MATLAB編程與工程應(yīng)用——第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)(1)

1、實(shí)用軟件緒論實(shí)用軟件-Matlab第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)初識(shí)初識(shí)MATLABMATLAB 例1 繪制正弦曲線和余弦曲線。 x=0:0.5:360*pi/180; plot(x,sin(x),x,cos(x); 例2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 p=3,7,9,0,-23; %建立多項(xiàng)式系數(shù)向量 x=roots(p) %求根 例3 求積分 quad(x.*log(1+x),0,1) 例4 求解線性方程組。 a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)第第1 1章章 MATLABMATLAB操作

2、基礎(chǔ)操作基礎(chǔ)1.1 MATLAB1.1 MATLAB簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介1.2 MATLAB1.2 MATLAB集成環(huán)境集成環(huán)境1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)1.4 MATLAB1.4 MATLAB的磁盤文件的磁盤文件1.5 MATLAB1.5 MATLAB幫助系統(tǒng)幫助系統(tǒng)第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.1 MATLAB1.1 MATLAB簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介一、一、MATLABMATLAB語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)1.1. 功能強(qiáng)大、適用范圍廣功能強(qiáng)大、適用范圍廣具有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力，使得矩陣運(yùn)算非常簡(jiǎn)單。應(yīng)用于自動(dòng)控制、生物醫(yī)學(xué)工程、語(yǔ)音處理、圖像處理、信號(hào)分析、航空航天等各行各

3、業(yè)。2.2.編程效率高編程效率高提供有豐富的基本庫(kù)函數(shù)（稱M文件）和專用庫(kù)函數(shù)（TOOLBOX）3.3.擴(kuò)充能力強(qiáng)擴(kuò)充能力強(qiáng)用戶在MATLAB環(huán)境下，可根據(jù)需要，自行建立或擴(kuò)充能完成指定功能的M文件（庫(kù)函數(shù)），與MATLAB提供的系統(tǒng)的庫(kù)函數(shù)一樣保存。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.1 MATLAB1.1 MATLAB簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介一、一、MATLABMATLAB語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)4.4.語(yǔ)句簡(jiǎn)單、內(nèi)涵豐富語(yǔ)句簡(jiǎn)單、內(nèi)涵豐富 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單元是既不需要指定維數(shù)，也不需要說(shuō)明數(shù)據(jù)類型的矩陣（向量和標(biāo)量為矩陣的特例），而且數(shù)學(xué)表達(dá)式和運(yùn)算規(guī)則與通常的習(xí)慣相同。5.5.功能齊備的工具包

4、功能齊備的工具包 在歐美各高等院校，MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)、自動(dòng)控制理論、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真、圖像處理等課程的基本教學(xué)工具，成為大學(xué)生、碩士生以及博士生必須掌握的基本技能。6.6. 良好的開(kāi)放性良好的開(kāi)放性 可以方便地與JAVA、C、VB等語(yǔ)言程序連接。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.2 MATLAB1.2 MATLAB集成環(huán)境集成環(huán)境一、MATLAB主窗口二、命令窗口(Command Window)三、工作空間窗口(Workspace)四、命令歷史窗口(Command History)五、當(dāng)前目錄窗口(Current Directory)六、啟動(dòng)平臺(tái)窗口(Laun

5、ch Pad)第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)一、一、MATLAB MATLAB 主窗口主窗口第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)一、一、MATLAB MATLAB 主窗口主窗口1 1菜單欄菜單欄 File菜單項(xiàng)：實(shí)現(xiàn)有關(guān)文件的操作。 Edit菜單項(xiàng)：用于命令窗口的編輯操作。 View菜單項(xiàng)：用于設(shè)置MATLAB集成環(huán)境的顯示方式。 Web菜單項(xiàng)：用于設(shè)置MATLAB的Web操作。 Window菜單項(xiàng)：主窗口菜單欄上的Window菜單，只包含一個(gè)子菜單Close all，用于關(guān)閉所有打開(kāi)的編輯器窗口，包括M-file、Figure、Model和GUI窗口。 Help菜單項(xiàng)：用于提供幫助信息。第1章 MAT

