MATLAB及在电子信息课程中的应用.ppt

1、2020/8/4,1,MATLAB及在电子信息课程中的应用,朱军 ,2020/8/4,2,第一篇 语言篇,第1章 MATLAB 语言概述 第2章 基本语法 第3章 MATLAB 的开发环境和工具 第4章 MATLAB 的其他函数库,2020/8/4,3,第二篇 应用篇,第5章 MATLAB在电路中的应用 第6章 MATLAB在信号与系统中的应用 第7章 MATLAB在数字信号处理中应用 第8章 MATLAB在自动控制原理中应用 第9章 MATLAB工具箱简介 附录A、B、C、D,2020/8/4,4,第1章 MATLAB语言概述,1.1 MATLAB语言的发展 1.2 MATLAB语言的特点

2、1.3 MATLAB的工作环境 1.3.1 命令窗 1.3.2 图形窗 1.3.3 文本编辑窗 1.4 演示程序 1.5 网络资源,2020/8/4,5,1.1 MATLAB语言的发展,1.1.1 MATLAB 概述 MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言，是一种交互式的以矩阵为基础的系统计算平台,它用于科学和工程的计算与可视化。它的优点在于快速开发计算方法，而不在于计算速度。 MATLAB已成为一门高校必修的课程，也是最为普遍的计算工具之一。,2020/8/4,6,1.1 MATLAB语言的发展(续),1.1.2 Matlab的发展 MATLAB名字由MA

3、Trix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。那是20世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK矩阵软件工具包库程序的的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。 1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值计算能力外，还新增了数据图视功能。,2020/8/4,7,1997年仲春，MATLAB5.0版问世

4、，紧接着是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版。现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。 2000年末又推出6.0版本。无论在界面的设计上还是在内容上较以前版本都有很大的进展。 2004年又推出了7.0版本,2020/8/4,8,1.1 MATLAB语言的发展(续),1.1.3 Matlab的版本演化 Matlab 1.0 Pc matlab-matlab 386 Matlab3.5+simulink Matlab 4.0：simlink内嵌（1992） Matlab 5.0 :全面的面向对

5、象 Matlab 5.15.3 （1999） Matlab 6.0 （2000） Matlab 6.5：购并了MATRIXx Matlab 7.0: （2004）,2020/8/4,9,1.2 MATLAB语言的特点,友好的工作平台和编程环境 简单易用的程序语言 强大的科学计算及数据处理能力 出色的图形处理功能 应用广泛的模块集和工具箱 实用的程序接口和发布平台 模块化的设计和系统级的仿真,2020/8/4,10,1.3 MATLAB的工作环境,1.3.1 命令窗(Command Window) 单行命令执行方式 执行结果直接显示 1.3.2 图形窗(Figure Window) 用图形方式表

6、示计算结果 1.3.3 文本编辑窗(File Editor) 多行命令组成语言组，可以文件方式存盘,下面就具体看一下MATLAB 的工作环境演示。,2020/8/4,11,1.4 演示程序,在MATLAB的命令窗中键入 demo或demos,%pend.m plot(-0.2,0.2,0;0,color,y,linestyle,-,linewidth,10); g=0.98;l=1; theta0=pi/6;x0=l*sin(theta0); y0=-l*cos(theta0); axis(-0.75,0.75,-1.25,0); axis(off); head=line(x0,y0,colo

7、r,r,linestyle,.,erasemode,xor,markersize,40); body=line(0;x0,0,y0,color,b,linestyle,-,erasemode,xor); t=0;dt=0.01; while t=50 t=t+dt; theta=theta0*cos(sqrt(g/l)*t); x=l*sin(theta);y=-l*cos(theta); set(head,xdata,x,ydata,y); set(body,xdata,0;x,ydata,0;y); drawnow; end,2020/8/4,13,部分命令的演示,例1.求 的算术运算结果

8、。 (12+2*(7-4)/32 ans = 2 例2.简单矩阵 的输入步骤。 A = 1,2,3; 4,5,6; 7,8,9 A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9,例3. 矩阵的分行输入。 A=1,2,3 4,5,6 7,8,9 A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 例4. 指令的续行输入 S=11/2+1/31/4+1/51/6+1/7 -1/8 S = 0.6345,例5. 复数 表达，及计算 。 （1）z1= 3 + 4i z1 = 3.0000 + 4.0000i （2）z2 = 1 + 2 * i z3=2*exp(i*pi/6) z=z1*z2/z3 z2 = 1.0

