第1章 MATLAB语言概述

第一章概述MATLAB是一种流行的工程软件，可以应用与科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图象处理、通讯系统仿真与设计、金融财经系统分析等领域。概述（续）一、MATLAB语言的发展

matlab语言是由美国的CleverMoler博士于1980年开发的设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题取名MATLAB即MatrixLaboratory矩阵实验室的意思

MATLAB将一个优秀软件的易用性与可靠性、通用性与专业性、一般目的的应用与高深的科学技术应用有机的相结合。

MATLAB已经成为各种系统仿真、数字信号处理、科学可视化等领域的标准语言。CleveMoler二、MATLAB的应用工业研究与开发数学教学，特别是线性代数数值分析和科学计算方面的教学与研究电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方面的教学与研究经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领域中的教学与研究概述（续）例1用一个简单命令求解线性系统

3x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4>>A=[31-1;124;-145];b=[3.6;2.1;-1.4];>>x=A\bx= 1.4818 -0.4606 0.3848对于线性系统有Ax=b概述（续）x=A\b=A-1*b(矩阵左除)例2绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、(sinx)2。

>>x=linspace(0,6);>>y1=sin(2*x);y2=sin(x.^2);y3=(sin(x)).^2;>>plot(x,y1,x,y2,x,y3)概述（续）三、MATLAB语言的功能强大的数值（矩阵）运算功能广泛的符号运算功能高级与低级兼备的图形功能（计算结果的可视化功能）可靠的容错功能应用灵活的兼容与接口功能信息量丰富的联机检索功能概述（续）1.矩阵运算功能MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功能，是基于矩阵运算的处理工具。变量

矩阵，运算

矩阵的运算例如：C=A+B，A,B,C都是矩阵,是矩阵的加运算即使一个常数，Y=5，MATLAB也看做是一个1

1的矩阵符号运算即用字符串进行数学分析允许变量不赋值而参与运算用于解代数方程、微积分、复合导数、积分、二重积分、有理函数、微分方程、泰乐级数展开、等等，可求得解析符号解2.符号运算功能3.丰富的绘图功能与计算结果的可视化具有高层绘图功能——二维、三维绘图具有底层绘图功能——句柄绘图使用plot函数可随时将计算结果可视化4.图形化程序编制功能动态系统进行建模、仿真和分析的软件包用结构图编程，而不用程序。编程只需拖几个方块、连几条线，即可实现编程功能5.丰富的MATLAB工具箱MATLAB主工具箱SIMULINK仿真工具箱符号数学工具箱控制系统工具箱信号处理工具箱图象处理工具箱通讯工具箱系统辨识工具箱神经元网络工具箱金融工具箱可与C语言、FORTURE语言跨平台兼容用函数CMEX、FMEX实现6.MATLAB的兼容功能7.MATLAB的容错功能非法操作时，给出提示，并不影响其操作例：1/0Warning:Dividebyzeroans=

Inf（→无穷大）8.MATLAB的开放式可扩充结构

MATLAB所有函数都是开放的用户可按自己意愿随意更改正因为此功能，使得MATLAB的应用越来越广泛9.强大的联机检索帮助系统可随时检索MATLAB函数可随时查询MATLAB函数的使用方法概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5CurrentDirectory和搜索路径1.6LaunchPad和Start菜单1.7使用帮助1.8本章小结1.1MATLAB产品族简介MATLAB产品族可以用来进行如下工作数值分析数值和符号计算工程与科学绘图控制系统的设计与仿真数字图象处理数字信号处理通讯系统设计与仿真财务与金融工程1.1.1MATLAB的产品体系MATLAB产品由若干个模块组成，不同的模块完成不同的功能MATLABMATLABToolboxesMATLABCompilerSimulinkSimulink

