MATLAB入門(1)

MATLAB入門(1) MATLAB簡介參考書 1、參考書 1、MATLAB教程，張志涌等編著 2、科學(xué)計(jì)算引論-基于MATLAB的數(shù)值分析，美的數(shù)值分析，美Shoichiro Nakamura著章第一章Matlab入門1.1引言MATLAB是1984年由美國MathWorks公司的榮譽(yù)產(chǎn)品。 早在20世紀(jì)八十年代中期，MATLAB就曾在我國出現(xiàn)，但真正大規(guī)模流行是九十年代中期以后的事。 現(xiàn)在，就曾在我國出現(xiàn)，但真正大規(guī)模流行是九十年代中期以后的事。 現(xiàn)在，MATLAB已被從事科學(xué)研究、工程計(jì)算的廣大科技工作者、高校師生確認(rèn)為必須掌握的計(jì)算工具，從理論通向?qū)嶋H的橋梁，和最可信賴的科技資源之一。 已被從事科學(xué)研究、工程計(jì)算的廣大科技工作者、高校師生確認(rèn)為必須掌握的計(jì)算工具，從理論通向?qū)嶋H的橋梁，和最可信賴的科技資源之一。 1.2MATLAB的操作桌面和啟動(dòng) 一、MATLAB的啟動(dòng) 二、MATLAB操作桌面簡介 一、MATLAB的啟動(dòng) 二、MATLAB操作桌面簡介八個(gè)常用交互界面1（Cd d） （11）指令窗（d Command Window） （2）歷史指令窗（Command History） （3）當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory） （4）工作空間瀏覽器（Workspace Browser） （5）交互界面分類目錄窗（Lauch Pad） （6）內(nèi)存數(shù)組器（Array Editor） （7）M文件器/調(diào)試器（Editor/Debugger） （8）幫助導(dǎo)航/瀏覽器（Help Navigator/Browser） （2）歷史指令窗（Command History） （3）當(dāng)前目錄瀏覽器（Current Directory） （4）工作空間瀏覽器（Workspace Browser） （5）交互界面分類目錄窗（Lauch Pad） （6）內(nèi)存數(shù)組器（Array Editor） （7）M文件器/調(diào)試器（Editor/Debugger） （8）幫助導(dǎo)航/瀏覽器（Help Navigator/Browser）1.3指令窗簡介二變量與變量名(英文數(shù)字下連符)f2 一、算術(shù)運(yùn)算符+加法，-減法，*乘法，/右除，左除，乘冪注意ab=b/a 二、變量與變量名(英文，數(shù)字，下連符)fe2_a變量名、函數(shù)名是對(duì)字母大小寫敏感的。 變量名的第一個(gè)字母必須是英文字母，最多31個(gè)字符。 變量名、函數(shù)名是對(duì)字母大小寫敏感的。 變量名的第一個(gè)字母必須是英文字母，最多31個(gè)字符。 2.函數(shù)名sin(x),cos(x),abs(x),sqrt(x),log(x),log10(x),exp(x)3.命令名if,else,elseif,end,for,while,1.特殊變量pi，i(j)，eps，inf，NaN(非數(shù)值）nargin（函數(shù)輸入自變量數(shù)）,nargout（函數(shù)輸出自變量數(shù)）【例】（函數(shù)輸出自變量數(shù)）【例】type cond【例】求的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。 (12+2*(7-4)/32ans=223)47(212?【例】簡單矩陣的輸入步驟。 AA=1,2,1;4,5,6;1,8,9AA=121456189A?AA121456189【例】矩陣的分行輸入。 AA=1,2,34,5,67,8,9說明，；續(xù)行號(hào)的作用【例】畫出所表示的三維曲面。 的取值范圍是。 【例】畫出所表示的三維曲面。 的取值范圍是。 