Matlab之基础入门.ppt

1、1,欢迎学习MATLAB,2,专业软件应用之MATLAB,教师：张诗波 邮箱： 联系电话3,学好计算机的唯一途径是 你的编程能力与你在计算机上投入的时间成,上机练习,正比,4,专业软件之MATLAB教学计划,5,第一部分 MATLAB入门基础,6,本章目标,了解MATLAB的基本知识 熟悉MATLAB的上机环境 熟悉矩阵、数组、字符串等基本数据类型操作,7,主要内容,1.1 MATLAB基础入门 1.2 MATLAB桌面 1.3 数组及其操作 1.4 多维数组及其操作 1.5 字符串及其操作 1.6 矩阵及其操作,8,1.1 MATLAB基础入门,MATLAB发展历程

2、 matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发，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Matrix Laboratory “矩阵实验室”的意思。 1980s， Moler等组建MathWorks软件开发公司，并于1984年推出第一个MATLAB商业版本，其核心用C语言编写。,9,1992年，推出具有划时代意义的MATLAB1.0版本； 1999年推出5.3版 2000年10月推出6.0版 2001年6月，推出MATLAB6.1/Simulink4.1 2003年6月推出MATLAB6.5/Simulink5.0 2004年9月推出MAT

3、LAB7.0/Simulink6.0 1997年，MATHWORKS公司总裁兼首席科学家Moler因其对MATLAB的贡献当选为美国工程科学院院士。,10,11,MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实验室”了，它集科学计算、图象处理；声音处理于一身，并提供了丰富的Windows图形界面设计方法 MATLAB语言是功能强大的计算机高级语言, 它以超群的风格与性能风靡全世界, 成功地应用于各工程学科的研究领域，是“第四代”计算机语言。,12,MATLAB在美国已经作为大学工科学生必修的计算机语言之一 (C, FORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB) 近年来，MATLAB语言已在我国推广

4、使用，现在已应用于各学科研究部门和许多高等院校。 MATLAB语言不受计算机硬件的影响，286以上的计算机都可以使用,13,MATLAB软件已成为应用代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析和动态系统仿真等课程的基本教学工具，成为学生所必须掌握的基本软件之一。 MATLAB的典型应用包括 数学计算 算法开发 数据采集 系统建模和仿真 数据分析和可视化 科学和工程绘图 应用软件开发（包括用户界面）,14,MATLAB解决实际问题的几个例子,15,例、用一个简单命令求解线性系统,3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1

5、.4 A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4; x=Ab x = 1.4818 -0.4606 0.3848,16,17,例、用简短命令计算并绘制在0 x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2; plot(x,y1,x, y2,x, y3),18,19,20,例：三维绘图,二元函数peaks绘图 peaks z = 3*(1-x).2.*exp(-(x.2) - (y+1).2) . - 10*(x/5 - x.3 - y.5).*exp(-x

6、.2-y.2) . - 1/3*exp(-(x+1).2 - y.2) surf(peaks),21,22,例：二元匿名函数ezsurf(x,y)(x.2-y.2),-1 1 -1 1),23,直方图x=randn(1,1000) hist(x,20),24,25,26,27,28,29,MATLAB系统结构,MATLAB开发环境 MATLAB数学函数库 MATLAB语言 MATLAB图形处理系统 MATLAB应用程序接口（API）,30,MATLAB的特点,简单易学：学过一门计算机语言后即可掌握它，无需事先定一变量、数组； 代码短小高效：用户只要明确问题，调用已有程序即可实现； 计算功能强大

7、 有强大的矩阵处理能力 多项式运算、微积分运算 一般的计算数学 庞大的工具箱 强大的图形表现能力（二维、三维图形；等值线图；图形学中的光照模型） 强大的扩展能力（M文件，与其它语言转换）,31,MATLAB 7工具箱,MATLAB主工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 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 ,32,Simulink 用于发动机仿真,33,Simulink 用于液压缸仿真,34,许多学科，在MATLAB中都有专用工具箱，现已有30多个工具箱，但MATLAB语言的扩展开发还远远没有结束，各学科的相互促

8、进，将使得MATLAB更加强大,35,MATLAB7.0 的安装、退出与卸载,MAtlab7.0对系统软、硬件资源的要求 CPU：最低要求是Pentium或相应产品，最好是Pentium 或更高 内存：最低要求128M，最好是256M或更多。 硬盘：至少预留200M以上的空间，当然多些更好。 光驱：至少20倍速或以上 显卡：最小为8位256色或以上的图形适配器，最好是24位或是32位OpenGL图形适配器。 系统：Windows98/NT/2000/xp或其它相关产品 浏览器：Netscape Navigator 4.0 或 Microsoft Internet Exprorer 4.0及其以

9、上产品。 预装软件： 安装Office97/2000/xp，用以运行Matlab的Notebook、Excel Builder、 Excel Link等软件。 安装Microsoft Visual C/C+5.0/6.0/7.0 或Compaq Visual Fortran 5.0/6.1/6.6 或Borland C/C+5.0/5.02 或 Borland C+ Builder3.0/4.0/5.0/6.0 或 Watcom 10.6/11或LCC2.4. Adobe Acrobat Reader3.0及以上版本的PDF文件浏览器,36,Matlab7.0的安装过程,欢迎安装界面,37,用

