Matab教案課件　第一、二章 MATLAB 入門(mén)

第一章 MATLAB 入門(mén)Chapter one: Introduction to MATLABMatlab(Matrix Laboratory)是美國(guó) MathWorks公司開(kāi)發(fā)的一套高性能的數(shù)值分析和計(jì)算軟件，用于概念設(shè)計(jì),算法開(kāi)發(fā),建模仿真,實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)的理想的集成環(huán)境，是目前最好的科學(xué)計(jì)算類(lèi)軟件之一。 MATLAB將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶(hù)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的科學(xué)及工程問(wèn)題的分析計(jì)算和程序設(shè)計(jì)工具，它還提供了專(zhuān)業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算、文字處理、可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能，是具有全部語(yǔ)言功能和特征的新一代軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。MATLAB 已發(fā)展成為適合眾多學(xué)科，多種工作平臺(tái)、功能強(qiáng)大的大型軟件。在歐美等國(guó)家的高校，MATLAB已成為線(xiàn)性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具。成為攻讀學(xué)位的本科、碩士、博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)開(kāi)發(fā)部門(mén)，MATLAB被廣泛的應(yīng)用于研究和解決各種具體問(wèn)題。在中國(guó)，MATLAB也已日益受到重視，短時(shí)間內(nèi)就將盛行起來(lái)，因?yàn)闊o(wú)論哪個(gè)學(xué)科或工程領(lǐng)域都可以從MATLAB中找到合適的功能。MATLAB 簡(jiǎn)史1983年美國(guó)Mathworks公司首次推出MATLAB (Matrix Laboratory)，之后其功能不斷擴(kuò)充，版本不斷升級(jí)，1993年推出4.0版，95年4.2版，97年5.0版，99年5.3版，5.X版無(wú)論是界面還是內(nèi)容都有長(zhǎng)足的進(jìn)展，其幫助信息采用超文本格式和PDF格式，可以方便的瀏覽。至2001年6月推出6.1版，2002年6月推出6.5版，繼而推出6.5.1版、7.0版、7.1版、7.3（MATLAB 2006b）版，最新版本為7.4（R2007a）版。從現(xiàn)在開(kāi)始，MathWorks公司將每年進(jìn)行兩次產(chǎn)品發(fā)布，時(shí)間分別在每年的3月和9月，而且，每一次發(fā)布都會(huì)包含所有的產(chǎn)品模塊，如產(chǎn)品的new feature、bug fixes和新產(chǎn)品模塊的推出。在R2006a中（MATLAB 7.2,Simulink 6.4），主要更新了10個(gè)產(chǎn)品模塊、增加了多 達(dá)350個(gè)新特性、增加了對(duì)64位Windows的支持，并新推出了.net工具箱。 The MathWorks於07年3月1日宣布MATLAB及Simulink產(chǎn)品家族最新更新版本R2007a正式上市。此次改版為T(mén)he MathWorks 自2006年起實(shí)施每年兩次產(chǎn)品更新的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)程。R2007a改版新增兩個(gè)新產(chǎn)品、82個(gè)產(chǎn)品改版更新及bug fix等等。除此之外，R2007a可支援安裝英特爾(Intel)處理器的Mac平臺(tái)、Windows Vista，和64位元Sun Solaris SPARC等作業(yè)系統(tǒng)。一 MATLAB的重要功能和主要組成部分一）功能：目前 MATLAB 產(chǎn)品族的主要功能為： 數(shù)值分析 數(shù)值和符號(hào)計(jì)算 工程與科學(xué)繪圖 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 數(shù)字圖像處理 數(shù)字信號(hào)處理 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 財(cái)務(wù)與金融工程. MATLAB具有用法簡(jiǎn)易、可靈活運(yùn)用、程序結(jié)構(gòu)強(qiáng)又兼具延展性的優(yōu)點(diǎn)，以下為其主要特色： 功能強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算：在MATLAB環(huán)境中，有超過(guò)500種數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可使用，函數(shù)的標(biāo)示自然，使得問(wèn)題和解答像數(shù)學(xué)式子一般簡(jiǎn)單明了，讓使用者可全力發(fā)揮在解題方面，而非浪費(fèi)在電腦操作上。 先進(jìn)的資料視覺(jué)化功能： MATLAB的物件導(dǎo)向圖形架構(gòu)讓使用者可執(zhí)行視覺(jué)數(shù)據(jù)分析，并制作高品質(zhì)的圖形，完成科學(xué)性或工程性圖文并茂的文章。 