MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)新版

1、MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)一 基本操作和簡(jiǎn)單語(yǔ)句輸入 一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 計(jì)算機(jī) MATLAB軟件 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟悉MATLAB的命令窗口。 2掌握MATLAB的一些基本操作，能夠進(jìn)行一般的數(shù)值計(jì)算。 3實(shí)現(xiàn)語(yǔ)句的重調(diào)和修改。 三、預(yù)備知識(shí) 1MATLAB的窗口組成 MATLAB主窗口中，層疊平鋪了Command window（命令窗口），Launch pad（發(fā)射臺(tái)），Workspace（工作空間），Command history（命令歷史記錄），Current directory（當(dāng)前目錄）等子窗口。其中Command window窗口是MATLAB界面中重要組成部

2、分，利用這個(gè)窗口可以和MATLAB交互操作，即對(duì)輸入數(shù)據(jù)或命令進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；Launch pad窗口中啟動(dòng)某個(gè)工具箱的應(yīng)用程序；Workspace窗口記錄工作空間；Command history窗口主要記錄已執(zhí)行過(guò)的命令，Current directory記錄當(dāng)前目錄。 2命令窗口菜單欄 單擊菜單欄上的“File”選項(xiàng)，就會(huì)彈出一個(gè)下拉菜單。 “New”：?jiǎn)螕簟癗ew”選項(xiàng)，你會(huì)看到一個(gè)包含三項(xiàng)內(nèi)容的右拉式子菜單。單擊“M-file”，就會(huì)打開(kāi)指定的編輯器，并且隨之產(chǎn)生一個(gè)空白的M文件。M文件是包含MATLAB源代碼的文本文件。MATLAB自帶了大量M文件，當(dāng)然你也可以在空白M文件中編制自己

3、想要的源代碼文件，這在MATLAB數(shù)值計(jì)算中是一項(xiàng)很重要的功能。 “Open”：?jiǎn)螕簟癘pen”選項(xiàng)，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，要求你輸入想要打開(kāi)的文件，可以是M或Fig文件，也可以是其他類型的有效文件。 1 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) “Open Selection”：通常情況下這個(gè)選項(xiàng)呈現(xiàn)灰色，只有你在命令窗口的編輯區(qū)內(nèi)選中一個(gè)M 文件時(shí)，才變成可用。單擊此選項(xiàng)將會(huì)用特定編輯器打開(kāi)被選中的M文件。 “Run Script”：?jiǎn)螕簟癛un Script”選項(xiàng)，在對(duì)話框內(nèi)輸入或選中可執(zhí)行的目標(biāo)文件，單擊“OK”，MATLAB將會(huì)執(zhí)行被選中的目標(biāo)文件。 “Save Workspace As”：

4、單擊“Save Workspace As”選項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框里填入一個(gè)文件名，就會(huì)把當(dāng)前工作空間里的變量以“.Mat”形式存儲(chǔ)起來(lái)。你可以自己設(shè)置存儲(chǔ)路徑，文件名就是剛才填入的那一個(gè)名字。 “Set Path”：?jiǎn)螕簟癝et Path”選項(xiàng)，就會(huì)彈出MATLAB的路徑瀏覽器，可以在彈出的路徑瀏覽器中更改MATLAB的搜索路徑。（在利用MATLAB進(jìn)行數(shù)值計(jì)算過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)路徑設(shè)置問(wèn)題，這時(shí)就需要打開(kāi)“Set Path”，然后按照文件的存儲(chǔ)位置對(duì)將要調(diào)用文件的搜索路徑進(jìn)行更改。）“Path”窗口里顯示了MATLAB的兩個(gè)系統(tǒng)默認(rèn)路徑“Toolbox”和“Work”。用鼠標(biāo)雙擊“Path”窗

5、口列表里的任意一個(gè)分項(xiàng)，右邊的“File in general”就會(huì)給出該分項(xiàng)所包含文件的信息。 “Preferences”：?jiǎn)螕簟癙references”選項(xiàng)，打開(kāi)命令窗口的顯示格式選項(xiàng)卡，通過(guò)對(duì)選修卡的設(shè)置，可以改變命令編輯區(qū)的格式。 “Print Setup”：“Print Setup”選項(xiàng)在未安裝打印機(jī)前呈灰色， “Print”：“Print”選項(xiàng)在未安裝打印機(jī)前呈灰色，安裝打印機(jī)后，單擊此項(xiàng)，即可進(jìn)行打印。 “Exit MATLAB”：?jiǎn)螕簟癊xit MATLAB”或者使用快捷鍵【ctrl+Q】，將退出MATLAB。 3 命令窗編輯功能 表1 命令窗編輯功能 按鍵操作 作用 按鍵操作

6、 作用 Ctrl+P 調(diào)出前一行 Home Ctrl+A 光標(biāo)移動(dòng)到行首 Ctrl+N 調(diào)出后一行 End Ctrl+E 光標(biāo)移動(dòng)到行尾 Ctrl+B 光標(biāo)前移一個(gè)字符 Esc Ctrl+U 清除一行 Ctrl+F 光標(biāo)后移一個(gè)字符Del Ctrl+D 清除光標(biāo)后的字符 Ctrl+ Ctrl+R 光標(biāo)前移一個(gè)字 Backspace Ctrl+H 清除光標(biāo)前的字符 Ctrl+Ctrl+L 光標(biāo)后移一個(gè)字 Ctrl+K 刪除到行尾 2 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) Command window窗口的設(shè)置 4在MATLAB主窗口選擇file/preference命令可以在打開(kāi)的prefere

