参数意义，不必花大量时间纠缠具体算法；计算功能非常强大；强大的图形表达功能；可扩展性能。,2,学习交流PPT,运行环境,MATLAB提供两种运行方式：一是命令行方式；二是M文件方式。具体情况见下面的两幅图。,3,学习交流PPT,命令行运行方式,4,学习交流PPT,M文件输入方式,5,学习交流PPT,主界面功能介绍,命令窗口右侧是工作空间窗口，其中包括变量名、变量数组大小、变量字节大小和变量类型。双击该变量会出现该变量的详细信息。命令历史窗口显示所有执行过的命令，可以双击再次执行。当前目录窗口显示当前目录下所有文件类型和最后修改时间。,6,学习交流PPT,7,学习交流PPT,8,学习交流PPT,MATLAB2009的通用命令,9,学习交流PPT,数值表示、变量及表达式（续）,10,学习交流PPT,代数方程求解,solve(f,v)：求方程关于指定自变量的解，f可以是用字符串表示的方程、符号表达式或符号方程；solve也可解方程组(包含非线性)；得不到解析解时，给出数值解。,11,学习交流PPT,符号计算,symsxyz%建立符号变量x,y,z=solve(2*x+3*y-z-2,8*x+2*y+3*z-4,45*x+3*y+9*z-23),x=151/273y=8/39z=-76/273,12,学习交流PPT,计算导数,g=diff(f,v)：求符号表达式f关于v的导数g=diff(f)：求符号表达式f关于默认变量的导数g=diff(f,v,n)：求f关于v的n阶导数,diff,symsx;f=sin(x)+3*x2;g=diff(f,x),13,学习交流PPT,符号表达式的替换,subs(f,x,a)用a替换字符函数f中的字符变量xa是可以是数/数值变量/表达式或字符变量/表达式,若x是一个由多个字符变量组成的数组或矩阵，则a应该具有与x相同的形状的数组或矩阵。,用给定的数据替换符号表达式中的指定的符号变量,14,学习交流PPT,subs函数调用格式为：R=subs(s)使用工作空间中的变量来替换符号表达式s中的所有符号变量,如果没有指定某符号变量的值,该符号变量不会被替换。R=subs(s,new)使用新的符号变量new来替换原来符号表达式s中的默认变量。R=subs(s,old,new)使用新的符号变量new来替换原来符号表达式s中的变量old,当new是数值形式的符号时,就用数值替换old,所得结果仍是字符串形式。,符号表达式的替换,15,学习交流PPT,【例】已知符号表达式,试完成以下操作。(1)将x换成t；(2)接着将b换成y；(3)当t=2时,计算（2）的值；(4)当y=3时,计算（3）的值。symsabctxyf=(b2*x-4*a*c)(1/2)+(x+y)/(y+b);f1=subs(f,t)f1=(t+y)/(b+y)+(b2*t-4*a*c)(1/2),16,学习交流PPT,f2=subs(f1,b,y)f2=(t+y)/(2*y)+(t*y2-4*a*c)(1/2)f3=subs(f2,t,2)f3=(y+2)/(2*y)+(2*y2-4*a*c)(1/2)f4=subs(f3,y,3)f4=(18-4*a*c)(1/2)+5/6,17,学习交流PPT,M文件的分类,用Matlab语言编写的程序，称为M文件。是由若干Matlab命令组合在一起构成的，它可以完成某些操作，也可以实现某种算法。M文件根据调用方式的不同分为两类：命令文件（ScriptFile）函数文件（FunctionFile）它们的扩展名都是.m,18,学习交流PPT,命令文件和函数文件的区别,命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；函数文件可以带输入参数，也可以返回输出参数。命令文件对工作空间中的变量进行操作，文件中所有命令的执行结果也返回工作空间中；函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量也被清除。命令文件可以直接运行；函数文件不能直接运行，要以函数调用的方式来调用它。,19,学习交流PPT,M文件的建立与打开,M文件是一个文本文件，可以用任何编辑程序来建立和编辑，一般最常用的是使用Matlab提供的文本编辑器。该编辑器是一个集编辑和调试于一体的工作环境。,20,学习交流PPT,M文件的建立与编辑,建立新的M文件：从MATLAB命令窗口的File菜单中选择New菜单项，再选择M-file命令。编辑已有的M文件：从MATLAB命令窗口的Flie菜单中选择OpenM-file命令。,21,学习交流PPT,函数文件,函数文件是另一种形式的M文件，每一个函数文件都定义一个函数。Matlab提供的标准函数大部分是由函数文件定义的。函数文件的基本结构函数文件由function语句引导，其基本结构为：function输出形参表=函数名（输入形参表）注释说明部分函数体语句其中，以function开头的一行为引导行，表示该M文件是一个函数文件。当输出形参多于一个时，应该用方括号括起来。,22,学习交流PPT,MATLAB在函数调用上有一个与众不同之处：函数所传递参数数目的可调性。凭借这一点，一个函数可完成多种功能。在调用函数时，MATLAB用两个永久变量nargin和nargout分别记录调用该函数时的输入实参和输出实参的个数。只要在函数文件中包含这两个变量，就可以准确地知道该函数文件被调用时的输入输出参数个数，从而决定函数如何进行处理。,函数文件,23,学习交流PPT,函数调用,函数调用的一般格式是：输出实参表=函数名(输入实参表）注意：函数调用时，各实参出现的顺序、个数，应与函数定义时相同。利用函数文件，实现直角坐标(x,y)与极坐标(,)之间的转换。函数文件：tran.m:functionrho,theta=tran(x,y)rho=sqrt(x*x+y*y);theta=atan(y/x);,调用tran.m的命令文件main1.m:x=input(pleaseinputx=:);y=input(pleaseinputy=:);rho,the=tran(x,y);rhothe,24,学习交流PPT,循环结构,循环是指按照给定的条件，重复执行指定的语句，Matlab提供了两种实现循环结构的语句：for语句和while语句。1、for语句for语句的格式为：for循环变量=表达式1：表达式2：表达式3循环体语句end其中表达式1的值为循环变量的初值，表达式2的值为步长，表达式3的值为循环变量的终值。步长为1时，表达式2可以省略。,25,学习交流PPT,循环结构,2、while语句while语句的一般格式为：while条件循环体语句end其执行过程为：若条件成立，则执行循环体语句，执行后再判断条件是否成立，如果不成立则跳出循环。,26,学习交流PPT,黄金分割法,黄金分割法的计算步骤：,（1）给定初始区间和收敛精度,（2）产生中间插入点并计算其函数值,（3）比较函数值和，确定区间的取舍：,若，则新区间令记,若，则新区间令记,27,学习交流PPT,（4）收敛判断：若，令：，结束搜索，否则转（5）,f1,f2,f1,f2,黄金分割法,28,学习交流PPT,例用黄金分割法求函数f(x)=3x3-4x+2的极小点，给定x0=0,h=1,=0.2。,黄金分割法matlab实例,Matlab源程序,29,学习交流PPT,4-4-4共轭梯度法的迭代步骤,共轭梯度法,（1）给定初始点和收敛精度；,（2）取的负梯度作为搜索方向；置k=1,（3）沿