高階但簡(jiǎn)單的程序環(huán)境： 做為一種直譯式的程序語(yǔ)言，MATLAB讓使用者在短時(shí)間內(nèi)寫(xiě)完程序，所花的時(shí)間約為用 FORTRAN 或 C 的幾分之一，而且不需要編譯(compile)及聯(lián)結(jié) (link) 即能執(zhí)行，同時(shí)包含了更多及更容易使用的內(nèi)建功能。 開(kāi)放及可延伸的架構(gòu)： MATLAB容許使用者接觸它大多數(shù)的數(shù)學(xué)原始碼，監(jiān)視運(yùn)算法，更改現(xiàn)存函數(shù)，甚至加入自己的函數(shù)使 MATLAB成為使用者所須要的環(huán)境。 豐富的程序工具箱：MATLAB的程序工具箱將套裝前軟件的優(yōu)點(diǎn)，與一個(gè)靈活的開(kāi)放但容易操作的環(huán)境融合。這些工具箱提供了使用者在特別應(yīng)用領(lǐng)域所需之許多函數(shù)?，F(xiàn)有工具箱有：符號(hào)運(yùn)算（利用Maple V的計(jì)算核心執(zhí)行 ）、影像處理、統(tǒng)計(jì)分析、訊號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)路、模擬分析、控制系統(tǒng)、即時(shí)控制、系統(tǒng)確認(rèn)、強(qiáng)建控制、弧線(xiàn)分析、最佳化、模糊邏輯、mu分析及合成、化學(xué)計(jì)量分析等。1 MATLAB6.1 的新功能（1） 全新的開(kāi)發(fā)環(huán)境GUIDE(GUI Development Environment)：由早期的單一命令窗口發(fā)展為將一些常用的交互式工作界面高度的集中于操作桌面；（2） 在命令窗口增加了錯(cuò)誤跟蹤功能(error display message and abort function)；（3） 提供了許多新的數(shù)值處理功能(numerical Treatment Techniques)，更新了部分函數(shù)的功能和算法，增加了許多新函數(shù)；（4） 在圖形窗口增加了曲線(xiàn)擬合、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等交互工具；(Curve Fitting, Data Analyzing )（5） 引入了類(lèi)與對(duì)象及函數(shù)句柄等概念;(Object，Handle) 用戶(hù)可以創(chuàng)建自己定義的類(lèi)函數(shù)和函數(shù)句柄；（6） 改進(jìn)了編輯/調(diào)試器的界面及功能; (Editor/Debugger)增加了行號(hào)和書(shū)簽等功能；（7） 屬性編輯器功能更強(qiáng)(Property Debugger)，使用更方便；（8） 建立了一個(gè)與以前完全不同的圖形用戶(hù)界面（GUI）圖形窗口，(Graphical Window)使用更加方便靈活；（9） 增加了虛擬現(xiàn)實(shí)工具箱，(Virtual Reality Toolbox)使用標(biāo)準(zhǔn)的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言（VRML）技術(shù)，可以創(chuàng)建由MATLAB和simulink環(huán)境驅(qū)動(dòng)的三維動(dòng)畫(huà)場(chǎng)景；（10） 在應(yīng)用程序接口方面增加了與Java的接口(Interface for Java)，并為二者的數(shù)據(jù)交換提供了相應(yīng)的程序庫(kù)。MATLAB 7的升級(jí)內(nèi)容：MATLAB 7針對(duì)編程環(huán)境，代碼效率、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)學(xué)計(jì)算、文件I/O等方面進(jìn)行了升級(jí)，包括：*開(kāi)發(fā)環(huán)境1、重新設(shè)計(jì)了桌面環(huán)境，針對(duì)多文檔界面應(yīng)用提供了簡(jiǎn)便的管理和訪(fǎng)問(wèn)方法，允許用戶(hù)自定義桌面外觀(guān)，創(chuàng)建常用命令的快捷方式；2、 增強(qiáng)數(shù)組編輯器（Array Editor)和工作空間瀏覽器（Workspace Browser)功能，用于數(shù)據(jù)的顯示、編輯和處理；3、在當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory Browser)工具中，增加代碼效率分析、覆蓋度分析等功能。；4、M-Lint編碼分析，輔助用戶(hù)完成程序性能分析，提高程序執(zhí)行效率；5，增強(qiáng)M文件編輯器（M Editor), 支持多種格式源代碼文件可視化編輯，例如C/C+, HTML,Java 等。* 編程1、支持創(chuàng)建嵌套函數(shù)（Nested Function),提供更靈活的代碼模塊化轉(zhuǎn)化；2、匿名函數(shù)（Anonymous Function)功能，支持在命令行或者腳本文件中創(chuàng)建單行函數(shù)（Single Line Function);3、支持條件分支斷點(diǎn)，可以在條件分支語(yǔ)句中進(jìn)行程序中斷調(diào)試；4、模塊化注釋?zhuān)С譃榇a段注釋。* 數(shù)學(xué)1、支持整數(shù)算術(shù)運(yùn)算；2、支持單精度數(shù)據(jù)類(lèi)型運(yùn)算，包括基本算術(shù)運(yùn)算、線(xiàn)性代數(shù)、FFT等；3、使用更強(qiáng)大的計(jì)算算法包Qhull 2002.1,提供更豐富的算法支持；4、Linsolve函數(shù)用于處理線(xiàn)性代數(shù)方程求解；5、ODE求解器能夠處理隱性微分方程組以及多點(diǎn)邊界問(wèn)題；* 圖形和3D可視化1、新圖形窗口界面；2、直接從圖形窗體生成M代碼，可以完成用戶(hù)自定義繪圖；3、增強(qiáng)圖形窗體注釋?zhuān)?