7、nce對(duì)話框中設(shè)置MATLAB的工作環(huán)境參數(shù)。選擇command window選項(xiàng)，則可以設(shè)置command window窗口的參數(shù)。 text display選項(xiàng)組 該選項(xiàng)組用來(lái)設(shè)置command window窗口的文本顯示格式。 numeric format 該下拉列表框用來(lái)設(shè)置command window窗口的數(shù)值顯示格式，顯示格式有short（5位定點(diǎn)表示）、short E（5位浮點(diǎn)表示）、short G（系統(tǒng)選擇short和short E中最好的表示）、long（15位定點(diǎn)表示）、long E（15位浮點(diǎn)表示）、long G（系統(tǒng)選擇long和long E中最好的表示）、bank（用

8、元、角、分定點(diǎn)表示）、+（僅顯示數(shù)值的符號(hào)）、ration（近似的有理數(shù)表示）、hex（十六進(jìn)制表示）。 盡管MATLAB計(jì)算中所有的量為雙字長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)，但為了方便顯示卻遵循下面的規(guī)則，在默認(rèn)情況下，當(dāng)結(jié)果為整數(shù)時(shí)，MATLAB將它作為整數(shù)顯示，當(dāng)結(jié)果為實(shí)數(shù)時(shí)，MATLAB以小數(shù)點(diǎn)后4位的精度近似顯示，如果結(jié)果中的有效數(shù)字超出了這一范圍，MATLAB以科學(xué)計(jì)數(shù)法顯示結(jié)果，除可以用菜單方式來(lái)改變輸出顯示格式以外，MATLAB還可以使用format命令來(lái)改變顯示格式，調(diào)用格式為：format 控制參數(shù) 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1啟動(dòng)MATLAB 2觀察MATLAB窗口的各個(gè)組成部分 了解菜單欄各菜單項(xiàng)的

9、功能，用鼠標(biāo)打開(kāi)MATLAB的各個(gè)菜單，在狀態(tài)欄里顯示當(dāng)前鼠標(biāo)所指的菜單項(xiàng)的含義。 用鼠標(biāo)指向常用工具欄的每個(gè)工具按鈕，了解各工具按鈕的含義。 3命令窗口的打開(kāi)和關(guān)閉 查看菜單窗口中有哪些菜單命令。 在命令窗口中輸入命令a=3；b=4；y=a*b+a/b，然后回車，查看命令顯示結(jié)果。 利用MATLAB中編輯命令行時(shí)常用的按鍵功能，調(diào)出上一個(gè)語(yǔ)句， 3 TLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)MA word，并把運(yùn)行結(jié)果復(fù)制到對(duì)它進(jìn)行修改（如把分號(hào)改成逗號(hào)，看運(yùn)行結(jié)果） 中保存。 關(guān)閉命令窗口。 打開(kāi)命令窗口。 幫助4使用MATLAB 的幫助系統(tǒng)，通過(guò)幫助系統(tǒng)了解有關(guān)內(nèi)容。熟悉MATLAB的演示窗，通過(guò)

10、演示窗，MATLAB在命令窗中輸入demo，將出現(xiàn)5 的功能進(jìn)行一次瀏覽。對(duì)MATLAB 五、練習(xí) 的演示實(shí)例。MATLABstateflow1調(diào)出1233),x=2,x=3時(shí)的值。/ -5(2計(jì)算y=+)980.?(x)x(?1.25xx x29? cos60計(jì)算-322C 4已知：a=3,A=4,b=-1,c=a+A-2B,C=a+B+2c,B=求：ab?zzi 21?zi1?2?z1?3iz ，求，5. 復(fù)數(shù)，e2z?6 213z3實(shí)驗(yàn)二 矩陣和數(shù)組的操作 一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 同實(shí)驗(yàn)一 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握矩陣和數(shù)組的一般操作，包括創(chuàng)建、保存、修改和調(diào)用等。 2學(xué)習(xí)矩陣和數(shù)組的加減運(yùn)算與乘法。

11、 3掌握對(duì)數(shù)組中元素的尋訪與賦值，會(huì)對(duì)數(shù)組進(jìn)行一般的操作。 三、預(yù)備知識(shí) 1常用的產(chǎn)生特殊矩陣的函數(shù) ?eye(m,n) 單位陣 4 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) ?rand（m,n) 隨機(jī)矩陣 ?randn(m,n) 正態(tài)分布的隨機(jī)矩陣 ?zeros(m,n) 零矩陣 ?ones(m,n) 全部元素都為1的矩陣 ?compan(A) 矩陣A的伴隨矩陣 ?bankel(m,n) n維Hankel矩陣 ?invhilb(n) n維逆Hilbert矩陣 ?magic(n) n維Magic矩陣 ?toeplitz(m,n) Toeplitz矩陣 ?wilkinson(n) n維Wilkins