9、000 + 2.0000i z3 = 1.7321 + 1.0000i z = 0.3349 + 5.5801i,例6. 复数矩阵的生成及运算 A=1,3;2,4-5,8;6,9*i B=1+5i,2+6i;3+8*i,4+9*i C=A*B A =1.0000 - 5.0000i 3.0000 - 8.0000i 2.0000 - 6.0000i 4.0000 - 9.0000i B = 1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 8.0000i 4.0000 + 9.0000i C = 1.0e+002 * 0.9900 1.1600 - 0.09

10、00i 1.1600 + 0.0900i 1.3700,例7 . 求上例复数矩阵C的实部、虚部、模和相角。 C_real=real(C) C_imag=imag(C) C_magnitude=abs(C) C_phase=angle(C)*180/pi C_real = 99 116 116 137 C_imag = 0 -9 9 0 C_magnitude = 99.0000 116.3486 116.3486 137.0000 C_phase = 0 -4.4365 4.4365 0,例8. 用MATLAB计算 能得到 2 吗？ （1）a=-8; r=a(1/3) r = 1.0000 +

11、 1.7321i （2）全部方根计算如下 m=0,1,2; R=abs(a)(1/3); Theta=(angle(a)+2*pi*m)/3; rrr=R*exp(i*Theta) rrr = 1.0000 + 1.7321i -2.0000 + 0.0000i 1.0000 - 1.7321i,（3）图形表示 t=0:pi/20:2*pi;x=R*sin(t);y=R*cos(t); plot(x,y,b:),grid hold on plot(rrr(1),.,MarkerSize,30,Color,r) plot(rrr(2,3),o,MarkerSize,15,Color,b) axi

12、s(-3,3,-3,3),axis square hold off,例9. 画出衰减振荡曲线 及其它的包络线 。t的取值范围是 t=0:pi/50:4*pi; y0=exp(-t/3); y=exp(-t/3).*sin(3*t); plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b),例10.画出 所表示的三维曲面。 的取值范围是-8,8. clear; x=-8:0.5:8; y=x; X=ones(size(y)*x; Y=y*ones(size(x); R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(R)./R; mesh(X,Y,Z);colormap(hot) xlab

13、el(x),ylabel(y),zlabel(z),2020/8/4,22,1.5 网络资源,USENET新闻组 MATLAB的新闻组是comp.soft-sys.MATLAB。浏览器指向 网络上的工具箱 ,2020/8/4,23,1.5 网络资源(续),BBS 哈尔滨工业大学bbs: telnet:/ 上海交通大学bbs: telnet:/ 清华大学bbs mathtools www服务 Matlab 大观园: http:/www.matlab-,2020/8/4,24,第2章 基本语法,2.1 变量及其赋值 2.2 矩阵的初等运算 2.3 元素群运算 2.4 逻辑判断及流程控制 2.5 基

14、本绘图方法 2.6 M文件及程序调试,2020/8/4,25,2.1 变量及其赋值,2.1.1 标识符与数 标识符是标识变量名、常量名、函数名、文件名的字符串的总称。 1、表示符第1个字符必须是字母。 2、长度不超过31个。 3、区分大小写。 4、变量中不能含有标点符号。 5、变量可直接参与计算。 6、变量一般无需事先定义,2020/8/4,26,2.1.1 标识符与数(续),7、特殊变量,2020/8/4,27,2.1.1 标识符与数(续),8、数值显示格式 MATLAB中所有的量为双字长浮点数，显示按下面显示规则： 在缺省情况下，当结果为整数，作为整数显示；当结果为实数，以小数后4位的精度

15、近似显示。 如果结果中的有效数字超出了这一范围，以科学计数法显示结果。 format命令改变显示格式，常用的的格式有 long (16位) bank(2个十进制位) hex(十六进制) short(缺省) short e(5位加指数) +(符号) long e(16位加指数) rat(有理数近似),2020/8/4,28,2.1.2 矩阵及其元素的赋值,矩阵获取格式：变量=表达式（或数） 1、直接输入：A=1 2 3；4 5 6；7，8，9 *矩阵用中括号括起。 *元素间用空格隔开，或用逗号隔开。 *每行用分号；号表示回车。 2、行向量 B=1 2 3 4 5 3、列向量 C=1；2；3；4；

16、5; 每行命令后面的分号；表示结果不显示。,2020/8/4,29,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),4、元素可用表达式表示 D=-1.3 sqrt(3) (1+2+3)/5+1 5、用语句生成 行向量 E=from:step:to 即E=开始数：步长：结束数 E=1：2：10 得E=1 3 5 7 9 6、矩阵连接 B=a b V=a;b,2020/8/4,30,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),7、用函数创建 如: zeros(m,n) ones(m,n) eye(m,n) zeros(3); zeros(3,3); zeros(2,3); zeros(3,2); ones(3);