6、LAB操作基礎(chǔ)一、一、MATLAB MATLAB 主窗口主窗口2 2工具欄工具欄MATLAB 主窗口的工具欄共提供了10個(gè)命令按鈕。這些命令按鈕均有對(duì)應(yīng)的菜單命令，但比菜單命令使用起來(lái)更快捷、方便。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)二、命令窗口 命令窗口是MATLAB的主要交互窗口，用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結(jié)果。 MATLAB命令窗口中的“”為命令提示符，表示MATLAB正在處于準(zhǔn)備狀態(tài)。 在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，MATLAB就會(huì)解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計(jì)算結(jié)果 一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)命令行輸入一條命令，命令行以回車結(jié)束。但一個(gè)命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間

7、以逗號(hào)或者分號(hào)隔開(kāi)。例如p=15,m=35p=15;m=35第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)2 2、命令行編輯器、命令行編輯器（1 1）方向鍵和控制鍵可以編輯修改已輸入的命令）方向鍵和控制鍵可以編輯修改已輸入的命令 ：回調(diào)上一行命令 ：回調(diào)下一行命令（2 2）多行命令（）多行命令（） 如果命令語(yǔ)句超過(guò)一行或者太長(zhǎng)希望分行輸入，則可以使用多行命令繼續(xù)輸入。 S=1-12+13+4+.9-4-18;二、命令窗口第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)三、工作空間窗口 工作空間是MATLAB用于存儲(chǔ)各種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間。在該窗口中顯示工作空間中所有變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和變量類型說(shuō)明，可對(duì)變量進(jìn)行觀察、編輯、

8、保存和刪除。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)四、命令歷史窗口四、命令歷史窗口 在默認(rèn)設(shè)置下，歷史記錄窗口中會(huì)自動(dòng)保留自安裝起所有用過(guò)的命令的歷史記錄，并且還標(biāo)明了使用時(shí)間，從而方便用戶查詢。而且，通過(guò)雙擊命令可進(jìn)行歷史命令的再運(yùn)行。如果要清除這些歷史記錄，可以選擇Edit菜單中的Clear Command History命令。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)五、當(dāng)前目錄窗口1 1當(dāng)前目錄窗口當(dāng)前目錄窗口 當(dāng)前目錄是指MATLAB運(yùn)行文件時(shí)的工作目錄，只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件、函數(shù)可以被運(yùn)行或調(diào)用。 在當(dāng)前目錄窗口中可以顯示或改變當(dāng)前目錄，還可以顯示當(dāng)前目錄下的文件并提供搜索功能。將用戶目錄設(shè)置

9、成當(dāng)前目錄也可使用cd命令。例如，將用戶目錄c:mydir設(shè)置為當(dāng)前目錄，可在命令窗口輸入命令：cd c:mydir第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)五、當(dāng)前目錄窗口2 2MATLABMATLAB的搜索路徑的搜索路徑當(dāng)用戶在MATLAB命令窗口輸入一條命令后，MATLAB按照一定次序?qū)ふ蚁嚓P(guān)的文件?；镜乃阉鬟^(guò)程是：(1) 檢查該命令是不是一個(gè)變量。(2) 檢查該命令是不是一個(gè)內(nèi)部函數(shù)。(3) 檢查該命令是否當(dāng)前目錄下的M文件。(4) 檢查該命令是否MATLAB搜索路徑中其他目錄下的M文件。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)五、當(dāng)前目錄窗口3. 3. 設(shè)置搜索路徑設(shè)置搜索路徑(1) 用path命令設(shè)置搜索

10、路徑。例如，將用戶目錄c:mydir加到搜索路徑下，可在命令窗口輸入命令：path(path,c:mydirpath(path,c:mydir)(2) 用對(duì)話框設(shè)置搜索路徑 在MATLAB的File菜單中選Set PathSet Path命令或在命令窗口執(zhí)行pathtoolpathtool命令，將出現(xiàn)搜索路徑設(shè)置對(duì)話框。通過(guò)Add Folder或Add with Subfolder命令按鈕將指定路徑添加到搜索路徑列表中。在修改完搜索路徑后，需要保存搜索路徑。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)六、啟動(dòng)平臺(tái)窗口 MATLAB 6.5的啟動(dòng)平臺(tái)窗口可以幫助用戶方便地打開(kāi)和調(diào)用MATLAB的各種程序、函數(shù)和