12、on特征值測(cè)試矩陣 ?handamard(n) n維Handamard矩陣 ?hilb(n) n維Hilbert矩陣 ?kron(A,B) Kronecker張量積 ?pascal(n) n維Pascal矩陣 ?vander(A) 由矩陣A產(chǎn)生Vandermonde矩陣 2通過(guò)矩陣的結(jié)構(gòu)變換，獲得新矩陣 矩陣結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生新矩陣2 表L=tril(A) 較精確的函數(shù)圖形 fplot 實(shí)心圖 fill 羽狀圖 feather 矢量圖 compass 0.5L主對(duì)角線及以下元素取矩陣A 的元素，其余為0 L=tril(A,k) 二維圖形函數(shù)L及第k條對(duì)角線及以下元素取矩陣A的元素，其余為0 說(shuō)明 U

13、=triu(A) bar U主對(duì)角線及以上的元素取矩陣A的元素，其余為0 直方圖 U=triu(A,k) U第k條對(duì)角線及以上的元素取矩陣A的元素，其余為0 B=rot90(A) errorbar 矩陣A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90得到B 給圖形加上誤差范圍 B=rot90(A,k) stem A B 矩陣A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)k*90得到B 柄圖（又稱針狀圖） AB xor(A,B) A B AB=fliplr(A) polar 矩陣A左右翻轉(zhuǎn)得到B 極坐標(biāo)圖 B=flipud(A) 矩陣A上下翻轉(zhuǎn)得到B B=reshape(A,m,n) hist rose stairs 將矩陣A的元素重新排列，得到m*n的新矩陣

14、（m*n就等于A的行列式之積。若A為3*4，則m，n可為2，6或4，3等 頻數(shù)累計(jì)柱狀圖 極坐標(biāo)累計(jì)圖 階梯圖 數(shù)組（矩陣）操作 3對(duì)數(shù)組或矩陣的基本操作有插入、重新排列、提取、按列拉長(zhǎng)、置空（去掉某行或某列）、置零、用單信下標(biāo)操作一個(gè)矩陣，用邏輯數(shù)組操作一個(gè)矩陣、按指定條件求子數(shù)組，求數(shù)組的規(guī)模等，下面一一舉例說(shuō)明（對(duì)數(shù)組和矩陣不加區(qū)別）。 X=4:6 x=4 5 6 插入 通過(guò)對(duì)x進(jìn)行插入運(yùn)算創(chuàng)建矩陣A 5 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) A=x-3;x;x+3 A=1 2 3 4 5 6 7 8 9 重新排列 以逆序重排A的各行形成矩陣B B=A(3:-1:1,1:3) B=7 8

15、 9 4 5 6 1 2 3 提取 提取A的前兩行的后兩列形成矩陣C C=A(1:2,2:3) C=2 3 5 6 按列拉長(zhǎng) 對(duì)C按列拉長(zhǎng)形成矩陣D D=C(:) D=2 5 3 6 置空 刪除B的第2 列 B(:,2)= B=7 9 4 6 1 3 置零 將矩陣B的第2行第2列的元素置為1 B2,2=0 B=7 9 4 0 1 3 用單個(gè)下標(biāo)操作一個(gè)矩陣 MATLAB對(duì)矩陣中的元素賦予一個(gè)序號(hào)，序號(hào)值按列從第1列第1行到第1列第2行到第2列第1行到第2列第2行，直至最后一列最后一行的順序計(jì)數(shù)。 B(3) ans=1 B(5) ans=0 B(2:4) ans=4 1 9 用邏輯數(shù)組操作一個(gè)矩

16、陣 x=-4:4 x=-4 3 2 1 0 1 2 3 4 6 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) %判斷數(shù)組中的元素的絕對(duì)值大于3的情況，絕對(duì)值大于3的元素置為1，否則為0。 abs(x)3 ans=1 0 0 0 0 0 0 0 1 對(duì)矩陣可進(jìn)行同樣操作： A=1,2,3;4,5,6;7,8,9 A=1 2 3 4 5 6 7 8 9 abs(A)3 ans=0 0 0 1 1 1 1 1 1 按指定條件求子數(shù)組 首先由條件表達(dá)式生成一個(gè)邏輯數(shù)組，然后使用系統(tǒng)提供的函數(shù)即可，函數(shù)在已知數(shù)組中按邏輯數(shù)組的元素值查找所需的元素下標(biāo)。 a=abs(x)2 a=1 1 0 0 0 0 0 1 1

17、 b=find(a) b=1 2 8 9 y=x(b) y=-4 3 3 4 函數(shù)find也可用于矩陣。 A=1:3;4:6;7:9 A=1 2 3 4 5 6 7 8 9 B=A4 B=0 0 0 0 1 1 1 1 1 r,s=find(B) r=3 s=1 2 2 3 2 2 3 3 3 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1用三種方法創(chuàng)建一個(gè)33矩陣，然后利用矩陣編輯器，將其擴(kuò)充為45矩陣，并保存，試著調(diào)用它。 7 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 直接輸入法 如在命令區(qū)輸入A=3,2,1;4,5,6;7,8,9。 直接利用MATLAB提供的函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)33矩陣 如在命令區(qū)輸入rand(3,3)即

