「學(xué)習(xí)MatlabMatlab概述」

1、日日行,不怕千萬(wàn)里; 時(shí)時(shí)學(xué),不怕千萬(wàn)卷.第一講Matlab概述I.IMatlab的歷程和影響Matlab一詞是M atri x L aboratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫(xiě).20世紀(jì)70年代后 期,時(shí)任美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任的C l e ve Mo 1 er教授為減輕學(xué) 生編程負(fù)擔(dān),為學(xué)生設(shè)計(jì)了一組調(diào)用L INPAC K和EISPACK庫(kù)程序的“通 俗易用的接口,此即用Fo r tran編寫(xiě)的萌芽狀態(tài)的Mat 1 abo經(jīng)過(guò)幾年的校際流傳,在Litt 1 e的推動(dòng)下,L i t t le、St eve、B a ngert合 作,于1 984年成立了 Math Work s公司,并把M

2、 atlab正式推向市場(chǎng).這時(shí)的 Matlab內(nèi)核已采用C語(yǔ)言編寫(xiě),而除了原有的數(shù)值計(jì)算功能外,還新增加了數(shù)據(jù) 視圖功能.自從Matlab以商品形式出現(xiàn)后,僅短短幾年,就以其良好的開(kāi)放性和運(yùn)行 的可靠性,使原先限制領(lǐng)域里的封閉式軟件包紛紛淘汰 ,而改以Matla b為平臺(tái)加 以重建.在進(jìn)入20世紀(jì)90年代的時(shí)候,已經(jīng)成為國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件.在歐美大學(xué)里,諸如數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)限制、數(shù)字信號(hào)處理、模擬與數(shù)字通訊、 時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的教科書(shū)把Mat 1 ab作為一項(xiàng)重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容.這幾乎成了 2 0世紀(jì)90年代教科書(shū)與舊版書(shū)籍的區(qū)別性標(biāo)志.M atlab是 本科、碩士、博士生必須掌

3、握的根本工具.在國(guó)際學(xué)術(shù)界,Matlab已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件.在許 多國(guó)際一流刊物上,尤其是信息科學(xué)刊物,都可以看到M atl a b的應(yīng)用.M atl a b 將數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理、圖形功能和系統(tǒng)仿真融為一體,使用戶在易 學(xué)易用的環(huán)境中求解問(wèn)題,如同書(shū)寫(xiě)數(shù)學(xué)公式一樣,防止了傳統(tǒng)復(fù)雜的專業(yè)編程. Math Work s公司對(duì)Matlab的優(yōu)點(diǎn)描述是“計(jì)算、可視化及編程一體化.在 設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門(mén),被認(rèn)為是進(jìn)行高效研究、開(kāi)發(fā)的首選工具.1.2 Matlab的特點(diǎn)Matlab有不同于其它高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn),它被稱為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言.(1)編程效率圖Matlab根本數(shù)

4、據(jù)單元是矩陣,所有的變量都可以用矩陣來(lái)表示,如標(biāo)量視為 一行一列的矩陣.在編程時(shí)不需要象其它語(yǔ)言一樣為矩陣定義維數(shù)和大小. 具有 簡(jiǎn)潔的表達(dá),數(shù)學(xué)表達(dá)幾乎和數(shù)學(xué)解析的表現(xiàn)形式完全相同.被稱為“演算紙式的科學(xué)算法語(yǔ)言,編程效率高,易學(xué)易懂.(2)用戶使用方便M a t la b語(yǔ)言是一種解釋執(zhí)行的語(yǔ)言,它靈活、方便 ,具調(diào)試程序手段豐 富,調(diào)用速度快,需要學(xué)習(xí)時(shí)間少.把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體.它能 在同一畫(huà)面上進(jìn)行靈活操作,快速排除程序中的錯(cuò)誤、語(yǔ)法錯(cuò)誤,甚至語(yǔ)義錯(cuò)誤 , 從而加快了用戶編寫(xiě)、修改和調(diào)試程序的速度.(3)擴(kuò)充水平強(qiáng)、交互性好M a t 1 ab語(yǔ)言有豐富的庫(kù)函數(shù),在進(jìn)行復(fù)

5、雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用. 庫(kù)函數(shù)的形式和用戶文件在形式上一樣,所以用戶可以作為庫(kù)函數(shù)來(lái)調(diào)用.因此 用戶可以很方便地?cái)U(kuò)充新的庫(kù)函數(shù).此外,M a t 1 a b具有強(qiáng)大的接口功能,能 方便地和其他編程軟件進(jìn)行交互.(4)移植性和開(kāi)放性好M a t 1 a b是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的,而C語(yǔ)言的移植性很好,于是M atl a b也可 以很方便地移植到能運(yùn)行 C語(yǔ)言的操作平臺(tái)上.如 Windows系列、UNIX、 Linux、VMS6.1、PowerMac.除了內(nèi)部函數(shù)外,所有的核心文件和工具箱文件 都是公開(kāi)的,都是可以讀寫(xiě)的源文件,用戶可以通過(guò)對(duì)源文件的修改和自己編程 構(gòu)成新的工具.(5 )語(yǔ)句簡(jiǎn)單、

