matlab-GUI矩阵计算器要点

1、17EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY数学应用软件工具箱开发矩阵计算器姓 名：*指导老师：*业:2014年9月11日操作过程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 tex

2、t),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)以及用來输入标题(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”

3、。 对每个控件分别单击右键，选择“vi旳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

4、 （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：力口、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來。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

5、用 空格间隔即可。（注：本报告为能把输入的矩阵完全显示出來，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二1 2 3;4 5 6;7 8 9, B二1 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：3Q juzben矩阵计算器洛入区A1 2 3;4 5 6;7 8 9B1 4 7;2 5 8:3 6 9-功純区一輸岀区4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：EP旦矩阵计算器祐入区1 2 3;4 5 6;7 8 91 4;5 6;7 9冷岀区+-*/1/I

6、F/D IA'error. Matrix dimensions must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二1 2 3;4 5 6;7 8 9, B二1 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：Q juzhen矩阵计算器愉入区A1 2 3;4 5 6;7 8 9B1 4 7;2 5 8;3 6 9功钝区謝岀区输入的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3o3矩阵相乘:输入A二1 2 3;4 5 6;7 8 9, B二1

7、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：矩阵计算器输入区A1 2 3;4 5 6;7 8 97B(1 4 7;2 5 8;3 6 9功能区f 输岀区10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64左除（右除）:输入A二1 2 3;4 5 6；7 8 9, B二1 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矩阵必须满足珂相等，否则出现错误提不如图8所示:矩阵计算器厂綁入区功能区厂宙岀区图85矩阵转置：输入矩阵A=l 2 3;4

8、5 6;7 8 9,点击“A' ”按钮，显示结果如图9所示:矩阵计算器输入区输出区1 4 72 5 83 6 96矩阵求秩:输入矩阵A二1 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：矩阵计算器输入区功链区-输岀区图107矩阵求逆:输入矩阵A二1 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：愉入区矩阵计算器厂输岀区功能区-4.66672.6667-26.3333-3.33331 2 1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

9、奇异阵时提示错误如图13：Qiuzhen； 02：! (mA矩阵计算器输入区输岀区功能区3H0error.Matrix is singular to wor(图138行列式：输入A二1 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：Bi入区矩阵计算器厂功能区输出区图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:Q juzhen:二f(3输入区矩阵计算器飽出区-功能区error Matrix dimensions mustA'图159范数：输入矩阵A二1 2 3;4 5 6;7 8 9,按下“范数”按钮，输出区显示计算结 果如

10、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二1 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：M ju7hen矩阵计算器尬入区輸出区功逮区iLuj附梯形转征伯图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二12 3;4 5 6;7 8 9（系数矩阵），B二4;5;6（常数项），按下 “Ax二B” 按钮，输出区显示计算结果图18所示：12Q ushcn® S3矩阵计算器粉入区输岀区图18本部分输入限制较大，须

11、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二1 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：Q iuzben矩阵计算器纽入区功链区输岀区图1913特征值：输入矩阵A二1 2 3;4 5 6;7 8 9,按下“特征值”按钮，输岀区显示计算 结果如图20所示：I o J G)矩阵计算器編入区渝岀区一图2011附录：主要代码%矩阵相加a=str2num(get (handles editl,、string，);b=s

12、tr2num(get(handles edit2,、string，);ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia、二 ib | ja、二 jb | (ia '二 ib & ja '二 jb)%判断A、B是否满足相加条件 c二 error Matrix dimensions must agree'set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);elseresult 二 a+b ;c二 num2str(result):set (handles textl, 

13、9; String，, c) guidata(hObject, handles);end紈矩阵相减a=str2num(get (handles editl,、string，);b=str2num(get(handles edit2,、string，);ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia、二 ib | ja、二 jb | (ia '二 ib & ja '二 jb)%判断A、B是否满足相减条件 c二 error Matrix dimensions must agree'set (handles textl, ' String，

14、, c) guidata(hObject, handles);elseresult = ab ;c二 num2str(result):set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);end勰矩阵点乘a=str2num(get (handles editl,、string，);b=str2num(get(handles edit2,、string，);ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia ib | ja jb | (ia 二 ib & ja 二 jb)%判断A、B是否满足点乘条件

15、 c二 error Matrix dimensions must agree'set (handles textl, ' String，, c)guidata(hObject, handles);elseresult 二 a. *b ;c二 num2str(result):set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);end陇矩阵相乘a=str2num(get (handles editl, ' string');b=str2num(get (handles edit2, '

16、; string');ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ja ' ib%判断A、B是否满足相乘条件c二 errorInner matrix dimensions must agree'set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);elseresult = a*b ;c二 num2str(result):set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);end陇矩阵点除a=str2num

17、(get (handles editl, ' string');b=str2num(get (handles edit2, ' string');ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia 二 ib | ja 二 jb | (ia 二 ib & ja 二 jb)%判断A、B是否满足点除条件 c二 error Matrix dimensions must agree'set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);elseresult 二 a.

18、/b ;c二 num2str(result):set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);end陇矩阵左除a=str2num(get (handles editl, ' string');b=str2num(get (handles edit2, ' string');ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia 二ib %判断人、B是否满足左除条件c二 error Matrix dimensions must agree' set (handles

19、 textl,、String，, c) guidata(hObject, handles);elseresult 二 ab ;c二 num2str(result):set (handles textl,、String，, c) guidata(hObject, handles);end紈矩阵右除a=str2num(get (handles editl,、string'); b=str2num(get(handles edit2,、string');ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia ' ib %判断人、B是否满足右除条件 c二 error

20、 Matrix dimensions must agree' set (handles textl,、String，, c) guidata(hObject, handles);elseresult 二 a/b ;c二 num2str(result):set (handles textl,、String，, c) guidata(hObject, handles);end紈矩阵求秩a=str2num(get (handles editl,、string');c二a'set(handles textl, ' string' , num2str(c)a=st

21、r2num(get(handles editl, ' string'); result =rank(a);c二 num2str(resuIt);set (handles textl, ' String' , c)guidata(hObject, handles);%求逆a=str2num(get (handles editl,、string');ia ja二size(a);if ia= ja%判断A是否为方阵c二 error Matrix dimensions must agree' set (handles textl,、String，, c)

22、 guidata(hObject, handles);elseif abs(det(a)<le-6%判断A是否为奇异阵c二'error Matrix is singular to working precision, set (handles textl, ' String' , c) guidata(hObject, handles);elseresuIt 二 inv(a);c 二 num2str(resuIt);set (handles textl, ' String' , c) guidata(hObject, handles);endend

23、%求行列式 a=str2num(get (handles editl,、string');ia ja二size(a);if ia 二ja%判断A是否为方阵c二 error Matrix dimensions must agree'set (handles textl, ' String，, c)guidata(hObject, handles);elseresult 二 det(a);c二 num2str(result):set (handles textl, ' String，, c) guidata(hObject, handles);end觥求2-范数 a

24、=str2num(get (handles editl,、string');result 二 norm(a):c 二 num2str(result):set (handles textl, ' String，, c)guidata(hObject， handles)%求切分解a=str2num(get (handles editl,、string');L, U, P=lu(a);result 二L;U;P;c= num2str(resuIt);set (handles textl, ' String，, c)guidata(hObject， handles)%求人乂二Ba=str2num(get (handles editl,、string，);b=str2num(get(handles edit2,、string，);ia ja二size(a);ib jb=size(b);if ia ibc二 error'；set (handles textl, ' String，, c)gui