18、得到一個(gè)33的隨機(jī)矩陣。 利用MATLAB提供的“Matrix Editor”完成輸入 步驟1 在命令區(qū)輸入A=1。 步驟2 用鼠標(biāo)單擊工具欄的工作區(qū)瀏覽器，MATLAB彈出變量瀏覽器，選中變量A，鼠標(biāo)左鍵雙擊A，打開(kāi)矩陣編輯器。 步驟3 在左下腳的兩個(gè)文本框中分別輸入希望得到的矩陣的行數(shù)和列數(shù)：3行3列，即得到一個(gè)33矩陣。 步驟4 要將上面矩陣改為一個(gè)45矩陣，只需改變矩陣的行數(shù)和列數(shù)即可。如將3行3列改為4行5列，即可得到一個(gè)45矩陣。若想修改其中的元素，只需用鼠標(biāo)選中表格中我們想要修改的元素，將原來(lái)的元素修改為我需要的值。 步驟5 要命令區(qū)輸入save data A(data為我們給變

19、量文件起的名稱，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)沿設(shè)定好的路徑以“.mat”格式存儲(chǔ)文件)，即可保存上面例子中創(chuàng)建的矩陣A。 步驟6 在命令區(qū)輸入load data即可把保存在文件中的矩陣讀到MATLAB的工作區(qū)的內(nèi)存中來(lái)。 2建立一個(gè)等差數(shù)列，然后由它產(chǎn)生一個(gè)對(duì)角陣。 步驟1 在命令區(qū)輸入a=linspace(0,1.5,5)產(chǎn)生一個(gè)等差數(shù)列。 步驟2 在命令區(qū)輸入B=diag(a)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)角陣。 3利用MATLAB的函數(shù)inv(A)求方陣A的逆矩陣。 步驟1 在命令區(qū)輸入A=1,2;5,6得到一個(gè)22的方陣。 步驟2 再輸入B=inv(A)求出A 的逆矩陣。 五、練習(xí) 1創(chuàng)建一個(gè)55矩陣，提取主對(duì)角線以上的部

20、分。 2A=rand(3)，B=magic(3)，C=rand(3,4)，計(jì)算ABC 3創(chuàng)建一個(gè)33矩陣，并求其轉(zhuǎn)置，逆矩陣。 4用兩種方法求Ax=b的解（A為4階隨機(jī)矩陣，b為4階列向量）。 3A。A，計(jì)算 階隨機(jī)矩陣5創(chuàng)建一個(gè)4 8 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 6求100-999之間能被21整除的數(shù)的個(gè)數(shù)。 （提示：先利用冒號(hào)表達(dá)式，再利用find和length函數(shù)。） 7設(shè)有矩陣A和B 123453016?10917789?66? ?BA?415?01112131423?2016970171819?112423425132122?1 求它們的乘積C=AB。 2 將矩陣C的右下角

21、32子矩陣賦給D。 8. 求解下列方程組 3?2x?5x?0 1 3x?11x?2x?8?312?x?x?2x?4 2 ?312?x?x?x?3?123?時(shí)的解。 y(0)=0當(dāng) 9. 求微分方程、 100)y?(t)?2yt()?2y?y實(shí)驗(yàn)三 MATLAB繪圖 一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 同上 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握MATLAB的基本繪圖命令。 2掌握運(yùn)用MATLAB繪制一維、二維、三維圖形的方法。 3給圖形加以修飾。 三、預(yù)備知識(shí) 1基本繪圖命令plot plot繪圖命令一共有三種形式： plot(y)是plot命令中最為簡(jiǎn)單的形式，當(dāng)y為向量時(shí)，以y的元素為縱坐標(biāo)，元素相應(yīng)的序列號(hào)為橫坐標(biāo)，繪制出連線

22、；若y為實(shí)矩陣，則按 9 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 照列繪出每列元素和其序列號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，曲線數(shù)等于矩陣的列數(shù)；當(dāng)y為復(fù)矩陣時(shí)，則按列以每列元素的實(shí)部為橫坐標(biāo)，以虛部為縱坐標(biāo)，繪出曲線，曲線數(shù)等于列數(shù)。 plot(x,y,linspec)其中l(wèi)inspec是可選的，用它來(lái)說(shuō)明線型。 當(dāng)x和y為同維向量時(shí)，以x為橫坐標(biāo)，y為縱坐標(biāo)繪制曲線；當(dāng)x是向量，y是每行元素?cái)?shù)目和x維數(shù)相同的矩陣時(shí)，將繪出以x為橫坐標(biāo)，以y中每行元素為縱坐標(biāo)的多條曲線，曲線數(shù)等于矩陣行數(shù)；當(dāng)x為矩陣，y為相應(yīng)向量時(shí)，使用該命令也能繪出相應(yīng)圖形。 plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3) 能夠繪制多條曲線，

23、每條曲線分別以x和y為橫縱坐標(biāo)，各條曲線互不影響。 2線型和顏色 MATLAB可以對(duì)線型和顏色進(jìn)行設(shè)定，線型和顏色種類如下： 線：實(shí)線 ：點(diǎn)線 .虛點(diǎn)線 折線 點(diǎn)：.圓點(diǎn) +加號(hào) *星號(hào) x x型 o 空心小圓 顏色：y 黃 r 紅 g 綠 b 藍(lán) w 白 k 黑 m 紫 c 青 3特殊的二維圖形函數(shù) 維繪圖函數(shù)25 特殊表 向量場(chǎng)圖（又稱二維箭頭圖）quiver 10 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 1 直方圖 在實(shí)際中，常會(huì)遇到離散數(shù)據(jù)，當(dāng)需要比較數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)在總量中的比例時(shí)，直方圖就是一種理想的選擇，但要注意該方法適用于數(shù)據(jù)較少的情況。直方圖的繪圖函數(shù)有以下兩種基本形式。 bar