BlocksetReal_TimeWorkshop(RTW)StateflowStateflowCoderMATLAB的产品体系（续）MATLAB主要的专业工具箱数据与数据分析数据获取与采集信号处理与图像处理控制系统设计与分析财经与金融1.1.2Simulink简介Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真Simulink的特点交互式建模交互式仿真任意扩充和定制功能与MATLAB工具集成专业模型库概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5CurrentDirectory和搜索路径1.6LaunchPad和Start菜单1.7使用帮助1.8本章小结1.2MATLAB的桌面环境建议使用Windows2000Professional或者WindowsXP版本作为MATLAB的运行平台启动MATLAB双击MATLAB图标在命令行提示符（控制台方式）下键入指令：MATLABMATLAB的桌面环境（续）MATLAB的桌面环境包含的窗口历史命令窗口（CommandHistory）命令行窗口（CommandWindow）当前目录浏览器（CurrentDirectoryBrowser）工作空间浏览器（WorkspaceBrowser）目录分类窗口（LaunchPad）数组编辑器（ArrayEditor）M文件编辑器/调试器（Editor/Debugger）超文本帮助浏览器（HelpNavigator/browser）MATLAB的桌面环境（续）MATLAB运行时的界面窗口“start”菜单中可以执行MATLAB产品的各种工具，并且可以查阅MATLAB包含的各种资源。MATLAB的桌面环境（续）

MATLAB启动的界面可以具有多种默认的选择，用户可以通过MATLAB界面中的“View”菜单下的“DesktopLayout”子菜单下的命令选择不同的MATLAB界面。概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5CurrentDirectory和搜索路径1.6LaunchPad和Start菜单1.7使用帮助1.8本章小结1.3CommandWindows和MATLAB指令MATLAB的功能是通过大量的函数或者指令来实现的大多数函数是通过MATLAB的命令行窗口，由用户直接键入相应的函数或命令来调用的主要介绍命令行窗口设置命令行窗口的显示方式常用的控制指令命令行窗口（续）MATLAB的命令行窗口具有命令回调的功能，即在MATLAB的命令行窗口键入任意算术表达式，系统会自动解算，并给出结果。例3：计算算术表达式

>>-5/(4.8+5.32)^2

ans=-0.0488

例4：计算复数的运算

>>(1+2i)*(1-3i)

ans=7.0000-1.0000i在MATLAB中表示复数：x±yi命令行窗口（续）例5：调用函数

>>cos(pi/2)

ans=6.1232e-017>>exp(acos(0.3))

ans=3.54701.3.2设置命令行窗口的显示方式输出MATLAB的计算结果可以用图形方式进行可视化输出在命令行窗口中输出命令行窗口中的文本输出形式可以根据用户的需要自定义设置命令行窗口的显示方式（续）文本输出形式的设置方法执行“File”菜单下的“Preferences”

