MATLAB编程与工程应用——第1章 MATLAB操作基础.ppt

1、MATLAB编程与工程应用,绪论,MATLAB编程与工程应用,教 师：曾晓东 电 话E_mail: QQ: 241747139,第1章 MATLAB操作基础,第1章 MATLAB操作基础,1.1 MATLAB简介 1.2 MATLAB集成环境 1.3 MATLAB语言的结构 1.4 MATLAB的磁盘文件 1.5 MATLAB帮助系统,第1章 MATLAB操作基础,1.1 MATLAB简介,一、MATLAB语言的显著特点 功能强大、适用范围广 具有强大的矩阵运算能力，使得矩阵运算非常简单。 应用于自动控制、生物医学工程、语音处理、图像处理、信号分析、航空航天等各行各业

2、。 2.编程效率高 提供有丰富的基本库函数（称M文件）和专用库函数（TOOLBOX） 3.扩充能力强 用户在MATLAB环境下，可根据需要，自行建立或扩充能完成指定功能的M文件（库函数），与MATLAB提供的系统的库函数一样保存。,第1章 MATLAB操作基础,1.1 MATLAB简介,一、MATLAB语言的显著特点 4.语句简单、内涵丰富 MATLAB的基本数据单元是既不需要指定维数，也不需要说明数据类型的矩阵（向量和标量为矩阵的特例），而且数学表达式和运算规则与通常的习惯相同。 5.功能齐备的工具包 在欧美各高等院校，MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、

3、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，成为大学生、硕士生以及博士生必须掌握的基本技能。 6. 良好的开放性 可以方便地与JAVA、C、VB等语言程序连接。,第1章 MATLAB操作基础,1.1 MATLAB简介,二、MATLAB命令窗口 1、命令窗口 计算机安装好MATLAB之后，双击MATLAB图标，就可以进入命令窗口，此时意味着系统处于准备接受命令的状态，可以在命令窗口中直接输入命令语句。 例1.1：计算,在命令窗口中输入 sqrt(18)+(7*sin(pi/6) /(5+cos(pi/6),注意： （1）“” 为命令提示符； （2）字母要区分大小写，所有命令和函数名都必须用小写。

4、,第1章 MATLAB操作基础,二、MATLAB命令窗口,2、命令行编辑器 （1）方向键和控制键可以编辑修改已输入的命令 ：回调上一行命令 ：回调下一行命令 （2）命令窗口的分页输出 more off：不允许分页 more on：允许分页 more(n)：指定每页输出的行数 回车前进一行，空格键显示下一页，q结束当前显示。 （3）多行命令（） 如果命令语句超过一行或者太长希望分行输入，则可以使用多行命令继续输入。 S=1-12+13+4+ 9-4-18;,第1章 MATLAB操作基础,1.1 MATLAB简介,三、初识MATLAB 例1.2 绘制正弦曲线和余弦曲线。 x=0:0.5:360*p

5、i/180; plot(x,sin(x),x,cos(x); 例1.3 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1.4 求积分 quad(x.*log(1+x),0,1) 例1.5 求解线性方程组。 a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b,第1章 MATLAB操作基础,1.2 MATLAB集成环境,一、MATLAB主窗口 二、命令窗口(Command Window) 三、工作空间窗口(Workspace) 四、命令历史窗口(Command Hist

6、ory) 五、当前目录窗口(Current Directory) 六、启动平台窗口(Launch Pad),第1章 MATLAB操作基础,一、MATLAB 主窗口,第1章 MATLAB操作基础,一、MATLAB 主窗口,1菜单栏 File菜单项：实现有关文件的操作。 Edit菜单项：用于命令窗口的编辑操作。 View菜单项：用于设置MATLAB集成环境的显示方式。 Web菜单项：用于设置MATLAB的Web操作。 Window菜单项：主窗口菜单栏上的Window菜单，只包含一个子菜单Close all，用于关闭所有打开的编辑器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。 He

7、lp菜单项：用于提供帮助信息。,第1章 MATLAB操作基础,一、MATLAB 主窗口,2工具栏MATLAB 主窗口的工具栏共提供了10个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令，但比菜单命令使用起来更快捷、方便。,第1章 MATLAB操作基础,二、命令窗口,命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，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，命令行以回车结束。但一个命令行也可以输入若

8、干条命令，各命令之间以逗号分隔，若前一命令后带有分号，则逗号可以省略。例如p=15,m=35p=15;m=35,第1章 MATLAB操作基础,三、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。,第1章 MATLAB操作基础,四、命令历史窗口,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Edit菜单中的Clear Command

9、History命令。,第1章 MATLAB操作基础,五、当前目录窗口,1当前目录窗口 当前目录是指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、函数可以被运行或调用。 在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录，还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。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:mydir,第1章 MATLAB操作基础,五、当前目录窗口,2MATLAB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

10、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。,第1章 MATLAB操作基础,五、当前目录窗口,3. 设置搜索路径 (1) 用path命令设置搜索路径。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 在MATLAB的File菜单中选Set Path命令或在命令窗口执行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

11、搜索路径列表中。在修改完搜索路径后，需要保存搜索路径。,第1章 MATLAB操作基础,六、启动平台窗口,MATLAB 6.5的启动平台窗口可以帮助用户方便地打开和调用MATLAB的各种程序、函数和帮助文件。 MATLAB 6.5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。,第1章 MATLAB操作基础,1.3 MATLAB语言的结构,一、MATLAB语句形式 变量表达式；或 表达式； 如果语句后不加分号（；），则结果将会显示在屏幕上 在语句之后加上一个分号；则结果不显示。, A=1 2;