24、(x,y) 繪制m*n矩陣的直方圖。其中y為m*n矩陣或向量，x必須單向遞增。 bar(y) 繪制y向量的直方圖，x向量默認(rèn)為x=1:m close all; %關(guān)閉所有的圖形視窗。 x=1:10; y=rand(size(x); bar(x,y); %繪制直方圖。 1 0.50 10975681234Bar()函數(shù)還有barh()和errorbar()兩種形式，barh()用來(lái)繪制水平方向的直方圖，其參數(shù)與bar()相同，當(dāng)知道資料的誤差值時(shí)，可用errorbar()繪制出誤差范圍，其一般語(yǔ)法形式為：errorbar(x,y,l,u)其中x,y是其繪制曲線的坐標(biāo)，l,u是曲線誤差的最小值和最

25、大值，制圖時(shí)，l向量在曲線下方，u向量在曲線上方。 或用errorbar(x,y,e)繪制誤差范圍是y-e,y+e的誤差直方圖。 下面看一個(gè)例子。 x=linspace(0,2,20)*pi y=sin(x) e=std(y)*ones(size(x); %設(shè)置誤差為原始數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。 errorbar(x,y,e); %繪制以標(biāo)準(zhǔn)差為誤差范圍的誤差直方圖。 11 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 2 10-1-28624-20 2 柄圖 柄圖又稱火柴桿圖或針狀圖，主要用來(lái)繪制數(shù)位信號(hào)。該圖把每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)畫(huà)成一條直線，在直線未端用點(diǎn)表示數(shù)據(jù)，所以形象地稱作火柴桿圖或針狀圖（大頭針）。 繪制此

26、圖形的函數(shù)為stem()函數(shù)，常用格式如下： stem(y) 向量y的值作為柄的長(zhǎng)度從x軸延伸，x值自動(dòng)產(chǎn)生，當(dāng)y為矩陣時(shí)，每一行的值在同一個(gè)柄上生成。 stem(x,y) 繪制x對(duì)y的列向量的柄圖。x和y可以是同樣大小的向量或矩陣，當(dāng)x為行或列向量時(shí)，y行數(shù)必須與x的長(zhǎng)度相同。 stem(,fill) fill 參數(shù)確定是否填充柄的頭部 stem(,linespec) linespec確定柄圖線的屬性，如線型，顏色及標(biāo)記等。 下面是繪制柄圖的一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。 x=linspace(0,10,50); y=sin(x).*exp(-x/3); stem(x,y); %繪制柄圖 1 0.50-0

27、.51082460 階梯圖3 12 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 和柄圖類似，stairs()函數(shù)也常用來(lái)繪制橫坐標(biāo)是時(shí)間序列的數(shù)位信號(hào)，又稱階梯圖。不同的是stairs()函數(shù)繪制出的階梯圖其相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)間不用直線連接，而是相鄰兩點(diǎn)間的值全取起點(diǎn)數(shù)據(jù)的值，該函數(shù)的常用語(yǔ)法格式與stem()函數(shù)類似的有： stairs(y) stairs(x,y) stairs(,linespec) 變量的含義與stem()函數(shù)類似。 Stairs()函數(shù)畫(huà)出階梯圖例子如下所示： x=linspace(0,10,50); y=sin(x).*exp(-x/3); stairs(x,y); %繪制函數(shù)y的

28、階梯圖 title(stair函數(shù)) stair函函1 0.50-0.50246810 4 餅圖 餅圖與直方圖的功能類似，都表示資料中某個(gè)分量在總量中所占的比例，它的基本命令格式為： pie(x) 繪制向量x的餅圖，x中的值被x/sum(x)規(guī)范化以確定餅圖中每一片的大小。如果sum(x)1，則只畫(huà)出餅圖的一部分。 pie(x,explode) 用來(lái)從x的餅圖中去掉explode向量表示的片，explode必須與x大小相同。explode向量被置1的分量對(duì)應(yīng)片與此餅圖分開(kāi)。 pie(x,label) 用來(lái)標(biāo)注餅圖中片的名稱。 下面是一個(gè)用函數(shù)繪制餅圖的例子。 x=11.4,23.5,35.4,

29、15.6; %某工廠4個(gè)季度的生產(chǎn)量。 13 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) explode=zeros(size(x); %生成零向量。 c,offset=min(x); %c=1,求最小值的下標(biāo)offset,c=1。 explode(offset)=1; %指定占比例最小的一塊和整個(gè)餅分離。 pie(x,explode); %繪制有分離的餅圖。 13%18% 27%41% 5 頻數(shù)累計(jì)柱狀圖 頻數(shù)累計(jì)柱狀圖主要用于在笛卡爾坐標(biāo)系中統(tǒng)計(jì)在一定范圍內(nèi)數(shù)據(jù)的頻數(shù)，并用柱狀圖表示出來(lái)，可用大量的資料顯示其分布情況和統(tǒng)計(jì)特性。函數(shù)hist()的常用語(yǔ)法格式為： n=hist(y) 把y向量中的