6、內(nèi)涵豐富Mablab中最根本的成分是函數(shù),一個(gè)函數(shù)有函數(shù)名、輸入變量和輸出變量組 成.同一函數(shù)名,不同數(shù)目的輸入變量(包括無(wú)輸入變量)及不同數(shù)目的輸出變量, 代表著不同的含義.著不僅使M a tlab的庫(kù)函數(shù)功能更豐富,而且大大減少了需要 的磁盤(pán)空間,使M atlab編寫(xiě)的M-文件簡(jiǎn)單、短小而高效.(6)高效方便的矩陣和數(shù)組Mat 1 ab也規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn) 算符及賦值運(yùn)算符,而且這些運(yùn)算符大局部可以照搬到數(shù)組間的運(yùn)算,不需要定義數(shù)組間的維數(shù),并給出了矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門(mén)的庫(kù)函數(shù),使之在求解信號(hào)處 理、建模、系統(tǒng)識(shí)別、限制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問(wèn)題時(shí),顯得大為簡(jiǎn)

7、潔、高效,方便, 這是其它高級(jí)語(yǔ)言無(wú)法比較的.(7)方便的繪圖功能Matl a b的繪圖十分方便,有一系列的繪圖函數(shù),例如線性坐標(biāo)、對(duì)數(shù)坐 標(biāo),半對(duì)數(shù)坐標(biāo)、極坐標(biāo),均只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù) ,在圖上標(biāo)出圖題、X Y軸 標(biāo)注,格(柵)繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令.經(jīng)過(guò)20多年的實(shí)踐,人們已經(jīng)意識(shí)到：M a t lab作為計(jì)算工具和科技資源, 可以擴(kuò)大科學(xué)研究的范圍、提升工程生產(chǎn)的效率、縮短開(kāi)發(fā)周期、加快探索步伐、 激發(fā)創(chuàng)造活力.1 . 3Matl a b的功能Matl a b產(chǎn)品族可以用于以下方面:數(shù)值分析數(shù)值和符號(hào)計(jì)算工程與科學(xué)繪圖限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)字信號(hào)處理財(cái)務(wù)工程建模、仿真、原型開(kāi)發(fā)應(yīng)用開(kāi)發(fā)圖形用

8、戶界面設(shè)計(jì)主要功能(1) MATLABMat 1 ab是Math Wo r k s公司所有產(chǎn)品的數(shù)值分析和圖形根底環(huán)境 ,它將 二維和三維圖形、M atlab語(yǔ)言水平集成到一個(gè)單一的、易學(xué)易用的環(huán)境之中.(2) MATLAB To o lbox工具箱是一系列專用的函數(shù)庫(kù),以解決特定領(lǐng)域的問(wèn)題,它是開(kāi)放的、可擴(kuò)展 的一一用戶可以查看其中的算法,或開(kāi)發(fā)自己的算法.(3) MAT LAB Compiler編譯器可以將Matlab語(yǔ)言編寫(xiě)的M 文件目錄自動(dòng)轉(zhuǎn)換成C或 C+文件, 支持用戶進(jìn)行獨(dú)立應(yīng)用開(kāi)發(fā).結(jié)合 Math Works公司提供的C/C+數(shù)學(xué)庫(kù)和圖 形庫(kù),用戶可以利用Matlab快速地開(kāi)發(fā)功

9、能強(qiáng)大的獨(dú)立應(yīng)用程序.(4) Simu 1 inkSimul ink是結(jié)合了框圖界面和交互仿真水平的非線性系統(tǒng)仿真工具,它 以Matl a b的核心數(shù)學(xué)、圖形和語(yǔ)言為根底.(5) S tate fl o wSt a teflo w與S i mu 1 i n k框圖模型相結(jié)合,描述復(fù)雜事件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的邏 輯行為,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在不同的模式之間進(jìn)行切換.(6) Real -Tim e Work s hop直接從Simulink框圖生成C代碼,用于快速原型和硬件在回路仿真,整個(gè)代 碼的生成可以根據(jù)需要進(jìn)行定制.(7) Simulin k B 1 ockset專門(mén)為特定領(lǐng)域設(shè)計(jì)的 Simulin k功能模塊的集合,用戶也可以利用自己的 塊或自動(dòng)編寫(xiě)的C和Mat 1 a b程序建立自己的塊.1 .4 Matlab的根底準(zhǔn)備及入門(mén)【例113 (17 5) 8 43的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果在命令窗輸入>