12、4 6; A=1 2; 4 6 A= 1 2 4 6,第1章 MATLAB操作基础,1.3 MATLAB语言的结构,二、常量、变量和数值显示格式 1. 常量：实数常量和复数常量 十进制计数法或科学计数法。在内存的存储格式都是使用IEEE标准的16位长型格式。 2. 变量 1) 变量的命名：变量的名字必须以字母开头（不能超过19个字符），之后可以是任意字母、数字或下划线；变量名称区分字母的大小写；变量中不能包含有标点符号。,第1章 MATLAB操作基础,1.3 MATLAB语言的结构,2) MATLAB特殊变量 ans：用于结果的缺省变量名 i、j：虚数单位 pi：圆周率 nargin： 函数的

13、输入变量个数 eps：计算机的最小数 nargout：函数的输出变量个数 inf：无穷大 realmin：最小正实数 nan：不定量realmax：最大正实数 flops：浮点运算数 3) 变量操作 在命令窗口中，同时存储着输入的命令和创建的所有变量值，它们可以在任何需要的时候被调用。如要察看变量a的值，只需要在命令窗口中输入变量的名称即可： a,第1章 MATLAB操作基础,1.3 MATLAB语言的结构,3、数值显示格式 任何MATLAB的语句的执行结果都可以在屏幕上显示，同时赋值给指定的变量，没有指定变量时，赋值给一个特殊的变量ans，数据的显示格式由format命令控制。 format

14、只是影响结果的显示，不影响其计算与存储；MATLAB总是以双字长浮点数（双精度）来执行所有的运算。,第1章 MATLAB操作基础,3、数值显示格式,如果结果为整数，则显示没有小数；如果结果不是整数，则输出形式有： format (short)：短格式（5位定点数）99.1253 format long：长格式（15位定点数 99.12345678900000 format short e：短格式e方式 9.9123e+001 format long e：长格式e方式 9.912345678900000e+001 format bank：2位十进制 99.12 format hex：十六进制格式

15、4058c7e6b74dce59,第1章 MATLAB操作基础,1.3 MATLAB语言的结构,三、简单的数学运算（例exp1_1.m） 1.常用的数学运算符 ，-，*（乘），/（左除），（右除），（幂） 在运算式中，MATLAB通常不需要考虑空格；多条命令可以放在一行中，它们之间需要用分号或逗号隔开；逗号告诉MATLAB显示结果，而分号则禁止结果显示。 2.常用数学函数 abs，sin, cos , asin , acos, atan, sqrt,exp,imag,real,sign,log,log10,conj（共扼复数）,第1章 MATLAB操作基础,1.3 MATLAB语言的结构,四、

16、MATLAB的工作空间 1. 工作空间命令 who：显示当前工作空间中所有变量的一个简单列表 whos：则列出变量的大小、数据格式等详细信息 clear ：清除工作空间中所有的变量 clear 变量名：清除指定的变量 clc：清屏，不改变工作空间,第1章 MATLAB操作基础,四、MATLAB的工作空间,2. 保存和载入workspace （1）save filename variables 将变量列表variables所列出的变量保存到磁盘文件filename中 Variables所表示的变量列表中，不能用逗号，各个不同的变量之间只能用空格来分隔。 未列出variables时，表示将当前工作

17、空间中所有变量都保持到磁盘文件中。 缺省的磁盘文件扩展名为“.mat”，可以使用“-”定义不同的存储格式（ASCII、V4等）,第1章 MATLAB操作基础,四、MATLAB的工作空间,（2）load filename variables 将以前用save命令保存的变量variables从磁盘文件中调入MATLAB工作空间。 用load 命令调入的变量，其名称为用save命令保存时的名称，取值也一样。 Variables所表示的变量列表中，不能用逗号，各个不同的变量之间只能用空格来分隔。 未列出variables时，表示将磁盘文件中的所有变量都调入工作空间。 3. 退出工作空间 quit 或

18、exit,第1章 MATLAB操作基础,1.4 MATLAB的磁盘文件,由ASCII码构成，其扩展名为.m，统称为m文件 一、 文本文件（脚本m文件） 在命令窗口中输入并执行，它所用的变量都要在工作空间中获取，不需要输入输出参数的调用，退出MATLAB后就释放了。 以.m格式进行存取，包含一连串的MATLAB指令和必要的注解。需要在工作空间中创建并获取变量，也就是说处理的数据为命令窗口中的数据，没有输入参数，也不会返回参数。 程序运行时只需在工作空间中键入其名称即可。 例exp1_1.m,第1章 MATLAB操作基础,1.4 MATLAB的磁盘文件,二、函数文件例myhilb1.m myhil

19、b.m 与在命令窗口中输入命令一样，函数接受输入参数，然后执行并输出结果。用help命令可以显示它的注释说明。 具有标准的基本结构。 1. 函数定义行（关键字function） functionout1,out2,.=filename(in1,in2,.) 输入和输出（返回）的参数个数分别由nargin和nargout两个MATLAB保留的变量来给出。 2. 第一行帮助行，即H1行 以（%）开头，作为lookfor指令搜索的行,第1章 MATLAB操作基础,1.4 MATLAB的磁盘文件,3. 函数体说明及有关注解 以（%）开头，用以说明函数的作用及有关内容 如果不希望显示某段信息，可在它的前面加空行 4. 函数体语句 函数体内使用的除返回和输入变量这些在function语句中直接引用的变量以外的所有变量都是局部变量，即在该函数返回之后，这些变量会自动在MATLAB的工作空间中清除掉。如果希望这些中间变量成为在整个程序中都起作用的变量，则可以将它们设置为全局变量。 global ,第1章 MATLAB操作基础,1.4 MATLAB的磁盘文件,三、文件管理 what： 显示当前目录下所有与matlab相关的文件及它们的路径。 di