30、數(shù)據(jù)等劃分為10個(gè)區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后畫(huà)出10個(gè)柱形。如果y為矩陣，則按列計(jì)算。 n=hist(y,x) 其中y為要統(tǒng)計(jì)的。當(dāng)x為標(biāo)量時(shí)，x指定了統(tǒng)計(jì)的區(qū)間數(shù)；當(dāng)x為向量時(shí)，以該向量中各元素為中心進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，區(qū)間數(shù)等于x向量的長(zhǎng)度。 n=hist(y,n) 其中n為要繪出的柱形數(shù)。 下面是柱形圖的一個(gè)例子。 x=randn(5000,1); %產(chǎn)生5000個(gè)m=0,s=1，的高斯亂數(shù) hist(x,20); 代表長(zhǎng)條的個(gè)數(shù)。 800 6004002000-4-2024 14 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 6極坐標(biāo)圖 極坐標(biāo)圖在工程計(jì)算中應(yīng)用十分廣泛，MATLAB用polar()函數(shù)繪制極坐

31、標(biāo)圖，函數(shù)的常用語(yǔ)法格式為： polar(theta,rho) 用角度theta對(duì)極半徑rho作圖。其中theta必須用弧度表示，如用角度需先轉(zhuǎn)換。 polar(theta,rho,s) theta與rho同前，s為曲線使用的線型。 應(yīng)用如下，得到的結(jié)果如圖所示。 theta=linspace(0,2*pi); r=cos(4*theta); polar(theta,r); title(極坐標(biāo)圖) 函函函函 19012060 0.8 0.630150 0.4 0.21800330210300240270 另外，還可以用rose()函數(shù)在極坐標(biāo)系中繪制頻數(shù)累計(jì)柱狀圖角度直方圖（又稱玫瑰圖）。ro

32、se和hist很接近，只不過(guò)是將數(shù)據(jù)大小視為角度，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)視為距離，并用極坐標(biāo)繪制表示。該函數(shù)的常用語(yǔ)法格式為： rose(theta) 用相角theta繪制角度直方圖 rose(theta,nbins) 其中nbins是一個(gè)整數(shù)，把0-2分成等份，默認(rèn)值為20。 rose(theta,x) 其中x是一個(gè)向量，用theta對(duì)向量x作圖。 接下來(lái)繪制離散隨機(jī)序列的角度直方圖。 x=randn(1000,1); rose(x); title(隨機(jī)序列的角度直方圖) 運(yùn)行后的結(jié)果如圖所示。 15 TLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)MA 函函函函函函函函函函 1509012060 10015030 50

33、1800330210300240270 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1創(chuàng)建一個(gè)55魔方矩陣，并畫(huà)出表示這個(gè)矩陣的圖形。 在命令區(qū)輸入：A=magic(5); plot(A) 2在同一坐標(biāo)軸里繪出y=sin(x)，z=cos(x)兩條曲線。 在命令區(qū)輸入：x=linspace(0,2*pi,50); y=sin(x); plot(x,y) hold on z=cos(x); plot(x,z) hold off 16 TLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)MA 1xy=在這曲線上加入相同區(qū)間里的）。（-5，5）3.畫(huà)出y=x2的曲線（x3的曲線，并且要求采用綠色折線標(biāo)識(shí)。 在命令區(qū)輸入；x=linspace(

34、-5,5,100); y=x.2; plot(x,y) hold on z=x.(1/3); plot(x,z,g-) hold off ，y3=cinh(x)，y2=cosx，y1=sinx不同坐標(biāo)系里分別繪出在同一窗口，4 個(gè)圖形。y4=cosh(x)4x=linspace(0,2*pi,30); 在命令區(qū)輸入：subplot(2,2,1);plot(x,sin(x); subplot(2,2,2);plot(x,cos(x); subplot(2,2,3);plot(x,sinh(x); 17 語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)MATLAB subplot(2,2,4);plot(x,cosh(x

35、); z=p。x=cosp，y=sinp，5繪制一個(gè)三維曲線p=0:pi/10:20*pi; 在命令區(qū)輸入：x=cos(p);y=sin(p);z=p; plot3(x,y,z) 五、練習(xí) y=cosx的曲線。，15）上的函數(shù)1畫(huà)出橫坐標(biāo)在（-151? y=|(n-6)|，并加入網(wǎng)格。2用圖形表示離散函數(shù) 及其包絡(luò)線。3用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形y=sin(t)sin(9t)三維曲zy、45區(qū)間內(nèi)畫(huà)出x、x=zsin3z4. 設(shè)，y=zcos3z，要求在-45 線。22 繪制函數(shù)的三維曲面圖，其中。5. y?r?xr/r)?zsin( 18 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 實(shí)驗(yàn)四 M文件的編