、數(shù)據(jù)偵測(cè)工具（Data Exploration Tools),提供豐富的數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)手段；5、自定義圖形對(duì)象，提供豐富的圖形顯示功能；6、GUIDE新增對(duì)用戶(hù)界面和ActiveX控件支持；7、增強(qiáng)句柄圖形對(duì)象支持完整地TeX和LaTeX字符集；* 文件I/O和外部接口1、新增文件I/O函數(shù)，支持讀取任意格式文本數(shù)據(jù)文件，并且支持寫(xiě)入Excel和HDF5格式數(shù)據(jù)文件；2、具有壓縮功能的 MAT文件格式，支持快速數(shù)據(jù)文件I/O能力；3、javaaddpath函數(shù)，無(wú)需重新啟動(dòng)MATLAB就可完成Java類(lèi)的加載、刪除等功能；4、支持COM、服務(wù)器事件以及VBS；5、支持SOAP，使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；6、FTP對(duì)象，直接訪(fǎng)問(wèn)FTP服務(wù)器；7、支持Unicode編碼格式，增強(qiáng)MAT文件字符集；* 性能與系統(tǒng)平臺(tái)支持1、JIT加速器支持所有數(shù)值數(shù)據(jù)類(lèi)型；2、Windows XP系統(tǒng)下支持3GB內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)。l R2007a的改版內(nèi)容* 在MATLAB產(chǎn)品家族部分的重點(diǎn)：1 可於多核心和多個(gè)處理器的系統(tǒng)上，利用MATLAB數(shù)學(xué)函式，處理多執(zhí)行緒(Multithreaded)運(yùn)算；2 新版分散式運(yùn)算工具箱(DCT)具備4個(gè)運(yùn)算引擎，可在同一臺(tái)電腦上執(zhí)行平行運(yùn)算；3 統(tǒng)計(jì)工具箱(Statistics Toolbox)具備新的類(lèi)別資料和資料陣列；4 定點(diǎn)工具箱(Fixed-Point Toolbox)可加快C語(yǔ)言的編譯速度；5 利用控制系統(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)對(duì)延滯的控制迴路精準(zhǔn)建模及分析；6 可利用系統(tǒng)辨識(shí)工具箱(System Identification Toolbox)產(chǎn)生非線(xiàn)性模型；7 基因演算法及直接法搜尋工具箱(Genetic Algorithm and Direct Search Toolbox)提供模擬退火法(Simulated annealing)。* 在Simulink產(chǎn)品家族部分新增的功能：1. 可支援多面向訊號(hào)，如訊號(hào)處理模塊組(Signal Processing Blockset)、嵌入式MATLAB函數(shù)模塊(Embedded MATLAB Function block) 、動(dòng)態(tài)影片及影像處理模塊組(Video and Image Processing Blockset)，以及C程序碼產(chǎn)生器(Real-Time Workshop)等；2. 嵌入式C程序碼產(chǎn)生器(Real-Time Workshop Embedded Coder)程序碼產(chǎn)生的效能改善；3. Simulink定點(diǎn)模塊組(Simulink Fixed Point)新增新的圖形化介面，用於定點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)的分析和縮放(Scaling)；4. 事件模擬模塊組(SimEvents)可支援向量(Vector)及距陣(Matrix)；5. 新產(chǎn)品Simscape物理模型模擬模塊組可支援復(fù)域的物理模型模擬(Multidomain Physical Modeling)。*Mathworks Matlab R2007a: Whats New in Release 2007aR2007a, released on March 1, 2007, includes updates to MATLAB and Simulink, two new products released since R2006b, and updates and bug fixes to 82 other products. R2007a adds support for the Intel based Mac, Windows Vista, and 64-bit Sun Solaris SPARC platforms. Subscribers to MathWorks Software Maintenance Service can download R2007a product updates.New capabilities for the MATLAB product family include:* Multithreaded computation in key MATLAB math functions for multicore and multiprocessor systems* Ability to run parallel algorithms in four MATLAB sessions on your desktop with Distributed Computing Toolbox* New categorical and dataset arrays in Statistics Toolbox* Fixed-Point Toolbox acceleration at the speed of compiled C* Exact modeling and analysis of control loops with delays in Control System Toolbox* Generation of nonlinear models