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);2222)sin(y xy xz?yx,8,8?mesh(X,Y,Z);colormap(hot)xlabel(x),ylabel(y),zlabel(z) 四、數(shù)據(jù)顯示格式（系統(tǒng)默認(rèn)的數(shù)據(jù)顯示格式是5位）format long,File-Preferences-Command Window-Numeric format 三、指令窗顯示方式缺省顯示方式6.1版View-Desktop Layout-Default7.0版Desktop-Desktop Layout-DefaultFile-Preferences-CommandWindowNumeric format43?33例計(jì)算體積體積r，其中r=2r=2;vol=(4/3)*pi*r3;r=2;vol=(4/3)*pi*r3;Cd:設(shè)置當(dāng)前的工作目錄，clc:清除指令窗中顯示內(nèi)容，clear:清除MATLAB工作空間中保存的變量dir:列出指定目錄下的文件和子目錄清單，edit:打開M文件器Exit，quit關(guān)閉/退出MATLAB 五、指令窗的常用控制命令more使其后的顯示內(nèi)容分頁進(jìn)行type:顯示指定M文件的內(nèi)容，which指出其后文件所在目錄clf:清除圖形窗open:who whos workspace openwhowhosworkspaceopen變量名,open AAsaveload 六、指令窗中指令行的home使光標(biāo)移到當(dāng)前行的首端end使光標(biāo)移到當(dāng)前行的尾端清Esc清除當(dāng)前行的全部內(nèi)容Delete刪除光標(biāo)右邊的字符Backsoace:刪除光標(biāo)左邊的字符【例】指令行操作過程示例。 （【例】指令行操作過程示例。 （1）若用戶想計(jì)算的值，那末用戶應(yīng)依次鍵入以下字符）若用戶想計(jì)算的值，那末用戶應(yīng)依次鍵入以下字符y1=2*sin(0.3*pi)/(1+sqrt (5)y1=0500051)3.0sin(21?y0.5000 （2）通過反復(fù)按鍵盤的箭頭鍵，實(shí)現(xiàn)指令回調(diào)和，進(jìn)行新的計(jì)算。 ）通過反復(fù)按鍵盤的箭頭鍵，實(shí)現(xiàn)指令回調(diào)和，進(jìn)行新的計(jì)算。 y2=2*cos(0.3*pi)/(1+sqrt (5)y2=0.3633 一、歷史指令窗簡介歷史指令行的復(fù)制、粘貼、運(yùn)行(左鍵雙擊)1.4歷史指令窗和實(shí)錄指令diary歷史指令行的復(fù)制、粘貼、運(yùn)行(左鍵雙擊)窗 二、實(shí)錄指令窗diarydiary my_diary diary off注在word下打開M文件有兩種形式腳本M文件，函數(shù)M文件（1式）函數(shù)定義行格式function y=fun(x)functiony1,y2=fun(x,t,a)1.5用M文件開發(fā)程序function=fun(x) (2)H1行%注釋語句，用lookfor只查詢H1行 (3)幫助文本%.，用help查詢顯示 (4)函數(shù)體 (5)注釋語句函數(shù)定義行functionx1,x2=ff(a,b,c)H1%ff.m:this fileis tosolve%algebra equationax2+bx+c=0幫助文本%a,b,c:input arguments%x1,x2:output arguments,as arethe%roots ofequation?例解二次代數(shù)方程ff.mdta=b2-4*a*c;%calculating%discriminants1=-1*b+sqrt(dta);s2=-1*b-sqrt(dta);函數(shù)體%calculation rootsof equationx1=s1/(2*a);x2=s2/(2*a);? 一、Current Directory當(dāng)前目錄瀏覽器簡介1.用戶目錄和當(dāng)前目錄設(shè)置 (1)建立用戶目錄f:ming1.6當(dāng)前目錄瀏覽器和文件管理 （2）應(yīng)把用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄cd f:ming2.借助當(dāng)前目錄設(shè)置）應(yīng)把用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄cd f:ming2.借助當(dāng)前目錄設(shè)置瀏覽器獲取M-文件 二、MATLAB搜索路徑pathtool-Filepathtool-Fileset pathadd folderming確定-savePath(path,f:ming)把f:ming設(shè)置在搜索路徑的尾端Path(f:ming,path)把f:ming設(shè)置在搜索路徑的首端1.7工作空間瀏覽器和數(shù)組器 一、工作空間瀏覽器簡介內(nèi)存變量查閱、顯示、保存和 一、工作空間瀏覽器簡介內(nèi)存變量查閱、顯示、保存和(）(復(fù)制，粘貼，刪除） 二、數(shù)組器和大數(shù)組的輸入 三、數(shù)據(jù)文件的存取 二、數(shù)組器和大數(shù)組的輸入 三、數(shù)據(jù)文件的存取Save filenameload filename【例】數(shù)據(jù)的存取。 （假定內(nèi)存中已經(jīng)存在變量X,Y,Z）（） （1）建立用戶目錄，并使之成為當(dāng)前目錄，保存數(shù)據(jù)mkdir(c:,my_dir);cd c:my_dirsave safX YZdir.saf.mat2清sf Z （2）清空內(nèi)存，從saf.mat向內(nèi)存裝載變量Zclearload safZwhoYour variablesare:Zhelp子目錄名例help polyfunhelp函數(shù)名例help eye1.8交互界面分類目錄窗和幫助系統(tǒng)doc函數(shù)名Demolookfor關(guān)鍵字例help eye1.9數(shù)組的創(chuàng)建和運(yùn)算數(shù)組是指由一組實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)排成的長方陣列，它可以是一維的“行”或“列”，可以是二維的“矩形”，也可以是三維的“若干維矩形的堆疊”，甚至更高的任意數(shù)組是指由一組實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)排成的長方陣列，它可以是一維的“行”或“列”，可以是二維的“矩形”，也可以是三維的“若干維矩形的堆疊”，甚至更高的任意維。 MATLAB精心設(shè)計(jì)數(shù)組和數(shù)組運(yùn)算的目的在于（精心設(shè)計(jì)數(shù)組和數(shù)組運(yùn)算的目的在于 （1）使計(jì)算程序簡單、易讀，使程序指令更接近于教科書上的計(jì)算公式；（）使計(jì)算程序簡單、易讀，使程序指令更接近于教科書上的計(jì)算公式； （2）提高程序的向量化程度，提高計(jì)算效率，節(jié)省計(jì)算機(jī)開銷。 ）提高程序的向量化程度，提高計(jì)算效率，節(jié)省計(jì)算機(jī)開銷。 一、一維數(shù)組變量x1=124,x2=1,2,1,x3=1;2;4?運(yùn)行結(jié)果?x1=124x2=121x1=124x2=1211.直接輸入向量x3=124x3=1242.冒號(hào)創(chuàng)建向量?x1=3.4:6.7,x2=3.4:2:6.7x3=2.6:-0.8:0x1=3.4:6.7,x2=3.4:2:6.7x3=2.6:-0.8:0?運(yùn)算結(jié)果x1=330400044040005504000664000練習(xí)C(1:2:7)=5;C(2:2:7)=1;D=1:2:7；D (8)=11;33.0400044.0400055.0400066.4000x2=3.40005.4000x3=2.60001.80001.00000.2000x2=3.40005.4000x3=2.60001.80001.00000.20003.生成線性等分向量指令x=linspac e(a,b,n)在a,b區(qū)間產(chǎn)生n個(gè)等分點(diǎn)(包括端點(diǎn))?x=linspac e(0,1,5)?結(jié)果?x=?00.25000.50000.75001.0000【例】子數(shù)組的賦值。 rand(state,0)x=rand(1,5)x=0.95010.23110.60680.48600.8913x (3)=0x=0.95010.231100.48600.8913)=x(14)11x=1.00000.231101.00000.8913【例】子數(shù)組的尋訪。 rand(state,0)x=rand(1,5)x=0.95010.23110.60680.48600.8913x (3)ans=0.6068x(125)ans=4.一維數(shù)組的子數(shù)組尋訪、賦值、添加、提取、刪除、大小添加、提取、刪除、大小x=23;x1=9,x,5y=2;3;y1=-1;y;71 (34)0.95010.23110.8913x(1:3)ans=0.95010.23110.6068x(3:end)ans=0.60680.48600.8913x(3:-1:1)ans=0.60680.23110.9501x(find(x0.5)ans=0.95010.60680.89131;y;7w=y1(3:4)z=x1z (3)=length(x1)size(y1)5.向量的運(yùn)算?設(shè)x=x1x2x3;y=y1y2y3;為兩個(gè)三維向量，為兩個(gè)三維向量，a,b為標(biāo)量。 ?向量的數(shù)乘a*x=a*x1a*x2a*x3?