第01章MATLAB操作基础

1、第第1章章 MATLAB操作基础操作基础MATLAB MATrix LABoratoryMathWork公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。被誉为“巨人肩上的工具” 主要内容：主要内容：1.1 概述概述1.2 MATLAB集成环境集成环境1.3 MATLAB帮助系统帮助系统1.4 MATLAB基础知识基础知识1.1 MATLAB概述概述1.1.1 MATLAB的发展的发展版本4建造编号发布时间MATLAB 1.0 1984 MATALB 2 1986MATLAB 3 1987MATLAB 4 1992MATLAB 5.0R81996MATLAB 6.0R122000MATL

2、AB 6.5R132002MATLAB 7R142004MATLAB 7.2R2006a2006MATLAB 7.4R2007a2007MATLAB 7.6R2008a2008MATLAB 7.8R2009a2009.3.6 1.1.2 MATLAB的主要功能的主要功能1数值计算和符号计算功能矩阵作为数据操作基本单位，数值计算函数十分丰富。和著名的符号计算语言Maple相结合，使得MATLAB具有符号计算功能。2绘图功能两个层次的绘图操作：一种是对图形句柄进行的低层绘图操作，另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。3编程语言具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语

3、言特征，且简单易学、编程效率高。4MATLAB工具箱两部分内容：基本部分和可选工具箱；工具箱分为两大类：功能性工具箱和学科性工具箱。1.1.3 MATLAB的主要特点的主要特点1.编程效率高面向科学与工程计算的高级语言，比其他语言更接近书写计算公式的思维方式。2. 便于用户使用解释执行的语言，灵活、方便，调试手段丰富，调试速度快，学习时间少。3. 扩充能力强函数库可以方便的扩充，并且可以通过建立M文件的形式方便的调用Fortran、C语言的子程序，进行混合编程。4. 语句语法简单5. 高效方便的矩阵和数组运算矩阵作为基本数据结构。矩阵运算功能强大；数组运算转换方便（.运算符）6. 方便的绘图功

4、能提供了一系列绘图函数（高级和低级），绘制图形非常容易。1.1.4 初识初识MATLAB例1-1 求解线性方程组。a=1,1,1;8,3,2;30,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。p=3,7,9,0,-23; %建立多项式系数向量x=roots(p) %求根例1-3 求积分quad(x.*log(1+x),0,1)例1-4 绘制正弦曲线和余弦曲线。x=0:0.5:360*pi/180;plot(x,sin(x),x,cos(x);1.2 MATLAB集成环境集成环境1.2.1 启动与退出启动与退出MATLAB集成

5、环境集成环境1MATLAB系统的启动与一般的Windows程序一样有3种常见方法：(1)使用Windows“开始”菜单。(2)运行MATLAB系统启动程序matlab.exe。(3) 利用快捷方式。MATLAB的默认界面：集成环境主要包括4个子窗口：指令窗口（Command Window）指令历史记录窗口（Command History）当前路径选择窗口（Current Diretory）工作台窗口（Workspace）2MATLAB系统的退出要退出MATLAB系统，也有3种常见方法：(1) 在MATLAB主窗口File菜单中选择Exit MATLAB命令。(2) 命令窗口输入Exit或Qui

6、t命令。(3) 单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。1.2.2 主窗口主窗口MATLAB主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，还主要包括菜单栏和工具栏。在MATLAB 主窗口的菜单栏，共包含File、Edit、View、Web、Window和Help 6个菜单项。1.2.3 命令窗口命令窗口主要交互窗口，用于输入命令并显示除图形以外的所有执行结果。MATLAB命令窗口中的“”为命令提示符，表示MATLAB正在处于准备状态。在命令提示符后键入命令并按下回车键后，MATLAB就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果。一般来说，一个命令行输入一条命令，命令行以回