with System Identification Toolbox* Simulated annealing in Genetic Algorithm and Direct Search ToolboxNew capabilities for the Simulink product family include:* Multidimensional signal support for Simulink, Signal Processing Blockset, Embedded MATLAB Function block, Video and Image Processing Blockset, and Real-Time Workshop* Improved code efficiency and MISRA C support in Real-Time Workshop Embedded Coder* New graphical interface for analyzing and scaling fixed-point systems in Simulink Fixed Point* Vector and matrix support in SimEvents* Simscape, a new product for multidomain physical modeling二） MATLAB的主要組成部分：MATLAB系統(tǒng)由5個(gè)主要的部分構(gòu)成： （1）開(kāi)發(fā)環(huán)境(development Environment)：為MATLAB用戶(hù)或程序編制員提供的一套應(yīng)用工具和設(shè)施。由一組圖形化用戶(hù)接口工具和組件集成：包括MATLAB桌面、命令窗口、命令歷史窗口、編輯調(diào)試窗口及幫助信息、工作空間、文件和搜索路徑等瀏覽器；（2） MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)(Math Function Library)：數(shù)學(xué)和分析功能在MATLAB工具箱中被組織成8個(gè)文件夾。 elmat 初步矩陣，和矩陣操作。 elfun 初步的數(shù)學(xué)函數(shù)。求和、正弦、余弦和復(fù)數(shù)運(yùn)算等specfun 特殊的數(shù)學(xué)函數(shù)。矩陣求逆、矩陣特征值、貝塞爾函數(shù)等；matfun 矩陣函數(shù)用數(shù)字表示的線(xiàn)性代數(shù)。 atafun 數(shù)據(jù)分析和傅立葉變換。 polyfun 插值，多項(xiàng)式。 funfun 功能函數(shù)。 sparfun 稀疏矩陣。 （3） MATLAB 語(yǔ)言：(MATLAB Language)一種高級(jí)編程語(yǔ)言（高階的矩陣/數(shù)組語(yǔ)言），包括控制流的描述、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出及面對(duì)對(duì)象編程；（4） 句柄圖形：(Handle Graphics) MATLAB制圖系統(tǒng)具有2維、三維的數(shù)據(jù)可視化，圖象處理，動(dòng)畫(huà)片制作和表示圖形功能?？梢詫?duì)各種圖形對(duì)象進(jìn)行更為細(xì)膩的修飾和控制。允許你建造完整的圖形用戶(hù)界面（GUI），以及建立完整的圖形界面的應(yīng)用程序。制圖法功能在MATLAB工具箱中被組織成5個(gè)文件夾： graph2d 二維數(shù)圖表。 graph3d 三維圖表。 specgraph 專(zhuān)業(yè)化圖表。 graphics 制圖法。 uitools 圖形用戶(hù)界面工具。（5） 應(yīng)用程序接口：(Applied Function Interface) MATLAB的應(yīng)用程序接口允許用戶(hù)使用C或FORTRAN語(yǔ)言編寫(xiě)程序與MATLAB連接。MATLAB工具箱(Toolbox)；（表 12）二MATLAB 的安裝：與一般光盤(pán)軟件的安裝相同， 略三MATLAB 的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境(System Developing Environment)1 操作桌面(Operating Desktop)（1）桌面布局：6個(gè)窗口 （圖示、操作演示） *命令窗口 （Commend Window）*工作空間窗口（Workspace）*當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory ）*命令歷史窗口 （ Commend History ）*啟動(dòng)平臺(tái) （Launch Pad）6.x版*幫助窗口（Help）*M文件優(yōu)化器（Profiler）窗口的切換、放大與關(guān)閉。(switching, Amplification, tun-off) View菜單中的desktop layout菜單中提供的6種可選布局：*Default*Command Window*Simple*Short History*Tall History*Five Panel（2）菜單和工具欄；(Menu and toolbar) 操作桌面上有6個(gè)菜單（表13）和帶有9個(gè)快捷按鈕的工具欄組，（圖示、操作演示）（3）改變桌面設(shè)置：(Setting) File 菜單中Preference對(duì)話(huà)框中設(shè)置（圖示、操作演示）2. 命令窗口：(Command window)MATLAB的主要交互窗口。用于輸入MATLAB 命令、函數(shù)、數(shù)組、表達(dá)式等信息，并顯示圖形以外的所有計(jì)算結(jié)果。 