17、 ones(3,3); ones(2,3); ones(3,2); eye(3); eye(3,3); eye(3,4); eye(4,3);,2020/8/4,31,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),8、rand(m,n) %产生均匀分布随机数（0，1） 9、rand(state,0) %把均匀分布伪随机发生器置为0状态 10、randn(m,n) %产生正态分布随机数 11、magic(m) %产生魔方数组（对高维不适用） %即每行、每列及对角元素之和为(n3+n)/2 12、linspace(a,b,n) %在a和b之间均匀产生n个点的值 如：f=linspace(0,1,5) 则

18、f=0 0.25 0.5 0.75 1.0 13、logspace(a,b,n) %在a和b之间对数分布产生n个点的值 如：f=logspace(0,1,5) 则 f=1.0000 1.7783 3.1623 5.6234 10.0000,2020/8/4,32,2.1.2 矩阵及其元素的赋值(续),矩阵中的元素（用圆括号中数字来注明） 1. A( i, j ) 表示第i 行，第j列元素。 2. A( i ) 表示第i个元素。 矩阵中元素的排序如右所示 3. A( i, j)=常量，表示给A中元素赋值。 当下标超出原矩阵的尺寸，则自动扩展行列并补零。,2020/8/4,33,2.1.2 矩阵及

19、其元素的赋值(续),4. A( : , j ) 表示A阵中第j 列所有元素。 5. A( i , : ) 表示A阵中第i 行所有元素。 6. A(2:3,4:6) 表示第2行到第3行，第4列到第6列的子矩阵。 7. A(3:7) 指A阵中第3个到第7个元素（列优先）矩阵的序号编址：按列计数。 8. A(2)= 表示去除矩阵中元素。此时矩阵变为行矩阵。 9. A( : ) 指A阵中所有元素组成列向量。,2020/8/4,34,2.1.3 复数,1、复数的虚部部分用i 或j表示。 如：2+3i ,3-4j 2、复数可直接计算。 如：z=2+3i;3-4j 或 f=z+2+j;3; 3、复数的实部和

20、虚部可分别赋值。但 i和j需先清除。 如：clear i j f=1,3;5,7+2,4;6,8*j,2020/8/4,35,2.1.3 复数,4、B=Z 表示共轭转置。 5、B=conj(Z)表示共轭。 如： Z=1+2i,3-4j 则： B=Z 有 B= 1-2i 3+4j B=conj(Z) 有 B= 1-2i,3+4j,2020/8/4,36,2.1.3 复数,6、B=conj(Z)表示转置。 7、B=Z. 表示非共轭复数转置。 如： Z=1+2i,3-4j 则： B=conj(Z) 有 B= 1+2i 3-4j B= Z. 有 B= 1+2i 3-4j,2020/8/4,37,2.1

21、.4 变量的查询，存储，提取,1、变量的查询 who 或 whos 2、变量的存储 save 文件名.mat 变量列表 如：save sar a b c 变量中间用空格隔开，不能加逗号。 3、变量的提取 load 文件名 4、变量的清除 clear 变量列表 5、清除所有变量 clear all,2020/8/4,38,2.1.5 基本赋值矩阵,为了方便给大量元素赋值，MATLAB提供了一些基本矩阵。见书中表2.1 如：A=zeros(m,n) 全0矩阵 B=ones(m,n) 全1矩阵 C=eye(m,n) 单位矩阵 D= rand(m,n) 01之间随机数均匀分布 randn(state,

22、0); %把随机数发生器置0 E=randn(m,n) 均值为0的，单位方差正态分布随机矩阵 F= magic(m) 魔方矩阵,2020/8/4,39,G= linspace(a,b,n) 线性分隔，a,b之间均匀产生n个数 H= logspace(a,b,n) 对数分隔， a,b之间产生n个数 K=diag(A); 取A中对角线元素得到列向量。 P=diag(diag(A) 产生对角阵 a=1 2 3 4; b=diag(a) 产生对角阵 如 A=1 2 3;4 5 6;7 8 9 B=diag(A) 则： B=1；5；9；,2020/8/4,40,2.2 矩阵的初等运算,2.2.1 矩阵的