7、车结束。逗号（，）：命令之间的分隔符；数据之间的分隔符分号（；）：Command window中不显示执行结果例如p=15,m=35p=15;m=35续行符（.）：即把下面的物理行看作该行的逻辑继续。在MATLAB里，有很多的控制键和方向键可用于命令行的编辑。1.2.4 工作空间窗口工作空间窗口工作空间是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间。在该窗口中显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量类型说明，可对变量进行观察、编辑、保存和删除。1.2.5 当前目录窗口和搜索路径当前目录窗口和搜索路径1当前目录窗口指MATLAB运行文件时的工作目录，只有在当前目录或搜索路径下的文件、函数

8、可以被运行或调用。将用户目录设置成当前目录也可使用cd命令。例如，将用户目录c:mydir设置为当前目录，可在命令窗口输入命令：cd c:mydir2MATLAB的搜索路径当用户在MATLAB命令窗口输入一条命令后，MATLAB按照一定次序寻找相关的文件。基本的搜索过程是：(1) 检查该命令是不是一个变量。(2) 检查该命令是不是一个内部函数。(3) 检查该命令是否当前目录下的M文件。(4) 检查该命令是否MATLAB搜索路径中其他目录下的M文件。用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径，从而将用户目录纳入MATLAB系统统一管理。设置搜索路径的方法有： (1) 用path命令设置搜索

9、路径。例如，将用户目录c:mydir加到搜索路径下，可在命令窗口输入命令：path(path,c:mydir)(2) 用对话框设置搜索路径 FileSet Path命令命令窗口执行pathtool命令，将出现搜索路径设置对话框。通过Add Folder或Add with Subfolder命令按钮将指定路径添加到搜索路径列表中。在修改完搜索路径后，则需要保存搜索路径。1.2.6 命令历史记录窗口命令历史记录窗口在默认设置下，历史记录窗口中会自动保留自安装起所有用过的命令的历史记录，并且还标明了使用时间，从而方便用户查询。而且，通过双击命令可进行历史命令的再运行。如果要清除这些历史记录，可以选择

10、Edit菜单中的Clear Command History命令。1.2.7 Start按钮按钮主窗口左下角还有一个Start按钮，单击该按钮会弹出一个菜单，选择其中的命令可以执行MATLAB产品的各种工具，并且可以查阅MATLAB包含的各种资源。1.2.8 m文件编辑器窗口文件编辑器窗口Editor编写的程序以m文件形式存在，可以在该窗口中编辑和运行。1.2.9 图形窗口图形窗口Figure所有绘制的图形均显示在单独开辟的图形窗口中，用户也可以控制图形窗口的相关属性。 1.3 MATLAB帮助系统帮助系统1.3.1 帮助窗口帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下3种方法：(1)单击主窗口工具栏中的H

11、elp按钮。(2)在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或doc。(3)Help菜单中的“MATLAB Help” 。1.3.2 帮助命令帮助命令帮助命令包括help、lookfor以及模糊查询。1help命令命令窗口中直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明。help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果。2lookfor命令lookfor命令对搜索范围内的M文件进行关键字搜索，条件比较宽松。Lookfor * 对M文件的第一行进行关键字搜索。Lookfor * -all选项，对M文件

12、进行全文搜索。3模糊查询类似模糊查询的命令查询方法，用户只需要输入命令的前几个字母，然后按Tab键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。1.3.3 演示系统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。 下图为2-D plots的Demo：1.3.4 远程帮助系统远程帮助系统在MathWorks公司的主页(http:/)上可以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的信息资源。 1.4 MATLAB基础知识基础知识1.4.1 变量及其命名规则变量及其命名规则1

13、。MATLAB是基于矩阵的运算，因此其基本数据结构只有一个：复数矩阵复数矩阵。变量可以用来存放数，也可以存放向量或矩阵。例如下面的行向量：x=1 3 5 2;y=2*x+1y=3 7 11 52。MATLAB将所有变量保存为double的形式，不需要经过变量声明。变量名大小写敏感。变量的第一个字符必须为英文字母，而且不能超过63个字符。变量名可以包含下连字符、数字，但不能为空格符、标点。3。clear命令可去除所有定义过的变量(WorkSpace)。4。预定义的永久变量，工作空间(Workspace)看不见，可以直接取用ans预设的计算结果的变量名epsMATLAB定义的正的极小值=2.220