例如從鍵盤(pán)輸入矩陣A=1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 按Enter 鍵后屏幕立即顯示結(jié)果A= 1 2 3 4 5 67 8 9命令窗口可作為一個(gè)多功能高級(jí)計(jì)算器，如要計(jì)算18+(5sin/6)/2+cos/6 只須按MATLAB格式要求鍵入；18+5*sin(pi/6)/(2+cos(pi/6)，然后按Enter鍵既可在窗口內(nèi)顯示出計(jì)算結(jié)果：ans= 18.8723公式中的數(shù)據(jù)可任意改動(dòng)并重新計(jì)算。（例）還可在命令窗口輸入最后一次輸入命令的開(kāi)頭字符或字符串，然后用鍵調(diào)出該命令行。MATLAB是標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，可利用菜單中的命令完成對(duì)工作窗口的操作。其命令行功能鍵和快捷鍵與Windows 的一般應(yīng)用程序相似，（表 14）（自學(xué)）3工作空間窗口：(Workspace Window) 用于儲(chǔ)存各種變量和結(jié)果的空間，顯示變量的名稱(chēng)、大小、字節(jié)數(shù)及數(shù)據(jù)類(lèi)型，對(duì)變量進(jìn)行觀(guān)察、編輯、保存和刪除。（圖示、操作演示）。臨時(shí)變量不占空間，為了對(duì)變量的內(nèi)容進(jìn)行觀(guān)察、編輯與修改，可以用三種方法打開(kāi)內(nèi)存數(shù)組編輯器。*雙擊變量名；*選擇該窗口工具欄上的打開(kāi)圖標(biāo)；*鼠標(biāo)指向變量名，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，彈出選擇菜單，然后選項(xiàng)操作。（示例）欲查看工作空間的情況，可以在命令窗口鍵入命令whos（顯示存在工作空間全部變量的名稱(chēng)、大小、數(shù)據(jù)類(lèi)型等信息）或命令who（只顯示變量名）4當(dāng)前目錄瀏覽器：(Current Directory)用于顯示及設(shè)置當(dāng)前工作目錄，同時(shí)顯示當(dāng)前工作目錄下的文件名、文件類(lèi)型及目錄的修改時(shí)間等信息。只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件及函數(shù)可以被運(yùn)行或調(diào)用。（圖示、操作演示）設(shè)置當(dāng)前目錄可以在瀏覽器窗口左上角的輸入欄中直接輸入，或點(diǎn)擊瀏覽器下拉按鈕進(jìn)行選擇。還可用cd命令在命令窗口設(shè)置當(dāng)前目錄，如：cd c:mydir 可將c盤(pán)上的mydir目錄設(shè)為當(dāng)前工作目錄。（5）命令歷史窗口：(Command History)記錄已運(yùn)行過(guò)的MATLAB命令歷史，包括已運(yùn)行過(guò)的命令、函數(shù)、表達(dá)式等信息，可進(jìn)行命令歷史的查找、檢查等工作，也可以在該窗口中進(jìn)行命令復(fù)制與重運(yùn)行。（圖示、操作演示）6啟動(dòng)平臺(tái)：(Launch Pad)幫助用戶(hù)方便地打開(kāi)和調(diào)用MATLAB 的各種程序、函數(shù)和幫助文件。平臺(tái)列出了系統(tǒng)中安裝的所有的MATLAB產(chǎn)品的目錄，可以通過(guò)雙擊來(lái)啟動(dòng)相應(yīng)的選項(xiàng)。7.0版取消了這個(gè)窗口，事實(shí)上Help工具完全具備它的功能。（圖示、操作演示）7.MATLAB 的搜索路徑：(Searching Path)MATLAB定義的一系列文件路徑的組合，缺省狀態(tài)下包括當(dāng)前路徑和已安裝的全部工具箱的路徑。（圖示、操作演示）當(dāng)在命令窗口輸入一個(gè)字符串時(shí)，MATLAB按下列順序開(kāi)始搜索：（1） 在工作空間中搜索是否有以該字符串為變量名的變量，有則返回該變量的值；（2） 搜索是否有同名的MATLAB內(nèi)部函數(shù)，如果有，執(zhí)行該內(nèi)部函數(shù)；（3） 在當(dāng)前目錄中查找與該字符串同名的M文件，如果有，執(zhí)行該文件；（4） 在搜索目錄中查找與該字符串同名的M文件，如果有，執(zhí)行該文件； 如果在搜索目錄中存在多個(gè)同名函數(shù)，則只執(zhí)行搜索路徑中的第一個(gè)函數(shù)，其他函數(shù)不再執(zhí)行。搜索目錄的設(shè)置通過(guò)選擇主菜單Set Path菜單項(xiàng)進(jìn)行。用Add Folder按鈕可以將某一目錄加入搜索路徑，選擇Add with Subfolder按鈕可將選中目錄的子目錄也包括在搜索路徑中。8內(nèi)存數(shù)組編輯器：(Array Editor)提供對(duì)數(shù)值型或字符型二維數(shù)組的顯示和編輯功能，對(duì)其他數(shù)據(jù)類(lèi)型都不能編輯。通過(guò)工作空間窗口打開(kāi)所選的變量時(shí)，該編輯器啟動(dòng)。（圖示、操作演示）9幫助瀏覽器：(Help Browser) （1）幫助瀏覽器：提供方便快捷的幫助信息獲取途徑和圖文并茂的幫助內(nèi)容，MATLAB7.0是通過(guò)勾選Desktop菜單中的Help選項(xiàng)打開(kāi)一個(gè)獨(dú)立的交互式幫助瀏覽器。（2）help 命令：在命令窗口輸入help命令，也是MATLAB尋找在線(xiàn)幫助的一種方便而快捷的方式。