23、加减乘除 1、+，-，*，/， 2、点乘：.* 右除：./ 左除：. 1、C=A+B; C=A-B C=A*B 注意：矩阵 必须相匹配 2、X=AB 表示AX=B X=A-1B 即 X=inv(A)*B 3、 X=A/B 表示XB=A X=AB-1 即 X=A*inv(B) 4、m,n=size(A) 计算矩阵A的行列大小 5、K=length(A) 计算矩阵A的行列大小中最大的数,2020/8/4,41,2.2.1 矩阵的加减乘除,点乘、点除 6、C=A.*B 对应元素间相乘。,2020/8/4,42,7、C=A./B 对应元素间相除。 8、C=A.B,2020/8/4,43,2.2.2 矩

24、阵除法及线性方程组的解,1、方阵的行列式 B=det(A) 即B=|A| 2、方阵的求逆 B=inv(A) 即B= A-1 条件|A|0 3、方阵的伪逆矩阵 B=pinv(A) 条件|A|=0 4、方阵的伴随矩阵 B=inv(A)*det(A) 即B= A-1 |A|,2020/8/4,44,2.2.3 矩阵的乘方和幂次函数,1、矩阵乘方 2、.元素对元素的乘方 C=An 表示A阵自乘n次。 C=A(-n) 表示A阵的逆矩阵自乘n次。 C=A.n 表示A阵中每个元素自乘n次。 C=A.（-n） 表示A阵中每个元素自乘n次后的逆阵，即每个元素为1/(An)。,如 C=A2 C=A .2 C=A

25、(-2)=inv(A)2 C=A .(-2),2020/8/4,46,2.2.4 矩阵结构形式的提取与变换,B=fliplr(A) %将A矩阵左右翻转 B=flipud(A) %将A矩阵上下翻转 B=reshape(A,m,n) %将A阵重组为mxn矩阵 B=rot90(A) %将A矩阵逆时针翻转90度 B=diag(A) %提取A矩阵的对角组成列向量 B=tril(A) %提取A矩阵的左下三角部分 B=triu(A) %提取A矩阵的右上三角部分,如： B=fliplr(A) B=flipud(A) B=rot90(A) B=tril(A),2020/8/4,48,2.3 元素群运算,2.3.

26、1 数组及其赋值 1、t=初值：步长：终值； 如t=0:0.1:1 tt=10:-1:1 2、t=linspace(初值,终值,点数） 如：tr=linspace(0, 2*pi, 9) 3、t=logspace(初值,终值,点数） 如：tp=logspace(0, 1, 11),2020/8/4,49,2.3.2 元素群的四则运算,表示对矩阵中每个元素进行运算 如 X=1 2 3; Y=4 5 6 Z=X.*Y Z=4 10 18 Z=X.Y Z=4 2.5 2 Z=X.Y Z=1 32 729 Z=X.N N=2 Z=1 4 9 Z=2.X Y Z=2 4 8 16 32 64,2020/

27、8/4,50,2.3.3 元素群的函数,等命令可以直接MATLAB中exp、sprt、sin、cos使用在矩阵上，这种运算只是定义在矩阵的单个元素上，即分别对矩阵的每个元素进行运算。MATLAB中也提供了基本的三角函数。 注意其中的取整,2020/8/4,51,2.3.3 元素群的函数,2020/8/4,52,2.4 逻辑判断及流程控制,2.4.1 关系操作符 MATLAB常用的关系操作符有：(大于)、=(大于或等于)、 = =(等于)、 =(不等于)。 MATLAB的关系操作符可以用来比较两个大小相同的数组，或者比较一个数组和一个标量。在与标量比较时，结果和数组大小一样。 a=1:9; b=

28、a4 b = 0 0 0 0 1 1 1 1 1 c=a(a4) c = 5 6 7 8 9,2020/8/4,53,2.4.1 关系操作符,矩阵查找和排序 子矩阵的查找使用find命令完成，它返回关系表达式为真的下标。例如： a=10:20; find(a15) ans = 7 8 9 10 11 矩阵的排序使用sort函数，它将矩阵按照升序排列。,2020/8/4,54,2.4.2 逻辑运算,逻辑操作符定义了一种与或非的关系表达式。MATLAB的逻辑操作符有%利用find获得符合关系等式条件的元素双下标 disp(ii),disp(jj),【例】关系运算运用之一：求近似极限，修补图形缺口。

29、 t=-2*pi:pi/10:2*pi; y=sin(t)./t; subplot(1,2,1),plot(t,y),axis(-7,7,-0.5,1.2), xlabel(t),ylabel(y),title(残缺图形) tt=t+(t=0)*eps; yy=sin(tt)./tt; subplot(1,2,2),plot(tt,yy),axis(-7,7,-0.5,1.2) xlabel(t),ylabel(yy),title(正确图形) Warning: Divide by zero.,2020/8/4,59,【例】逻辑操作应用之一：逐段解析函数的计算和表现。本例演示削顶整流正弦半波的计