向量的平移x+b=x1+b x2+b x3+b?向量和x+y=x1+y1x2+y2x3+y3?向量差x-y=x1-y1x2-y2x3-y3?x/a=x1/a x2/a x3/a向量的數(shù)組運(yùn)算(四則運(yùn)算）?x.*y=x1*y1x2*y2x3*y3?x./y=x1/y1x2/y2x3/y3?x.y=y1/x1y2/x2y3/x3?x.5=x15x25x35?2.x=2x12x22x3?x.y=x1y1x2y2x3y3向量的數(shù)組運(yùn)算（函數(shù)計(jì)算）?Matlab有許多內(nèi)部函數(shù)，可直接作用于向量產(chǎn)生一個(gè)同維的函數(shù)向量。 有許多內(nèi)部函數(shù)，可直接作用于向量產(chǎn)生一個(gè)同維的函數(shù)向量。 ?x=linspac e(0,4*pi,100);（產(chǎn)生100維向量x x）?y=sin(x);(y也自動(dòng)為100維向量)?y y11=sin(x).22;?y2=exp(-x).*sin(x);?觀察結(jié)果 二、二維數(shù)組變量1.直接輸入法創(chuàng)建簡單矩陣。 二、二維數(shù)組變量1.直接輸入法創(chuàng)建簡單矩陣。 ?A=1234;5678;9101112?B=-1.3,sqrt (3);(1+2)*4/5,sin (5);exp (2),6?觀察運(yùn)行結(jié)果2.利用M文件創(chuàng)建和保存數(shù)組組【例】創(chuàng)建和保存數(shù)組AM的的MyMatrix.m文件。 %MyMatrix.m Creationand preservationofmatrix AMAM=101,102,103,104,105,106,107,108,109;.201,202,203,204,205,206,207,208,209;.301,302,303,304,305,306,307,308,309;? (2)二維數(shù)組的整行或整列可以用一個(gè)冒號(hào)表示。 A(1,:)表示A A的第一行A(:,3)表示A A的第三列33.二維數(shù)組元素的標(biāo)識(shí)? (1)數(shù)組元素的標(biāo)識(shí)A(i,j)表示矩陣A A的第i i行行j j列的元素；觀察運(yùn)行結(jié)果C(1,:)=A(3,:);C(2,:)=A(2,:);C(3,:)=A(1,:);C?取出A A的 11、33行和 11、33列的交叉處元素構(gòu)成新矩陣A A11 (3)向量標(biāo)識(shí)方式A(vr,vc)vr=i1,i2,ik、vc=j1,j2,ju分別是含有矩陣分別是含有矩陣A A的行號(hào)和列號(hào)的單調(diào)向量。 )A(vr,vc)是取出矩陣A A的第k i1,i2,ik行與j1,j2,ju列交叉處的元素所構(gòu)成新矩陣。 新矩陣A A11?程序?A=10112;01-123;?30510;23121,?vr=1,3;vc=1,3;?A1=A(vr,vc)?觀察結(jié)果?將A A分為四塊，并把它們賦值到矩陣B B中，觀察運(yùn)行后的結(jié)果。 中，觀察運(yùn)行后的結(jié)果。 ?程序?A11=A(1:2,1:2),A12=A(1:2,3:5),?A21=A(3:4,1:2),A22=A(3:4,3:5)?B=A11A12;A21A22?結(jié)果4.矩陣的修改和提取?修改矩陣A A，將它的第11行變?yōu)?0。 ?程序?A=10112;01-123;?30510;23121?A(1,:)=00000;AA1?刪除上面矩陣A A的第 11、33行。 ?程序?A(1,3,:)=?結(jié)果5.生成特殊矩陣?全11陣?ones(n),ones(m,n),ones(size(A)?全零陣?)zeros(n)，zeros(m,n),zeros(size(A)?常常用于對(duì)某個(gè)矩陣或向量賦00初值?單位陣?eye(n)，eye(m,n)?隨機(jī)陣?rand(m,n)，rand(n)=rand(n,n)用于隨機(jī)模擬，常和用于隨機(jī)模擬，常和rand(seed,k)配合使用。 ?將rand指令運(yùn)行多次，觀察結(jié)果。 ?程序?y1=rand(1,5),y2=rand(1,5),?rand(seed,3),x1=rand(1,5),?rand(seed,3),x2=rand(1,5)?結(jié)果6.矩陣的數(shù)組運(yùn)算+-.*./.?C=A+B,C=A-B?C=A.*B?C=A./B或B.A?C=A.p,C=p.A?C=A./B?for i=1:3for j=1:3?C=s+B C=s*A?C=s./B或B.sc(i,j)=a(i,j)/b(i,j);endend?sin(A)log(A)exp(A)?