（圖示、操作演示）例 1. help (列出主要的幫助主題)HELP topics:matlabgeneral - General purpose commands.matlabops - Operators and special characters.matlablang - Programming language constructs.matlabelmat - Elementary matrices and matrix manipulation.matlabelfun - Elementary math functions.matlabspecfun - Specialized math functions.matlabmatfun - Matrix functions - numerical linear algebra.matlabdatafun - Data analysis and Fourier transforms.matlabaudio - Audio support.matlabpolyfun - Interpolation and polynomials.matlabfunfun - Function functions and ODE solvers.matlabsparfun - Sparse matrices.matlabgraph2d - Two dimensional graphs.matlabgraph3d - Three dimensional graphs.matlabspecgraph - Specialized graphs.例 2. help exp （列出指定主題下的函數(shù)說(shuō)明）EXP Exponential. EXP(X) is the exponential of the elements of X, e to the X. For complex Z=X+i*Y, EXP(Z) = EXP(X)*(COS(Y)+i*SIN(Y). See also LOG, LOG10, EXPM, EXPINT. Overloaded methods help sym/exp.m help fints/exp.m help demtseries/exp.m（3）lookfor 命令：(lookfor commend) 可以根據(jù)用戶(hù)提供的完整或不完整的關(guān)鍵詞，搜索出一組與之相關(guān)的命令或函數(shù)。（圖示、操作演示）例：lookfor integralELLIPKE Complete elliptic integral.EXPINT Exponential integral function.DBLQUAD Numerically evaluate double integral. QUAD Numerically evaluate integral, adaptive Simpson quadrature.QUAD8 Numerically evaluate integral, higher order method.QUADL Numerically evaluate integral, adaptive Lobatto quadrature.COSINT Cosine integral function.SININT Sine integral function.ASSEMA Assembles area integral contributions in a PDE problem.COSINT Cosine integral function.FOURIER Fourier integral transform.IFOURIER Inverse Fourier integral transform.SININT Sine integral function.BLKPIDCON The output of the block is the sum of proportional, integral and（4）模糊查詢(xún)：(fuzzy Inquiry) 用戶(hù)只須輸入命令的前幾個(gè)字母，然后鍵入Tab鍵 MATLAB 就會(huì)列出所有以這個(gè)字母開(kāi)始的命令。（圖示、操作演示）例: 在命令窗口鍵入plot然后按Tab鍵，可得各種以為字頭的命令：plot plotbr plotes plotmap plotperf plottr plot3 plotchar plotfa plotmatrix plotpv plotv plot3m ploteach plotfis plotmf plotscale plotvec plotall plotedit plotfrsp plotnic plotsm plotyy plotbintree plotep plotlr plotnyq plotsom plotbode ploterr plotm plotpc plotstep 四MATLAB的基本操作1 簡(jiǎn)單矩陣的建立(matrix setting)Matrix: A kind of special type of data structure, most function and operation of MATLAB were based on it. It is a set of numbers arranged using a rectangular grid of rows and columns. *Scalar: It is just a single number and it can be considered as a special matrix with one row and one column. *Vector: It is a series of numbers arranged in a row or a column; Also we can refer to the vector as a special matrix with one row or one column. It may be called a row vector or a column vector.MATLAB以矩陣為基本運(yùn)算對(duì)象，標(biāo)量可看作11的矩陣，矢量看作n1或1n的矩陣。輸入方式：(Input Mode)（1）以直接列出元素的形式輸入：(simply initializing matrices by the method to explicitly lists the values )把矩陣元素直接排列到方括號(hào) 中，每行內(nèi)的元素用逗號(hào)或空格分開(kāi)，行與行之間用分號(hào)隔開(kāi)。例： a=1 2 3；2 4 6；8 3 5 或 a=1, 2, 3；2, 4 ,6；8, 3 ,5 大矩陣可分行輸入： a=1 2 32 4 68 3 5（2）. 