30、算和图形绘制。,t=linspace(0,3*pi,500);y=sin(t); z1=(t2*pi).*y; w=(tpi/3 subplot(1,3,1),plot(t,y,:r),ylabel(y) subplot(1,3,2),plot(t,z1,:r),axis(0 10 -1 1) subplot(1,3,3),plot(t,z2,-b),axis(0 10 -1 1),2020/8/4,61,【例】写出生成下图所示波形的MATLAB脚本文件M文件。图中虚线为正弦波，要求它的负半波被置零，且在 处被削顶。,t=linspace(0,3*pi,500); y=sin(t); z1=(

31、t2*pi).*y; w=(tpi/3,2020/8/4,63,2.4.4 流程控制语句,脚本 对于简单问题，使用直接输入命令简单有效；对稍复杂和多次重复的应用，直接输入命令比较麻烦。MATLAB提供了逻辑解决方案，它允许用户把多个命令放在一个简单的文本文件中，如同在MATLAB中键入命令一般，这种文件称为脚本文件，由于脚本文件以m为扩展名，它常称为M文件。脚本文件为文本形式的，对跨平台处理十分有利。 使用脚本文件，可以把命令保存在磁盘上，便于以后的访问；同时对使用大的数组也带来的方便；增加注释可以为脚本中的命令作文挡以免以后忘记。,2020/8/4,64,2.4.4 流程控制语句,为了便于应

32、用，MATLAB提供了一些流程控制的命令。这些命令对脚本编写带来了一些方便，但是需要注意的是，尽量不要使用这些流程控制命令，尤其是循环控制命令。 If 语句 很多情况下，命令的序列必须根据关系的检验有条件的执行，它由if-else-end结构提供。它的结构如下： if expression1 commands1 elseif expression2 commands2 elseif else commands end,2020/8/4,65,2.4.4 流程控制语句,在执行过程中，MATLAB依次检查各个表达式，只执行第一个表达式为真的命令串，接下来的关系表达式不检验，跳过其余的if-else

33、-end结构，而且，最后的else命令可有可无。,2020/8/4,66,求,2020/8/4,67,2.4.4 流程控制语句,for循环 for循环允许一组命令以固定的次数重复，它的一般形式是 for x=array command end for 和end之间的命令串按数组array的每一列执行一次，直到n次后终止。 如：for j=1:2:10 y=j+j.2; end,2020/8/4,68,2.4.4 流程控制语句,for循环不能使用内部重新赋值循环变量而终止； for循环内部接受任何有效的MATLAB数组； for循环可以嵌套； 只要有矩阵形式可以解决的问题，不要使用for循环。使

34、用for循环的算法执行很慢，一个好的MATLAB算法不应当出现循环语句。Tic/toc 循环可以使用break跳出，但只跳出所在的循环，不跳出整个嵌套结构。,2020/8/4,69,2.4.4 流程控制语句,while循环 与for循环以固定的次数求一组指令相反，while循环以不定的次数求一组语句的值。While循环的一般形式为： while expression commonds end 只要表达式expression里的所有元素为真，就执行命令串commands。通常表达式求值给一个标量值，单数组值也同样有效。,2020/8/4,70,求,2020/8/4,71,【例】Fibonacci

35、数组的元素满足Fibonacci 规则： ， ；且 。现要求该数组中第一个大于10000的元素,a(1)=1; a(2)=1; i=2; while a(i)=10000 a(i+1)=a(i-1)+a(i); i=i+1; end; i a(i) i = 21 ans = 10946,2020/8/4,72,用for循环指令来寻求Fibonacc数组中第一个大于10000的元素。,n=100;a=ones(1,n); for i=3:n a(i)=a(i-1)+a(i-2); if a(i)=10000 a(i) break; end; End i 结果： ans = 10946 i = 2

36、1,2020/8/4,73,2.4.4 流程控制语句,Switch 语句 是一种均衡实现的多分支语句。 Switch expression Case 值1 commands1 Case 值2 commands2 Otherwise commandsN end,2020/8/4,74,学生的成绩管理，用来演示switch结构的应用。,clear; for i=1:10 ai=89+i;bi=79+i;ci=69+i;di=59+i; end; c=d,c; Name= Jack,Marry,Peter, Rose, Tom; Mark=72,83,56,94,100; Rank=cell(1,5