10、户信息和注册码输入界面,38,启动选项对话框,39,MATLAB桌面,工作界面（主窗口）,40,命令窗口,当前工作目录,当前工作空间,输入命令的历史记录,命令 提示符,41,主窗口兼容其它6个子窗口，本身还包含6个菜单(File、Edit、Debug、Desktop、Windows、Help)和一个工具条 Matlab主窗口的工具条含有10个按钮控件，从左至右的按钮控件的功能依次为：新建、打开一个Matlab文件；剪切、复制或粘贴所选定的对象、撤销或恢复上一次的操作、打开Simulink主窗口、打开UGI主窗口、打开Matlab帮助窗口、设置当前路径。,42,命令窗口（Command Wind

11、ow） Matlab7.0命令窗口是主要工作窗口。当Matlab启动完成，命令窗口显示以后，窗口处于准备编辑状态。符号“”为运算提示符，说明系统处于准备状态。当用户在提示符后输入表达式按回车键之后，系统将给出运算结果，然后继续处于系统准备状态,43,命令历史记录窗口（Command hiatory） 在默认情况下，命令历史记录窗口会保留自安装以来所有用过的命令的历史记录，并详细记录了命令使用的日期和时间，为用户提供了所使用的命令的详细查询，所有保留的命令都可以单击后执行,44,当前目录窗口（Current Directory） 当前目录窗口的主要功能是显示或改变当前目录，不仅可以显示当前目录下

12、的文件，而且还可以提供搜索。通过上面的目录选择下拉菜单，用户可以轻松地选择已经访问过的目录。单击右侧的按钮，可以打开路径选择对话框，在这里用户可以设置和添加路径。也可以通过上面一行超链接来改变路径。,45,工作空间窗口（Workspace） 工作空间窗口是MATLAB的一个重要组成部分。该窗口的显示功能有显示目前内存中存放的变量名、变量存储数据的维数、变量存储的字节数、变量类型说明等。工作空间窗口有自己的工具条，按钮的功能从左至右依次新建变量、打开选择的变量、载入数据文件、保存、打印和删除等,46,帮助窗口 （Help） Matlab7.0的帮助系统非常强大，是该软件的信息查询、联机帮助中心。

13、Matlab的帮助系统主要包括三大系统：联机帮助系统、联机演示系统、远程帮助系统和命令查询系统，用户可根据需要选择任何一个帮助系统寻求帮助。,47,MATLAB主菜单及其功能,File: New:建立新的.m文件、图形、模型和图形用户界面 Open:打开文件 Close Command Window：光比命令窗口 Import Data：从其它文件导入数据 Save Workspace As：把工作空间的数据存放到相应的路径的文件中 Set Path：设置工作路径 Preferences：设置命令窗的属性 ,48,Edit Clear Command Window: ,49,Debug Ope

14、n M-Files when Debugging Step: 单步调试程序 Step in：单步调试进入子函数 Step Out：单步调试从子函数跳出 Continue：程序执行到下一个断点 Clear Breakpoints in All Files：清除所有打开文件中的断点。 ,50,Desktop Undock Command Window：将命令窗口变为全屏显示 Save layout：保存选定的工作区设置 ,51,Window ,52,Help Demos ,53,MATLAB的通用命令,常用命令,54,标点,55,逗号或分号的区别,x=2, y=3 %逗号隔开，屏幕有回显 x =

15、2 y = 3 m=2; n=3;%分号隔开，无回显 m %在提示符后直接输入变量名可查看变量的值 m = 2,56,MATLAB基本算术运算符,57,例1-1 求解算术表达式的值, (12+2*(7-4)/33 ans = 0.6667,58,比较,A=1 2 1;2 3 5 B=8 9 6;5 7 8 C=A.*B D= A*B E=B F= A*E,59,逻辑运算,逻辑运算符用于将关系表达式或逻辑量连接起来，构成较复杂的逻辑表达式。逻辑表达式的值也是逻辑量。,60,format命令,61,数学函数,62,应用举例,已知三角形的三边长分别为3、4、5，求其面积。 a=3; b=4; c=5

16、;% 三角形的三个边长 s=(a+b+c)/2; area=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c) area = 6,63,关系运算,64,1.3 基本数据类型,MATLAB数据类型 数值 逻辑 字符串 元胞数组 结构 java类 函数句柄,65,66,数值类型,分类方法一： 双精度型 （系统默认类型） 单精度型 带符号整数 无符号整数 分类方法二 标量 数组 矩阵 分类方法三 实数 复数 z1=1+2i z1 = 1.0000 + 2.0000i z2=3+4j z2 = 3.0000 + 4.0000i,67,例：数据类型转换 x=325;y=325.99;z=325.5; xx

17、=int16(x) xx= 325,68,MATLAB中的取整函数,69,字符串类型,字符串：包含在一对单引号中的字符集合 s=hello, MATLAB%定义字符串变量s s = hello, MATLAB,70,变量和表达式,变量的命名方式： 变量名由字母、数字和下划线组成； 变量名中的英文字母大小写是有区别的； 不要把函数名用作变量名 变量名的最大长度是有规定的 不同版本的系统规定不同：19个字符、31或63个字符等 可调用namelengthmax函数得到系统规定长度,71,MATLAB系统的特殊变量和常数,72,变量的使用,clear%删除工作区中所有定义过的变量 whos%查看当前

18、工作区内变量信息，无显示表示没有定义的变量 xy=1; yx=2; %对变量赋值 xy%查看变量xy的当前数值 xy = 1 whos Name Size Bytes Class xy 1x1 8 double array yx 1x1 8 double array Grand total is 2 elements using 16 bytes clear xy yx%删除变量xy及yx whos xy%这时变量xy已经不存在了 ? Undefined function or variable xy.,73,应用举例,计算下式的结果，其中x= 45 x=pi/180*(45);%将角度单位由度转换为函数要求的弧度值 z=(sin(x)+sqrt