36、寫(xiě) 一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境 同上 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)MATLAB中的關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，掌握它們的表達(dá)形式和用法。 2掌握MATLAB中的選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。 3學(xué)會(huì)用MATLAB進(jìn)行M文件的編寫(xiě)和調(diào)用。 三、預(yù)備知識(shí) 1關(guān)系和邏輯運(yùn)算 關(guān)系運(yùn)算符用來(lái)完成關(guān)系運(yùn)算，在控制程序流程方面有著極為重要的作用。MATLAB常用的關(guān)系符有：、=大于或等于、=等于、=不等于。 關(guān)系運(yùn)算符可以用來(lái)比較兩個(gè)數(shù)值，若所描述的關(guān)系成立，則結(jié)果為1，表示邏輯真，反之，若所描述的關(guān)系不成立，結(jié)果為0，表示邏輯假。 MATLAB中的邏輯運(yùn)算符有與、或、非。 邏輯運(yùn)算法則 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0

37、1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 2選擇結(jié)構(gòu) 語(yǔ)句和switch語(yǔ)句if if語(yǔ)句的一般形式如下：1 %if A1 表達(dá)式1 B1 %命令 19 語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)MATLAB 2 表達(dá)式A2 %else if 2 命令B2 %3 命令 %else B3 end 語(yǔ)句的一般結(jié)構(gòu)如下：switch 讀入一個(gè)語(yǔ)句 %switch a 1 情況 %case A1 1 命令 %B1 A2 case B2 .case %其余情況other case %最后一個(gè)命令 Bn 3循環(huán)結(jié)構(gòu) for語(yǔ)句一般用于循環(huán)次數(shù)已知的情況，而while語(yǔ)句一般用于循環(huán)次數(shù)未知的情況。 for語(yǔ)句的格式為：for

38、 變量=表達(dá)式 命令1 命令2 end while語(yǔ)句的格式為：while 表達(dá)式 命令 end 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1創(chuàng)建一個(gè)矩陣，用函數(shù)all和any作用于該矩陣，比較結(jié)果。 創(chuàng)建一個(gè)矩陣a=1,2,0,3;2,0,1,4; b=all(a),c=any(a),d=all(b),e=any(b) 比較結(jié)果b=1 0 0 1 c=1 1 1 1 20 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) d=0 e=1 2編寫(xiě)一個(gè)switch語(yǔ)句，判斷輸入數(shù)的奇偶性。 n=input(n=); switch mod(n,2); case 1 A=奇， case 0 A=偶， otherwise A=空，

39、end 3編寫(xiě)一個(gè)程序畫(huà)出下列分段函數(shù)所表示的曲面，并用M文件存儲(chǔ)。 22?x5?1.75x?3.75x.?0x?x?10.5457e11221?22x?6?x 1x?e1?x?f,xx7575?0.?122112?22x?x?0.75?3.75x1.5x0.?x?5457e1121?21步驟1 打開(kāi)MATLAB的M文件編輯器file/new/M-file,編寫(xiě)以下內(nèi)容： %first.m This is my first example a=2;b=2; clf; x=-a:0.2:a;y=-b:0.2:b; for i=1:length(y)for j=1:length(x) if x(j

40、)+y(i)1 z(i,j)=0.5457*exp(-0.75*y(i)2-3.75*x(j)2-1.5*x(j); else if x(j)+y(i)=-1 z(i,j)=0.5457*exp(-0.75*y(i)2-3.75*x(j)2+1.5*x(j); else z(i,j)=0.7575*exp(-y(i)2-6*x(j)2); end end end 21 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) end axis(-a,a,-b,b,min(min(z),max(max(z); colormap(flipud(winter);surf(x,y,z); 步驟2 選擇file/save命

41、令，將文件保存，命名為first.m。 步驟3 在command window窗口輸入文件名，可看到圖形。 五、 練習(xí) 1編寫(xiě)一程序計(jì)算n的階乘。 99的最小整數(shù)。 2編寫(xiě)一個(gè)程序求出階乘大于或等于993. 使用for函數(shù)編寫(xiě)一個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)sum(A)的功能，其中A為矩陣。 4. 使用循環(huán)結(jié)構(gòu)和向量化兩種方法實(shí)現(xiàn)求數(shù)組的平方和平方根的計(jì)算，并計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間。 編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)文件，用于生成等比數(shù)列。5. 22 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 課程設(shè)計(jì)部分 設(shè)計(jì)一 離散系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn) 一、設(shè)計(jì)目的 通過(guò)該設(shè)計(jì)，理解系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)，頻率響應(yīng)及零極點(diǎn)增益的概念及意義。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及其

42、主要MATLAB函數(shù) 如圖所示的一個(gè)離散系統(tǒng) ?1?nyz nx0.2 1? z0.4 0.1 1 離散系統(tǒng)的信號(hào)流圖圖 該離散系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的輸入輸出差分方程為：?1n?0.5y1n?2?0.2xxnyyn?0.41n?.?0 求該系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)，頻率響應(yīng)及零極點(diǎn)增益。 單位抽樣響應(yīng)1 系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)是當(dāng)輸入信號(hào)為單位抽樣信號(hào)時(shí)系統(tǒng)的輸出響應(yīng)。函數(shù)和filterMATLAB中有兩個(gè)函數(shù)可以計(jì)算系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)： 函數(shù)。impz filter函數(shù)1） 函數(shù)是利用遞歸濾波器或非遞歸濾波器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。因?yàn)橐籪ilter系統(tǒng)的輸出就是輸入經(jīng)過(guò)濾波器濾波的結(jié)個(gè)離散系統(tǒng)可以看作一個(gè)濾波器。 fi