37、); S=struct(Name,Name,Marks,Mark,Rank,Rank);,for i=1:5 switch S(i).Marks case 100 S(i).Rank=满分; case a S(i).Rank= 优秀; case b S(i).Rank= 良好; case c S(i).Rank= 及格; otherwise S(i).Rank=不及格; end end disp(学生姓名 , 得分 , 等级); disp( ) for i=1:5; disp(S(i).Name,blanks(6),num2str(S(i).Marks),blanks(6),S(i).Rank

38、); end;,2020/8/4,76,2.5 基本绘图方法,2.5.1 直角坐标中的两维曲线 plot(y) 以y的下标作为x坐标，以y值作为y坐标。 plot(x,y) 数组x和y的长度应匹配。 每次绘制将清除以前的图形。,2020/8/4,77,2.5.1 直角坐标中的两维曲线,图形的标注和图例 1、title(text) %给图形加上标题 2、xlabel(text) %给X轴加上说明 3、ylabel(text) %给Y轴加上说明 4、zlabel(text) %给Z轴加上说明 5、text(x,y,string) %在图形指定位置加上说明 6、gtext(string) %利用鼠标

39、在图形加上说明 7、legend(string1,string2,.) %给图形加图例 8、legend off %关闭图例,如：作y=sin(t)的二维图形 t=linspace(0,3*pi,200); y=sin(t); plot(t,y); title(y=sin(t); xlabel(t/s); ylabel(y=sin(t); text(3,0.4,y=sin(t); legend(y=sin(t); gtext(y=sin(t),2020/8/4,79,2.5.2 线型、点型和颜色,plot(x,y,r:) 后面是颜色和线型,2020/8/4,80,2.5.3 多条曲线的绘制,1

40、、plot(x1,y1,x2,y2); 2、plot(x1,y1,r,x2,y2); 3、plot(x1,y1) hold 是乒乓切换 hold on %图形保持 plot(x2,y2,r) hold off %解除保持 4、plot(t,y1,y2,y3) %自动给颜色和线型。 5、plotyy(x1,y1,x2,y2) %可画2个不同纵坐标的图,t=0:0.1:3*pi; y1=sin(t); y2=cos(t); plot(t,y1,r-.,t,y2,k); xlabel(t/s); ylabel(y1=sin(t), y2=cos(t); title(y1=sin(t), y2=cos

41、(t); text(3,0.4,y1=sin(t); text(2,0,y2=cos(t); legend(y1=sin(t),y2=cos(t);,2020/8/4,82,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图,1. figure %打开图形窗口 2. figure(n) %打开指定图形窗口 3. close %关闭当前图形窗口 4. close all %关闭所有图形窗口 5. close(n) %关闭指定图形窗口 6. clf %清除窗口内所有内容,2020/8/4,83,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图(续),subplot(m,n,p) %图形分为m x n个子图，并指定第p个。排号从

42、左到右，从上到下。 stem(t,y) %绘脉冲图 stairs(t,y) %绘阶梯图 bar(t,y) %绘条形图 errorbar(t,y) %绘误差条形图 hist(y) %绘直方图 fill(t,y,r) %绘填充图,如y=exp(-0.1t)*sin(t) t=0:0.3:4*pi; y=exp(-0.1*t).*sin(t); figure(3) plot(t,y,k*); figure(4) subplot(2,2,1);stem(t,y,k.);title(stem(t,y); subplot(2,2,2);stairs(t,y,b);title(stairs(t,y); su

43、bplot(2,2,3);bar(t,y,g);title(bar(t,y); subplot(2,2,4);fill(t,y,r);title(fill(t,y,r);,hist(y) t=0:0.1:4*pi; y=exp(-0.1*t).*sin(t); y1=5.*y.*sin(t); plotyy(t,y,t,y1);,2020/8/4,86,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图(续),pause %暂停 grid on %增加网格 grid off %取消网格 grid %乒乓增加和取消网格 loglog %双对数坐标log10 similogx %半对数坐标，x轴半对数 simil

44、ogy %半对数坐标，y轴半对数 polar(theta,rho) %极坐标图,2020/8/4,87,2.5.4 屏幕控制与其他2维绘图(续),23、虚数的绘图- Z为虚数 plot(Z) %实部为x坐标，虚部为y轴 plot(t,Z) %虚部丢失 axis(xmin,xmax,ymin,ymax) %定义坐标 axis square %两轴坐标长度相等 axis equal %两轴坐标刻度相同 axis tight %坐标区域和图形吻合 set(gca,xtick,-1,3,7,11) %在x轴指定处标记刻度,clear,clf t=0:2*pi/99:2*pi; x=1.15*cos(t

