ch基本使用方法PPT課件

1、2022年5月9日第1頁(yè)第第2章章 基本使用方法基本使用方法 MATLAB R2007基礎(chǔ)教程 清華大學(xué)出版社教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第1頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第2頁(yè)教學(xué)目標(biāo) 掌握利用 MATLAB 2007 的命令窗口進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算 了解 MATLAB 2007 的基本數(shù)學(xué)函數(shù) 掌握常用的操作命令和快捷鍵 了解 MATLAB 2007 的數(shù)據(jù)類型 了解 MATLAB 2007 的操作符 了解 MATLAB 2007 腳本編程第2頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第3頁(yè)教學(xué)重點(diǎn) 掌握利用 MATLAB 2007 的命令窗口進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算 掌握常用的操作命令和

2、快捷鍵 了解 MATLAB 2007 的數(shù)據(jù)類型 了解 MATLAB 2007 的操作符第3頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第4頁(yè)教學(xué)內(nèi)容 簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算 常用的操作命令和快捷鍵 MATLAB 2007b 的數(shù)據(jù)類型 MATLAB 2007b 的操作符 MATLAB 2007b 的基本數(shù)學(xué)函數(shù) MATLAB 2007b 腳本編程第4頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第5頁(yè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（1/5） 最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法 直接輸入法 存儲(chǔ)變量法第5頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第6頁(yè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（2/5） 表達(dá)式書(shū)寫(xiě)規(guī)則 在大多數(shù)情況下，MATLAB 對(duì)空格不予處理，因此在書(shū)寫(xiě)表達(dá)式時(shí)，可以利用空格調(diào)

3、整表達(dá)式的格式，使表達(dá)式更易于閱讀。 在 MATLAB 表達(dá)式中，遵守四則運(yùn)算法則，與通常法則相同。即運(yùn)算從左到右進(jìn)行，乘法和除法優(yōu)先于加減法，指數(shù)運(yùn)算優(yōu)先于乘除法，括號(hào)的運(yùn)算級(jí)別最高；在有多重括號(hào)存在的情況下，從括號(hào)的最里邊向最外邊逐漸擴(kuò)展。 需要注意的是，在 MATLAB 中只用小括號(hào)代表運(yùn)算級(jí)別，中括號(hào)只用于生成向量和矩陣，花括號(hào)用于生成單元數(shù)組。第6頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第7頁(yè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（3/5）MATLAB 的數(shù)學(xué)運(yùn)算符 需要注意的是，右除和左除的意義并不相同。右除為常規(guī)的除法，而左除的意義為：ab=b/a。 符號(hào)功能實(shí)例+加法3+5=8-減法3-5=-2*矩陣乘法3*5

4、=15.*乘，點(diǎn)乘，即數(shù)組乘法/右除3/5 =0.6000./數(shù)組右除左除35= 1.6667.數(shù)組左除乘方35= 243.數(shù)組乘方矩陣共軛轉(zhuǎn)置.矩陣轉(zhuǎn)置第7頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第8頁(yè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（4/5） 標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的使用 在 MATLAB 中，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)有著充分的意義，可以用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，或者標(biāo)點(diǎn)符號(hào)可以包含特定的意義。 標(biāo)點(diǎn)符號(hào)定義標(biāo)點(diǎn)符號(hào)定義分號(hào)（;）數(shù)組行分隔符；取消運(yùn)行顯示點(diǎn)（.）小數(shù)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)體成員訪問(wèn)逗號(hào)（,）數(shù)組列分隔符；函數(shù)參數(shù)分隔符省略號(hào)（）續(xù)行符冒號(hào)（:）在數(shù)組中應(yīng)用較多，如生成等差數(shù)列引號(hào)（）定義字符串圓括號(hào)（( )）指定運(yùn)算優(yōu)先級(jí)；函數(shù)參數(shù)調(diào)用；數(shù)組索引等