通過(guò)語(yǔ)句和函數(shù)產(chǎn)生：(Creating a new matrix from a existing matrix throw MATLAB language or functions) 對(duì)于已經(jīng)存在的矩陣，可用函數(shù)或表達(dá)式產(chǎn)生新的矩陣。 例如： 矩陣 a和x已存在，利用 y=sin(x) 和c=a+0.1*(1+a/2) 命令將產(chǎn)生新矩陣y和c。利用內(nèi)部語(yǔ)句和函數(shù)可以快速產(chǎn)生一些特別有用的工具矩陣，如全0 陣，全 1陣，單位陣，隨機(jī)陣等。（3）.在m文件中創(chuàng)建矩陣：(Creating a matrix within the M file)通過(guò)建立MATLAB的M文件可完成矩陣的輸入，如建立B.m的文件，內(nèi)容為：B=3 4 2;1 3 5;6 4 3 或 B=3 4 21 3 56 4 3則在命令窗口中使用B命令語(yǔ)句可以調(diào)用B矩陣。（4） 從外部的數(shù)據(jù)文件中裝入：(Read the Matrix from external data file)利用 load 或 fread 命令可以讀取MATLAB早期版本產(chǎn)生的矩陣，也可讀取有其他應(yīng)用程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（或矩陣）。2 矩陣元素(Element of matrix: Any kind of expression can be used as a matrix element)可以用任何形式的表達(dá)式來(lái)充當(dāng)矩陣元素，如：x=-1.3 sqrt(3) (1+2+3)*4/5將得到矩陣： x= -1.3000 1.7321 4.8000可以定義或修改矩陣中某一元素，如操作： x(5)=abs(x(1) 得一個(gè)新矩陣x= -1.3000 1.7321 4.8000 0 1.3000可以用小矩陣構(gòu)成大矩陣, 如：a=1 2 3;4 5 6;7 8 9; c=a;10,11,12 結(jié)果為:c= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12或 r= 10 11 12 ; c= a;r 可得同樣矩陣 c= 1 2 3 4 5 67 8 9 10 11 12可使用”:”(colon) 從大矩陣中抽取小矩陣, (withdraw a small matrix from a big matrix)如: d=c(1:3,:) 意為抽取一到三行的各列, 結(jié)果為:d= 1 2 3 4 5 67 8 9e=c(:,1:2) 意為抽取一到二列的各行, 結(jié)果為: 1 2 4 5 7 8 10 11 3 語(yǔ)句與變量(Statement and variable)MATLAB 語(yǔ)句的常用格式: 變量=表達(dá)式（;） (variable=expression(;) 或簡(jiǎn)化為: 表達(dá)式（;）表達(dá)式可以由運(yùn)算符(Operator)、特殊字符(special character)、函數(shù)名(function name)、變量名(variable name) 等組成，表達(dá)式的結(jié)果為一矩陣，它賦給左邊的變量。如省略變量名和“=”，則自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)名為ans的變量， 如： 1900/81 結(jié)果為：ans=23.4568 4568并顯示在屏幕上，如語(yǔ)句以分號(hào)結(jié)束，則結(jié)果不顯示，如： p=a*a;只完成運(yùn)算，但不顯示結(jié)果。表達(dá)式較長(zhǎng)時(shí)可利用續(xù)行符“. . .”, 如:s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-. . .1/8+1/9-1/10+1/11-1/12;計(jì)算結(jié)果為: 0.6532注：續(xù)行號(hào)前不應(yīng)是數(shù)字，數(shù)字后應(yīng)為運(yùn)算符、空格或加一個(gè)點(diǎn)號(hào)。4 復(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)矩陣 (Complex and complex matrix)復(fù)數(shù)用特殊字符i或j 表示。i=sqrt(-1), 其值在工作空間顯示為 0+1.0000i. 例： 輸入 z=3+4i 或z=3+4j 結(jié)果一樣。 MATLAB 中復(fù)數(shù)有下面的語(yǔ)句生成辦法：z=a+b*i 或 z=r*exp(i*) 其中r為復(fù)數(shù)的模，為復(fù)數(shù)輻角的弧度數(shù)。復(fù)數(shù)的兩種輸入方法：（1） a=1 2;3 4+i*5 6;7 8（2） a=1+5i 2+6i; 3+7i 4+8i 結(jié)果相同: a = 1.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i 3.0000 + 7.0000i 4.0000 + 8.0000i注：(1) 當(dāng)復(fù)數(shù)的虛部(image)為一個(gè)確定的數(shù)（而不是變量或矩陣）時(shí)，可省略“*”，如1+2*i可寫(xiě)成1+2i, 但a+b*i 不能寫(xiě)成 a+bi, 1 2+3 4*i不能寫(xiě)成 1 2 + 3 4i (2) 當(dāng)復(fù)數(shù)作為矩陣元素時(shí)，復(fù)數(shù)內(nèi)不能留有空格，如 1 +5i, MATLAB中任何矩陣的元素內(nèi)部都不能留有空格，否則會(huì)被當(dāng)作兩個(gè)元素處理而出錯(cuò)。（3） 如在程序設(shè)計(jì)中i 、j 被定義為其他變量則應(yīng)定義另一新的復(fù)數(shù)單位。如 i1。 