43、lter函數(shù)的格式為：果。y=filter(b,a,x) 如果輸入為單位抽樣組成的系統(tǒng)對(duì)輸入進(jìn)行濾波，a和b此函數(shù)是對(duì)由 23 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) ?，那么輸出就是系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)。信號(hào) n2） impz函數(shù) impz函數(shù)的格式為： impz(b,a)可直接給出系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)。 ?jw 2頻率響應(yīng)eH由向量a和b組成的系統(tǒng)的頻率響應(yīng)為 M?jwrebr?jwr?0 ?eH N?jwk?eak1?1?kMATLAB中的freqz函數(shù)使用基于FFT的算法來(lái)計(jì)算由向量a和b組成的系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。其一般用法為： h,f=freqz(b,a,n,Fs) 其中向量a和b由離散系統(tǒng)決

44、定，F(xiàn)s為采樣頻率，在0，F(xiàn)s/2頻率范圍內(nèi)選取n個(gè)頻率點(diǎn)，并記錄在f中。由于freqz函數(shù)是采用基2的FFT算法，n常取2的冪次方，這樣可以提高運(yùn)算速度。 3零極點(diǎn)增益 利用MATLAB中roots的函數(shù)可求得系統(tǒng)的零、極點(diǎn)，從而得到系統(tǒng)的零極點(diǎn)增益表示。其一般用法為： zr=roots(b) zp=roots(a) 三、設(shè)計(jì)報(bào)告要求 1 按題目要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告，給出源程序。 2 分別利用filter函數(shù)和impz函數(shù)畫(huà)出給定的離散系統(tǒng)的單位抽樣響應(yīng)。 3 畫(huà)出給定離散系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。 4 畫(huà)出系統(tǒng)的零、極點(diǎn)圖。 24 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 設(shè)計(jì)二 MATLAB用于

45、語(yǔ)音信號(hào)的處理 一、設(shè)計(jì)目的 通過(guò)該設(shè)計(jì)，要求對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的采集、處理、傳輸、顯示和存儲(chǔ)等有一個(gè)系統(tǒng)的掌握和理解。理解信號(hào)采樣頻率的概念，掌握對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析方法，了解濾波器的概念及原理。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及其主要MATLAB函數(shù) 1語(yǔ)音信號(hào)的采集 利用Windows下的錄音機(jī)，錄制一段自己的話音，時(shí)間在1s內(nèi)。然后在MATLAB軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。理解采樣頻率、采樣位數(shù)等概念。 MATLAB函數(shù)：wavread 功能對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，wavread函數(shù)的格式為： y=wavread(filename.wav,n1,n2)，返回

46、文件中語(yǔ)音信號(hào)從n1到n2之間的樣本。 2語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析 要求首先畫(huà)出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形；然后對(duì)語(yǔ)音號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性，從而加深對(duì)頻譜特性的理解。 MATLAB函數(shù)：fft 功能是實(shí)現(xiàn)快速傅立葉變換，fft函數(shù)的格式為： y=fft(x)，返回向量x的不連續(xù)fourier變換。 3設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器 低通濾波器的性能指標(biāo)： fb1000Hz，fc1200Hz，Rs100dB，Rp1dB。 MATLAB函數(shù)：ellipord功能是求低通濾波器的參數(shù)，ellipord函數(shù)的格式為： N,Wn= ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs)，返回設(shè)計(jì)濾波器的階數(shù)和截止頻率。 el

47、lip功能是設(shè)計(jì)IIR濾波器，ellip函數(shù)的格式為： b,a=ellip(n,Rp,Rs,Wn)，返回設(shè)計(jì)的低通濾波器的參數(shù)。 4用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波 25 MATLAB語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 要求用設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波。 MATLAB函數(shù)：filter功能對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，filter函數(shù)的格式為： y=filter(b,a,x)，由給定的濾波器對(duì)x進(jìn)行濾波。 5回放語(yǔ)音信號(hào) 對(duì)濾波前后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行回放，對(duì)比濾波前后聲音的變化。 MATLAB函數(shù)：sound 轉(zhuǎn)化向量為音符的發(fā)聲指令。 sound (y,fs)，把以采樣頻率fs的語(yǔ)音信號(hào)y以聲音的形式播放。 三、設(shè)計(jì)報(bào)告要求 1按題目要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告，給出源程序。 2畫(huà)出采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。 3畫(huà)出濾波器的頻率響應(yīng)。 4畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。 設(shè)計(jì)三 MATLAB用于圖像處理 一、設(shè)計(jì)目的 通過(guò)該設(shè)計(jì)，要求對(duì)圖像的采集、顯示、處理和存儲(chǔ)等有一個(gè)系統(tǒng)的掌握和理解，并且掌握對(duì)二維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及其主要MATLAB函數(shù) 1圖像的采集與顯示 采集一張格式為*.jpg、*.cur、*.bmp、*.tif、*.hdf、*.ico、*.pcx、*.xwd的任一幅圖像，用MATLAB的imread函數(shù)讀入圖像文件，并用