14、4e-16pi内建的值inf值，无限大 (1/0)NaN无法定义一个数目 (0/0)i 或 j虚数单位i=j=nargin函数输入参数个数nargout函数输出参数个数realmax最大的正实数1.7977e+308realmin最小的正实数2.2251e-308flops浮点运算次数11.4.2 最简单的计算器使用法最简单的计算器使用法 【例1-1】求的算术运算结果。（1）命令窗中输入以下内容 (12+2*(7-4)/32 （2）在上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果。ans =2 【例1-2】简单矩阵 的输入步骤。

15、（1）在键盘上输入下列内容A = 1,2,3; 4,5,6; 7,8,9 （2）按【Enter】键，指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果：A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 987654321A【例1-3】矩阵的分行输入A=1,2,34,5,67,8,9 （以下是显示结果）A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 【例【例1-4】指令的续行输入】指令的续行输入S = 1 1/2 + 1/3 1/4 + 1/5 1/6 . + 1/7 1/8 S =0.6345 1.4.3 矩阵的产生及常用运算矩阵的产生及常用运算 矩阵和数组的界限在MATLAB中可以用维

16、数来区分，一般矩阵是二维的，而数组可以是一维、三维甚至三维以上。但是，它们的处理方法并没有本质的区别。 【例1-5】一维数组建立和的寻访。x =1 2 3 4 5 6;x(3)%寻访数组x的第三个元素。 ans =3x(1 2 5)%寻访数组x的第一、二、五个元素组成的子数组。 ans =1 2 5x(1:3)%寻访前三个元素组成的子数组 ans =1 2 3x(3:end)%寻访从第3个元素开始直到最后ans = 3 4 5 6x(3:-1:1)%前三个元素倒排的子数组 ans = 3 2 1x(find(x5) %由大于由大于5的元素构成子数组的元素构成子数组 ans = 6x(1 2 3

17、 4 4 3 2 1) %对元素可以重复寻对元素可以重复寻访，使所得数组长度允许大于原数组。访，使所得数组长度允许大于原数组。ans = 1 2 3 4 4 3 2 1【例1-6】数组的赋值。x(3) = 0%把上例中的第三个元素重新赋值为0 x = 1 2 0 4 5 6x(2 4)=1 1%把当前x数组的第1、4个元素都赋值为1。 x = 1 1 3 1 5 6【例1-7】矩阵建立和的寻访。x = 1 2 3 4 5 6 7 8; 4 5 6 7 8 9 10 11 ; % 二维 2x8 矩阵，以;区隔各列的元素 x = 1 2 3 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 9 10 11

18、; % 二维 2x8 矩阵，各列的元素分二行键入加；可以不显示执行结果。 x(3) % x的第三个元素ans = 2 x(1 2 5) % x的第一、二、五个元素ans = 1 4 3x(1:5) % x的第前五个元素ans = 1 4 2 5 3 x(10:end) % x的第十个元素后的元素ans = 8 6 9 7 10 8 11 x(10:-1:2) % x的第10到第2个元素倒排ans = 8 5 7 4 6 3 5 2 4 x(4)=100 %给x的第四个元素重新给值x = 1 2 3 4 5 6 7 8 4 100 6 7 8 9 10 11 x(3)= % 删除第3个元素，x转变为一个向量x = Columns 1 through 12 1 4 100 3 6 4 7 5 8 6 9 7 Columns 13 through 15 10 8 11 x(16)=1 % 加入第十六个元素x = Columns 1 through 12 1 4 100 3 6 4 7 5 8 6 9 7 Columns 13 through 16 10 8 11 1【例1-8】不同赋值方式示例。A=zeros(2,4)%创建的全零数组创建的全零数组