11、幫助文件。 MATLAB 6.5主窗口左下角還有一個(gè)Start按鈕，單擊該按鈕會(huì)彈出一個(gè)菜單，選擇其中的命令可以執(zhí)行MATLAB產(chǎn)品的各種工具，并且可以查閱MATLAB包含的各種資源。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)一、MATLAB語(yǔ)句形式 變量表達(dá)式；或變量表達(dá)式；或 表達(dá)式；表達(dá)式； 如果語(yǔ)句后不加分號(hào)（；），則結(jié)果將會(huì)顯示在屏幕上 在語(yǔ)句之后加上一個(gè)分號(hào)；則結(jié)果不顯示。 A=1 2;4 6;A=1 2;4 6; A=1 2; 4 6A=1 2; 4 6A=A= 1 2 1 2 4 6 4 6加；，結(jié)果不顯示加；，結(jié)果不顯示不加；，結(jié)

12、果顯示不加；，結(jié)果顯示第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)二、常量、變量和數(shù)值顯示格式1. 1. 常量：實(shí)數(shù)常量和復(fù)數(shù)常量常量：實(shí)數(shù)常量和復(fù)數(shù)常量 十進(jìn)制計(jì)數(shù)法或科學(xué)計(jì)數(shù)法。在內(nèi)存的存儲(chǔ)格式都是使用IEEE標(biāo)準(zhǔn)的16位長(zhǎng)型格式。2. 2. 變量變量1) 1) 變量的命名：變量的命名：變量的名字必須以字母開(kāi)頭（不能超過(guò)19個(gè)字符），之后可以是任意字母、數(shù)字或下劃線；變量名稱區(qū)分字母的大小寫；變量中不能包含有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)2) MATLAB2) MATLAB特殊變

13、量特殊變量ans： 用于結(jié)果的缺省變量名i、j：虛數(shù)單位pi：圓周率 nargin： 函數(shù)的輸入變量個(gè)數(shù)eps： 計(jì)算機(jī)的最小數(shù) nargout：函數(shù)的輸出變量個(gè)數(shù)inf： 無(wú)窮大 realmin：最小正實(shí)數(shù)nan： 不定量realmax：最大正實(shí)數(shù) flops：浮點(diǎn)運(yùn)算數(shù)3) 3) 變量操作變量操作在命令窗口中，同時(shí)存儲(chǔ)著輸入的命令和創(chuàng)建的所有變量值，它們可以在任何需要的時(shí)候被調(diào)用。如要察看變量a的值，只需要在命令窗口中輸入變量的名稱即可： a第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)3 3、數(shù)值顯示格式、數(shù)值顯示格式 任何MATLAB的語(yǔ)句的執(zhí)

14、行結(jié)果都可以在屏幕上顯示，同時(shí)賦值給指定的變量，沒(méi)有指定變量時(shí)，賦值給一個(gè)特殊的變量ans，數(shù)據(jù)的顯示格式由format命令控制。 format只是影響結(jié)果的顯示，不影響其計(jì)算與存儲(chǔ)；MATLAB總是以雙字長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)（雙精度）來(lái)執(zhí)行所有的運(yùn)算。第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)3、數(shù)值顯示格式 如果結(jié)果為整數(shù)，則顯示沒(méi)有小數(shù)；如果結(jié)果不是整數(shù)，則輸出形式有： format (short)：短格式（5位定點(diǎn)數(shù)）99.125399.1253 format long：長(zhǎng)格式（15位定點(diǎn)數(shù) 99.1234567890000099.12345678900000 format short e：短格式e方式 9.9

15、123e+0019.9123e+001 format long e： 長(zhǎng)格式e方式 9.912345678900000e+0019.912345678900000e+001 format bank：2位十進(jìn)制 99.1299.12 format hex：十六進(jìn)制格式4058c7e6b74dce594058c7e6b74dce59第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)三、簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（例exp1_1.m）1.1.常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算符常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算符 ，-，*（乘），/（左除），（右除），（冪） 在運(yùn)算式中，MATLAB通常不需要考慮空格；多條命令可

16、以放在一行中，它們之間需要用分號(hào)或逗號(hào)隔開(kāi)；逗號(hào)告訴MATLAB顯示結(jié)果，而分號(hào)則禁止結(jié)果顯示。2.2.常用數(shù)學(xué)函數(shù)常用數(shù)學(xué)函數(shù) abs，sin, cos , asin , acos, atan, sqrt,exp,imag,real,sign,log,log10,conj（共扼復(fù)數(shù)）第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.3 MATLAB1.3 MATLAB語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)四、MATLAB的工作空間1. 1. 工作空間命令工作空間命令 who：顯示當(dāng)前工作空間中所有變量的一個(gè)簡(jiǎn)單列表 whos：則列出變量的大小、數(shù)據(jù)格式等詳細(xì)信息 clear ：清除工作空間中所有的變量 clear 變量名：清除