命令，在弹出的对话框中选择左边选项中的“CommandWindows”项，然后展开“Font&Color”子选项，对话框的右边则出现可以设置的文本输出特性设置命令行窗口的显示方式（续）在对话框中对各种文本的显示属性进行了设置，再单击“Apply”按钮或“OK”按钮，则属性值立即生效设置的属性会永久保留下来，在下一次启动MATLAB时将直接使用设定的属性设置命令行窗口的显示方式（续）MATLAB命令行窗口显示数据的格式指令说明示例format默认的数据格式，同short格式一致271.82显示为271.82002718.2显示为2.7182e+003formatshort具有固定的显示格式，保留小数点后四位有效数字，对于大于1000的数值，使用科学计数法表示formatlong具有固定的15位有效数字2.71828182845905formatshorte具有5位有效数字的科学计数法表示2.7183e+000formatlonge具有15位有效数字的科学计数法表示2.718281828459046e+000formatshortg紧凑的显示方法，在formatshort和formatshorte中自动选择数据的显示格式2.7183formatlongg紧凑的显示方法，在formatlong和formatlonge中自动选择数据的显示格式2.71828182845905formathex使用16进制的数据形式表示4005bf0a8b14576aformat+在使用该格式显示大矩阵时，分别使用正号、负号或者空格显示矩阵元素中的正数、负数或者0+formatbank使用金融的数据显示方法，小数点后只有两位有效数字2.72formatrat使用近似的分数表示数值1457/5361.3.3常用的控制指令MATLAB包含的函数分为执行各种具体计算或者数据处理功能的函数进行用户环境控制的指令常用的控制指令（续）常用的MATLAB控制指令指令说明exit、quit退出MATLAB会话format数字格式clc清除当前的命令行窗口home将当前命令行敞口的光标设置在左上角dos执行dos系统指令unix执行unix系统指令system执行系统指令，针对不同的系统有不同的指令perl执行perl脚本cd切换路径或者显示当前的路径pwd显示当前的路径dir、ls显示当前路径下的文件what显示当前路径下的MATLAB文件which判断当前文件的所在路径概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5CurrentDirectory和搜索路径1.6LaunchPad和Start菜单1.7使用帮助1.8本章小结1.4CommandHistory和历史记录用户完成设计后，可以将已经经过验证考察的指令通过MATLAB的记录命令能力，将这些指令再次提取出来。记录命令的能力就是利用MATLAB提供的CommandHistory窗口以及相应的MATLAB控制指令完成介绍的内容命令行历史窗口diary指令命令行历史窗口（续）命令行历史窗口的功能记录了在MATLAB命令行窗口中键入的所有指令这些指令不仅可以清楚地记录在命令行历史窗口中，还可以被再次执行命令行历史窗口（续）命令行历史窗口的应用执行单条指令：在命令行窗口中用鼠标左键双击指令即可执行多条指令：按住Ctrl键或者Shift键选中多条语句，或用Ctrl+A键选中所有命令行历史窗口中的指令，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“EvaluateSelection”命令即可命令行历史窗口（续）设置命令行历史窗口的属性执行“File”菜单下的“Preferences”命令，在命令行历史窗口属性设置对话框中，可以设置有关命令行历史窗口的属性概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5CurrentDirectory和搜索路径1.6LaunchPad和Start菜单1.7使用帮助1.8本章小结1.5CurrentDirectory和搜索路径整个MATLAB是由若干MATLAB文件、数据构成的庞大的软件体系利用MATLAB的路径管理方法——搜索路径来判断文件所处的位置，并按要求加载正确的文件介绍的内容CurrentDirectory当前路径察看器工作路径搜索路径CurrentDirectory当前路径察看器（续）当前路径查看器的主要作用帮助用户组织管理当前路径下的M文件能够运行、编辑相应的文件，加载MAT数据文件操作通过对应的右键快捷菜单完成CurrentDirectory当前路径察看器（续）设置当前路径察看器的属性执行“File”菜单下的“Preferences”命令，在当前路径察看器属性设置对话框中，可以设置有关当前路径察看器的属性1.5.2工作路径MATLAB的工作路径就是当前路径，MATLAB在启动时采用默认的路径作为当前工作路径。启动时选择的工作路径可以修改在桌面上选择MATLAB应用程序的快捷图标，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令在弹出的对话框中的“起始位置”文本输入框中，可以将需要设置的启动工作路径设置在这里工作路径（续）对于同一个应用程序的不同的快捷方式可以设置不同的起始位置用户应该尽量为自己创建一个工作路径，将必要的文件保存在自己的工作路径下若要切换工作路径，则单击“CurrentDirectory”下拉框边上的按钮工作路径（续）1.5.3搜索路径为了避免执行不同路径下的MATLAB文件而不断切换不同的路径，MATLAB提供了搜索路径机制来完成对文件的组织和管理所有的MATLAB文件都被保存在不同的路径中，将这些路径按照一定的次序组织起来，就构成了搜索路径。当执行MATLAB指令时，系统将按照以下顺序搜索该指令首先判断该指令是否为变量然后判断该指令是否为内建的函数接着在当前的路径下搜索是否存在该指令文件最后从搜索路径中依次搜索该文件直到找到第一个符合要求的M文件为止若上述的搜索都没有找到该指令，则报告错误信息搜索路径（续）设置搜索路径执行“File”菜单下的“SetPath”指令，在弹出的对话框中可以设置相应的搜索路径搜索路径（续）设置路径的方法也可通过MATLAB指令来完成path：察看或者修改路径信息addpath：添加路径到搜索路径中rmpath：将路径从搜索路径列表中删除path2rc：保存搜索路径信息pathtool：显示搜索路径设置对话框genpath：生成路径字符串概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5CurrentDirectory和搜索路径1.6LaunchPad和Start菜单1.7使用帮助1.8本章小结1.6LaunchPad和Start菜单通过LaunchPad或Start菜单，可以访问、使用所有MATLAB产品的资源介绍的内容LaunchPadStartLaunchPad和Start菜单（续）LaunchPadLaunchPad和Start菜单（续）LaunchPad和Start菜单上的四类主要图标：可用工具：MATLAB的帮助文档：MATLAB系统自带的演示示例：MATLAB的网上资源概述（续）1.1MATLAB产品族简介1.2MATLAB的桌面环境1.3CommandWindows和MATLAB指令1.4CommandHistory和历史记录1.5Curr