函數(shù)數(shù)組運(yùn)算規(guī)則的定義f(x),例sin(x)?sin(A).*B7.數(shù)據(jù)的簡單分析?1.當(dāng)數(shù)據(jù)為行向量或列向量時(shí)，函數(shù)對(duì)整個(gè)向量進(jìn)行計(jì)算當(dāng)數(shù)據(jù)為行向量或列向量時(shí)，函數(shù)對(duì)整個(gè)向量進(jìn)行計(jì)算.?2.當(dāng)數(shù)據(jù)為矩陣時(shí)，命令對(duì)列進(jìn)行計(jì)算，即把每一列數(shù)據(jù)當(dāng)成同一變量的不同觀察值。 當(dāng)數(shù)據(jù)為矩陣時(shí)，命令對(duì)列進(jìn)行計(jì)算，即把每一列數(shù)據(jù)當(dāng)成同一變量的不同觀察值。 ?(max(求最大)、(min(求最小)、(mean(求平)()()均值)、(sum(求和)、(std(求標(biāo)準(zhǔn)差)、(c umsum(求累積和)、(median(求中值)、diff(差分)、sort(升序排列)、sortrows(行升序排列行升序排列)等等。 ?max(求最大)?x=1352;m=max(x),s,i=max(x)?A=1234;2361;3712;8123;?t,j=max(A(2:4,2:4)m=max(A),s,i=max(A),?觀察生成一個(gè)3366的隨機(jī)數(shù)矩陣，并將其各列排序、求各列的最大值與各列元素之和。 的隨機(jī)數(shù)矩陣，并將其各列排序、求各列的最大值與各列元素之和。 ?程序?rand(seed,1);A=rand(3,6),?Asort=sort(A),Amax=max(A),m=Asum sum(A)?結(jié)果 一、關(guān)系運(yùn)算符=關(guān)系運(yùn)算比較兩個(gè)數(shù)值關(guān)系成立時(shí)結(jié)果為關(guān)系運(yùn)算比較兩個(gè)數(shù)值關(guān)系成立時(shí)結(jié)果為1（表示真），否則為0（表示假）。 1.10關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算【例】關(guān)系運(yùn)算示例。 A=1:9,B=10-A,r0=(A5)L2=(A3)&(A3or g3or g3|g3|g0,a=6;end例if(a=2|b=3)&c4),g=1;endif(a=2|b=3)&c4),g=1;end0,0;if xy?000111xy xxx?例計(jì)算分段函數(shù);0&1,;1;yelse if x xyxelseyend?4.switch語句多分支選擇語句switch表達(dá)式例case value1語句1case value2語句function y=funa(a)m,n=size(a);if m=n&det(a)=0,k=1;else k=2;endswitch kcase1for i=1:n語句2otherwise語句nendfor i1:nak=a(1:i,1:i);dak=det(ak);y(i)=dak;endcase2y=rank(a);otherwisedisp(singular matrix)end1.for循環(huán)參數(shù)=初值步長終值語句初值步長終值語句end步長為1時(shí)可省略1.12循環(huán)結(jié)構(gòu)for/end和while/end例生成Hilbert矩陣for i=1:3for j=1:4a(i,j)=1/(i+j-1);endendformat ratfor i=3:-1:1for j=4:-1:1a(i,j)=1/(i+j-1);endendformat rat例for x=-xx6y=x2-5*x-3end例c=0;x=-xx680690for i=1:length(x)if x(i)=10000a(i),break;end;end,ians=10946i=21 （4）input等待鍵盤輸入R=input(How manyapples)How manyapples2R= （2）return語句中斷函數(shù)的執(zhí)行 （3）pause語句等待用戶反應(yīng)命令pause(n)R2 （5）keyboard請(qǐng)求鍵盤輸入命令 （6）記錄程序運(yùn)行時(shí)間cputime,tic,toc,etimea=rand(100,100);b=rand(100,1);tic,x=ab;toc例r=0;while r10r=input(type radiu