17、指定的變量 clc：清屏，不改變工作空間第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)四、MATLAB的工作空間2. 2. 保存和載入保存和載入workspaceworkspace（1 1）save filename variablessave filename variables 將變量列表variables所列出的變量保存到磁盤文件filename中 Variables所表示的變量列表中，不能用逗號(hào)，各個(gè)不同的變量之間只能用空格來(lái)分隔。 未列出variables時(shí)，表示將當(dāng)前工作空間中所有變量都保持到磁盤文件中。 缺省的磁盤文件擴(kuò)展名為“.mat”，可以使用“-”定義不同的存儲(chǔ)格式（ASCII、V4等）第1

18、章 MATLAB操作基礎(chǔ)四、MATLAB的工作空間（2 2）load filename variablesload filename variables 將以前用save命令保存的變量variables從磁盤文件中調(diào)入MATLAB工作空間。 用load 命令調(diào)入的變量，其名稱為用save命令保存時(shí)的名稱，取值也一樣。 Variables所表示的變量列表中，不能用逗號(hào)，各個(gè)不同的變量之間只能用空格來(lái)分隔。 未列出variables時(shí)，表示將磁盤文件中的所有變量都調(diào)入工作空間。3. 退出工作空間退出工作空間 quit quit 或或 exitexit第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.4 MATLAB

19、1.4 MATLAB的磁盤文件的磁盤文件 由ASCII碼構(gòu)成，其擴(kuò)展名為.m，統(tǒng)稱為m文件一、 文本文件（腳本m文件） 在命令窗口中輸入并執(zhí)行，它所用的變量都要在工作空間中獲取，不需要輸入輸出參數(shù)的調(diào)用，退出MATLAB后就釋放了。 以.m格式進(jìn)行存取，包含一連串的MATLAB指令和必要的注解。需要在工作空間中創(chuàng)建并獲取變量，也就是說(shuō)處理的數(shù)據(jù)為命令窗口中的數(shù)據(jù)，沒(méi)有輸入?yún)?shù)，也不會(huì)返回參數(shù)。 程序運(yùn)行時(shí)只需在工作空間中鍵入其名稱即可。 例exp1_1.m第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.4 MATLAB1.4 MATLAB的磁盤文件的磁盤文件二、函數(shù)文件例myhilb1.m myhilb.m

20、與在命令窗口中輸入命令一樣，函數(shù)接受輸入?yún)?shù)，然后執(zhí)行并輸出結(jié)果。用help命令可以顯示它的注釋說(shuō)明。 具有標(biāo)準(zhǔn)的基本結(jié)構(gòu)。1. 1. 函數(shù)定義行（關(guān)鍵字函數(shù)定義行（關(guān)鍵字functionfunction） functionout1,out2,.=filename(in1,in2,.)functionout1,out2,.=filename(in1,in2,.) 輸入和輸出（返回）的參數(shù)個(gè)數(shù)分別由nargin和nargout兩個(gè)MATLAB保留的變量來(lái)給出。2. 2. 第一行幫助行，即第一行幫助行，即H1H1行行 以（%）開(kāi)頭，作為lookfor指令搜索的行第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.4

21、MATLAB1.4 MATLAB的磁盤文件的磁盤文件3. 3. 函數(shù)體說(shuō)明及有關(guān)注解函數(shù)體說(shuō)明及有關(guān)注解 以（%）開(kāi)頭，用以說(shuō)明函數(shù)的作用及有關(guān)內(nèi)容 如果不希望顯示某段信息，可在它的前面加空行4. 4. 函數(shù)體語(yǔ)句函數(shù)體語(yǔ)句 函數(shù)體內(nèi)使用的除返回和輸入變量這些在function語(yǔ)句中直接引用的變量以外的所有變量都是局部變量，即在該函數(shù)返回之后，這些變量會(huì)自動(dòng)在MATLAB的工作空間中清除掉。如果希望這些中間變量成為在整個(gè)程序中都起作用的變量，則可以將它們?cè)O(shè)置為全局變量。 global 第1章 MATLAB操作基礎(chǔ)1.4 MATLAB1.4 MATLAB的磁盤文件的磁盤文件三、文件管理 what： 顯示當(dāng)前目錄下所有與matlab相關(guān)的文件及它們的路徑。 dir： 顯示當(dāng)前目錄下所有的文件 wh