45、);y=3.25*sin(t);%y为长轴，x为短轴 subplot(2,3,1);plot(x,y),axis normal,grid on, title(Normal and Grid on) subplot(2,3,2);plot(x,y),axis equal,grid on,title(Equal) subplot(2,3,3);plot(x,y),axis square,grid on,title(Square) subplot(2,3,4);plot(x,y),axis image,box off,title(Image and Box off) subplot(2,3,5);p

46、lot(x,y),axis image fill,box off title(Image and Fill) subplot(2,3,6);plot(x,y),axis tight,box off,title(Tight),2020/8/4,90,2.5.5 三维曲线和曲面,plot3(x,y,z,r); %画三维曲线Plot3(x1,y1,z1,r,x2,y2,z2,b) t=0:0.02*pi:2*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=cos(2*t); plot3(x,y,z,b-,x,y,z,bd); view(-82,58); box on legend(链,宝石);,

47、2020/8/4,91,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,2. mesh(z) %画三维网格曲线,z为x,y的函数 mesh(x,y,z) %常用画三维网格曲线 mesh(x,y,z,r) %带颜色的三维图 x=-8:0.5:8; y=x; X=ones(size(y)*x; Y=y*ones(size(x); R=sqrt(X.*X+Y.*Y); Z=sin(R )./R; mesh(Z);,2020/8/4,92,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,3. surf(Z) %由多个小面组成表面视图 surf(x,y,z) surf(x,y,z,r) x=-8:0.5:8; y=x; X=one

48、s(size(y)*x; Y=y*ones(size(x); R=abs(X)+abs(Y)+eps; Z=sin(R )./R; surf(Z);,2020/8/4,93,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,4. Meshgrid(x,y) %生成网格点坐标函数 x=-4:4; y=x; X,Y=meshgrid(x,y); Z=X.2+Y.2; surf(X,Y,Z); colormap(hot) %Black-red-yellow-white颜色 hold on stem3(X,Y,Z,bo);,2020/8/4,94,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,5. view(方位角，俯仰角) %

49、改变视角 6. shading flat %把曲面上的小格平滑掉 shading interp %更平滑 7. rotate3d %旋转 8. contour3(Z) %画等高线 9. meshc, surfc %带等高线的三维作图 10.colormap(hot) %hot,cool,gray,copper,pink,jet,prism 11. colorbar %画彩色条 12. hidden off %透视被叠压的图形 hidden on %消隐被叠压的图形,2020/8/4,95,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,clear,clf X0,Y0,Z0=sphere(30); %产生单位

50、球面的三维坐标 X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0;%产生半径为2的球面的三维坐标 surf(X0,Y0,Z0);%画单位球面 shading interp%采用插补明暗处理 hold on; mesh(X,Y,Z); colormap(hot); hold off %采用hot色图 hidden off%产生透视效果 axis equal,axis off%不显示坐标轴,2020/8/4,96,2.5.5 三维曲线和曲面（续）,13. Moviein , getframe, movie %动画 axis equal M=moviein(16); for j=1:16 plot(fft(

51、eye(j+16); M(:,j)=getframe; end movie(M,30); 14. alpha(v) %透明度控制 v0,1,clear; clf; shg, x=3*pi*(-1:0.05:1); y=x; X,Y=meshgrid(x,y); R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(R)./R; h=surf(X,Y,Z); colormap(jet); axis off n=12; mmm=moviein(n); %预设画面矩阵。 for i=1:n rotate(h,0 0 1,25);%使图形绕z轴旋转25度/每次 mmm(:,i)=getframe;%捕

52、获画面。 end movie(mmm,5,10)%以每秒10帧速度，重复播放5次。,2020/8/4,98,2.6 M文件及程序调试,M文件可以分为两种：一种是主程序，一种是子程序即函数文件。一个较复杂的程序往往是由这两种程序混合组成。 2.6.1 主程序文件 主程序一般用clear，close all开头 程序主体 程序存盘的文件名,2020/8/4,99,2.6.2 函数文件,把一个比较大的任务分解为多个比较小的任务，它们之间通过调用实现参数传递，小任务可以是函数。 格式： function out1,out2,=函数名(in1,in2,) 1、函数调用 常见的函数调用形式为： out1,