5、號(hào)（=）賦值語(yǔ)句方括號(hào)（ ）定義矩陣感嘆號(hào)（!）調(diào)用操作系統(tǒng)運(yùn)算花括號(hào)（ ）定義單元數(shù)組百分號(hào)（%）注釋語(yǔ)句的標(biāo)識(shí)第8頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第9頁(yè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算（5/5） 分號(hào)（;） 分號(hào)用于區(qū)分?jǐn)?shù)組的行，或者用于一個(gè)語(yǔ)句的結(jié)尾處，取消運(yùn)行顯示。 百分號(hào)（%） 該符號(hào)用于在程序文本中添加注釋，增加程序的可讀性。百分號(hào)之后的文本都將視作注釋，系統(tǒng)不對(duì)其進(jìn)行編譯。第9頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第10頁(yè)MATLAB 中的常用數(shù)學(xué)函數(shù) MATLAB 提供了一系列的函數(shù)支持基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，這些函數(shù)中的大多數(shù)調(diào)用格式和我們平時(shí)的書(shū)寫(xiě)習(xí)慣一致，方便用戶記憶和書(shū)寫(xiě)。第10頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月

6、9日第11頁(yè)常用的操作命令和快捷鍵（1/3） 為方便用戶操作，MATLAB 中定義了一些快捷鍵。掌握一些常用的操作命令和快捷鍵，可以使得對(duì) MATLAB 的操作更加便利。 第11頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第12頁(yè)常用的操作命令和快捷鍵（2/3）常用的操作命令命令功能命令功能cd顯示或改變工作目錄hold圖形保持命令clc清空命令窗口load加載指定文件中的變量clear清除工作區(qū)中的變量pack整理內(nèi)存碎片clf清除圖形窗口path顯示搜索目錄diary日志文件命令quit退出 MATLABdir顯示當(dāng)前目錄下文件save保存內(nèi)存變量disp顯示變量或文字的內(nèi)容type顯示文件內(nèi)容echo

7、命令窗口信息顯示開(kāi)關(guān)第12頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第13頁(yè)常用的操作命令和快捷鍵（3/3）常用的操作快捷鍵快捷鍵功能快捷鍵功能(Ctrl + p)調(diào)用上一行Home（ctrl+a）移動(dòng)到命令行開(kāi)頭(Ctrl + n)調(diào)用下一行End（ctrl+e）移動(dòng)到命令行結(jié)尾(Ctrl + b)光標(biāo)左移一個(gè)字符Ctrl + Home移動(dòng)到命令窗口頂部(Ctrl + f)光標(biāo)右移一個(gè)字符Ctrl + End移動(dòng)到命令窗口底部Ctrl + 光標(biāo)左移一個(gè)單詞Shift + Home選中光標(biāo)和表達(dá)式開(kāi)頭之間的內(nèi)容Ctrl + 光標(biāo)右移一個(gè)單詞Shift + End選中光標(biāo)和表達(dá)式結(jié)尾之間的內(nèi)容Esc取消當(dāng)前

8、輸入行Ctrl + k剪切光標(biāo)和表達(dá)式結(jié)尾之間的內(nèi)容第13頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第14頁(yè)MATLAB 2007b 的數(shù)據(jù)類型 整數(shù) 浮點(diǎn)數(shù) 復(fù)數(shù) 邏輯變量 各種數(shù)據(jù)類型之間的運(yùn)算 各種數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)類型操作函數(shù) 變量 系統(tǒng)預(yù)定義的特殊變量 第14頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第15頁(yè)數(shù)據(jù)類型操作函數(shù)其中的 type 包括 numeric、integer、float 和所有的數(shù)據(jù)類型。 函數(shù)描述double創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為雙精度類型single創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為單精度類型int8,int16,int32,int64創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的有符號(hào)整數(shù)類型uint8,uint16,uint32,u

9、int64創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的無(wú)符號(hào)整數(shù)類型isnumeric判斷是否為整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)，是則返回true（或者1）isinteger判斷是否為整數(shù)，是則返回true（或者1）isfloat判斷是否為浮點(diǎn)數(shù)，是則返回true（或者1）isa(x,type)判斷是否為 type 指定的類型，是則返回true（或者1）cast(x,type)設(shè)置x的類型為 typeintmax(type)type 類型的最大整數(shù)值intmin(type)type 類型的最小整數(shù)值realmax(type)type 類型的最大浮點(diǎn)實(shí)數(shù)值realmin(type)type 類型的最小浮點(diǎn)實(shí)數(shù)值eps(type)type 類