5. 永久變量：(permanent variable)系統(tǒng)本身在啟動(dòng)時(shí)定義的變量，駐留在工作空間中，它們是： ans: (stores expression value)系統(tǒng)默認(rèn)的變量名eps：(represents floating-point precision)容差變量，定義為0到最近浮點(diǎn)數(shù)的距離。在PC機(jī)上等于2-52，即精確到2.2210-16；pi ：(represents the value ) 圓周率的近似值3.141565358979Inf 或inf: (represents the value )正無(wú)窮大，定義為（1/0）NaN：(represents the value Not-a-Number) 非數(shù)（Not a number）, Inf/Inf或0/0運(yùn)算產(chǎn)生,表示不定值。i, j ： 虛數(shù)單位，定義i=-11/2 , j=-11/26. 數(shù)和算術(shù)表達(dá)式(Number and arithmetic expression)MATLAB采用10進(jìn)制慣例， 表示10 的冪次用符號(hào)e或E：3 -99 0.001 9.456 1.3e-3 4.5E21數(shù)值的相對(duì)精度是eps,即大約保持16位有效數(shù)字。MATLAB的算數(shù)運(yùn)算符號(hào)(Arithmetic Operator)：+ 加 addition , - 減 subtraction , * 乘 multiplication , 左除 left division , / 右除 right division, 冪 exponentiation對(duì)于標(biāo)量，兩種除法運(yùn)算的結(jié)果相同，對(duì)于矩陣兩種除法表示兩種不同的除數(shù)矩陣和被除數(shù)矩陣的關(guān)系。7 數(shù)據(jù)的顯示格式(The display format of number) MATLAB的數(shù)據(jù)顯示格式由format命令來(lái)控制，他只影響結(jié)果在屏幕上的顯示，不影響其計(jì)算與存儲(chǔ)。MATLAB總是以雙精度執(zhí)行所有的運(yùn)算。數(shù)據(jù)的顯示格式（表 16） 有十中數(shù)據(jù)的顯示格式可供選擇： 格 式對(duì)應(yīng)結(jié)果 命令 含義 4/3 1.2345e-6format shortformat longformat short eformat long eformat short gformat long g format hex format +format rat format bank短格式長(zhǎng)格式短格式e方式長(zhǎng)格式e方式短格式g方式長(zhǎng)格式g方式16進(jìn)制格式+格式分?jǐn)?shù)格式銀行格式1.33331.333333333333331.3333e+0001.33333333333333e+0001.33331.333333333333333ff5555555555555+4/31.33 0.00000.000001234500001.2345e-0061.234500000000000e-0061.2345e-0061.234500000000000e-0063eb4b6231abfd271+1/8100450.00 對(duì)于長(zhǎng)短格式，如果矩陣的最大元素比1000大或比0.001小，則輸出時(shí)將自動(dòng)加入比例因子，如：x=12345 0.0009x = 1.0e+004 * 1.2345 0.0000即 x=104*1.2345 0.0000,104為比例因子MATLAB操作桌面的file菜單中打開(kāi)preferences窗口，選擇命令窗口界面，就可以方便地進(jìn)行格式選擇。第二章 MATLAB 的基本數(shù)學(xué)功能Chapter two: fundamental Math function of MATLAB.一 算術(shù)運(yùn)算(Arithmetic Computation)MATLAB 提供的兩種運(yùn)算方式：（1） 普通的數(shù)組運(yùn)算方式：(Array computation) 在數(shù)組中對(duì)應(yīng)元素之間進(jìn)行運(yùn)算；（2） 矩陣運(yùn)算方式：(matrix computations) 將標(biāo)量當(dāng)作11階矩陣，一維數(shù)組當(dāng)作一行或一列的矢量（即1n階或 n1階的矩陣），二維數(shù)組當(dāng)作mn階矩陣，然后按照矩陣的運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算。 *二者輸入形式和書(shū)寫(xiě)方法相同，差別僅在于使用不同的運(yùn)算符號(hào)，執(zhí)行不同的計(jì)算過(guò)程，數(shù)組的運(yùn)算是對(duì)應(yīng)元素之間的運(yùn)算，而矩陣運(yùn)算是根據(jù)矩陣的運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行。 1 加、減運(yùn)算(addition and subtraction)矩陣與數(shù)組的加減運(yùn)算沒(méi)有區(qū)別，運(yùn)算符均為“+”、“-”，運(yùn)算方法相同，但兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象必須是同階矩陣，否則將給出錯(cuò)誤信息。如下例：a=1 2 3;4 5 6;7 8 9;b=1 3 5;a+b運(yùn)行結(jié)果給出錯(cuò)誤信息：? Error using =Matrix dimensions must agree.但標(biāo)量，即11階矩陣可以和其他不同維數(shù)的矩陣進(jìn)行加減運(yùn)算，如：a+5ans = 6 7 89 10