53、out2,=function(in1,in2,) 一个函数可以嵌套，也可以调用其它的函数，甚至调用自己（也就是递归调用）。 函数文件，函数名称和文件名一般相同。,2020/8/4,100,2.6.2 函数文件,与脚本文件不同 ，函数文件犹如一个“黑箱”，把一些数据送进并经加工处理，再把结果送出来。 MATLAB提供的函数指令大部分都是由函数文件定义的。 M函数文件的特点是： 从形式上看 ，与脚本文件不同 ，函数文件的笫一行总是以 “function”引导的“函数申明行”。,2020/8/4,101,2.6.2 函数文件,从运行上看 ，与脚本文件运行不同 ，每当函数文件运行， MATLAB就会专

54、门为它开辟一个临时工作空间，称为函数工作空间（ Function workspace） 。当执行文件最后一条指令时 ，就结束该函数文件的运行，同时该临时函数空间及其所有的中间变量就立即被清除。 MATLAB允许使用比 “标称数目 ”较少的输入输出宗量，实现对函数的调用 。,2020/8/4,102,2.6.2 函数文件,由于从结构上看 ，脚本文件只是比函数文件少一个“函数申明行”，所以只须描述清楚函数文件的结构 。 典型 M函数文件的结构如下 ： 函数申明行：位于函数文件的首行，以关键字 functio 开头，函数名以及函数的输入输出宗量都在这一行被定义。 笫一注释行：紧随函数申明行之后以%开

55、头笫一注释行。该行供lookfor关键词查询和 help在线帮助使用 。,2020/8/4,103,2.6.2 函数文件,在线帮助文本区 ：笫一注释行及其之后的连续以%开头的所有注释行构成整个在线帮助文本。 编写和修改记录：与在线帮助文本区相隔一个“空”行，也以%开头，标志编写及修改该M文件的作者和日期等 。 函数体：为清晰起见，它与前面的注释以“空”行相隔。,2020/8/4,104,2.6.2 函数文件,需要注意函数文件的放置位置，一般自己的函数文件放在当前目录；如果对一个专题有了足够多的函数，可以生成一个工具箱，放在一个固定的目录下，并在MATLAB中加入这个目录路径即可。 使用函数可以

56、加快计算速度。MATLAB首次执行一个函数时，它将打开的文件编译为存储器内部形式，加速了执行速度。普通的m文件不被编译，在每次编译时，文件将逐行解释执行。 函数的前一部分注释为帮助行，在使用help命令是看到的为这些注释行。,2020/8/4,105,2.6.2 函数文件,2、参数传递 MATLAB函数的输入输出数目都可以变化，通过这个特性，可以实现一些自定义的功能。函数的输入输出参数数目可以通过变量nargin和nargout获得。函数调用中可以使用少于规定的输入输出参数数目，但是不能更多。 在MATLAB中，参数具有自己的专有工作空间。函数中的参数和命令行参数不在一个空间中，它们的唯一联系

57、为函数的输入输出变量。输入参数在函数中是可读的，但任何改动不会传递回上一级空间。 使用global命令可以将变量说明为全局的，则在函数、命令行等都可以共享这些变量。在实际应用中，应当尽量避免使用全局变量。,2020/8/4,106,2.6.2 函数文件,3、函数注意 函数可以按少于函数M 文件中所规定的输入和输出变量进行调用，但不能用多于函数M 文件中所规定的输入和输出变量数目。如果输入和输出变量数目多于函数M 文件中function 语句一开始所规定的数目，则调用时自动返回一个错误。 当调用一个函数时，所用的输入和输出的参量的数目，在函数内是规定好的。函数工作空间变量nargin 包含输入参

58、量个数；函数工作空间变量nargout 包含输出参量个数。事实上，这些变量常用来设置缺省输入变量，并决定用户所希望的输出变量。在M 文件函数里，变量nargout 可用来检验输出参量的个数，并按要求修正输出变量的创建。,2020/8/4,107,2.6.2 函数文件,函数有它们自己的专用工作空间，它与MATLAB 的工作空间分开。函数内变量与MATLAB 工作空间之间唯一的联系是函数的输入和输出变量。如果函数任一输入变量值发生变化，其变化仅在函数内出现，不影响MATLAB 工作空间的变量。函数内所创建的变量只驻留在函数的工作空间，而且只在函数执行期间临时存在，以后就消失。因此，从一个调用到下一个调用，在函数工作空间变量存储信息是不可能的。,2020/8/4,108,2.6.2 函数文件,当调用一个函数时，输入变量不会拷贝到函数的工作空间，但使它们的值在函数内可读。然而，改变输入变量内的任何值，那么数组就拷贝到函数工作空间。进而，按缺省，如果输出变量与输入变量相同，例如，函数x=fun(x, y, z) 中的x ，那么就