10、型eps值eps(x)變量x的eps值第15頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第16頁(yè)整數(shù)MATLAB 支持8位、16位、32位和64位的有符號(hào)和無(wú)符號(hào)整數(shù)數(shù)據(jù)類型。上述整數(shù)數(shù)據(jù)類型除了定義范圍不同外，具有相同的性質(zhì)。數(shù)據(jù)類型描述uint88位無(wú)符號(hào)整數(shù)，范圍為0255（即028-1）int88位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-128127（即-2727-1）uint1616位無(wú)符號(hào)整數(shù)，范圍為065535（即0216-1）int1616位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-3276832767（即-215215-1）uint3232位無(wú)符號(hào)整數(shù)，范圍為04294967295（即0232-1）int3232位有符號(hào)整數(shù)，范圍

11、為-21474836482147483647（即-231231-1）uint6464位無(wú)符號(hào)整數(shù)，范圍為018446744073709551615（即0264-1）int6464位有符號(hào)整數(shù)，范圍為-92233720368547758089223372036854775807（即-263263-1）第16頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第17頁(yè)定義整數(shù)變量 定義變量：由于 MATLAB 默認(rèn)的數(shù)據(jù)類型為雙精度型，因此在定義整形變量時(shí)，需指定變量的數(shù)據(jù)類型。第17頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第18頁(yè)整數(shù)運(yùn)算（1/2） 運(yùn)算：類型相同的整數(shù)之間可以進(jìn)行運(yùn)算，返回相同類型的結(jié)果。在進(jìn)行加、減和乘法運(yùn)

12、算時(shí)比較簡(jiǎn)單，在進(jìn)行除法運(yùn)算時(shí)稍微復(fù)雜一些，因?yàn)樵诙嗑惹闆r下，整數(shù)的除法不一定能得到整數(shù)的結(jié)果。在進(jìn)行除法時(shí)，MATLAB 首先將兩個(gè)數(shù)視為雙精度類型進(jìn)行運(yùn)算，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的整形數(shù)據(jù)。 MATLAB 中不允許進(jìn)行不同整數(shù)類型之間的運(yùn)算。第18頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第19頁(yè)整數(shù)運(yùn)算（2/2） 由于每種整數(shù)數(shù)據(jù)類型都有相應(yīng)的取值范圍，因此數(shù)學(xué)運(yùn)算有可能產(chǎn)生結(jié)果溢出。MATLAB 利用飽和處理處理此類問(wèn)題，即當(dāng)運(yùn)算結(jié)果超出了此類數(shù)據(jù)類型的上限或下限時(shí)，系統(tǒng)將結(jié)果設(shè)置為該上限或下限。例 2-10 整數(shù)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)溢出 x=int8(100); y=int8(90); z=x+yz =

13、 127 x-3*yans = -27 x-y-y-yans = -128結(jié)果溢出上限，因此結(jié)果為127 3*y溢出上限，結(jié)果為127，繼續(xù)計(jì)算，得到最后結(jié)果-27 計(jì)算x-y-y-y時(shí)，從左到右進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果溢出下限，因此結(jié)果為-128 第19頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第20頁(yè)浮點(diǎn)數(shù)（1/2） MATLAB 的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型是雙精度類型（double）。為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，MATLAB 也支持單精度數(shù)據(jù)類型的數(shù)組。 單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值范圍和精度可以通過(guò)例 2-11 的方式進(jìn)行查看 第20頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第21頁(yè)浮點(diǎn)數(shù)（2/2）例 2-11 單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值

14、范圍和精度 realmin(single)ans = realmax(single)ans = 3.4028e+038 eps(single)ans = realmin(double)ans = realmax(double)ans = 1.7977e+308 eps(double)ans =創(chuàng)建單精度類型的變量時(shí)需要聲明變量類型，與創(chuàng)建整型變量類似。單精度數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，返回值為單精度。第21頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第22頁(yè)復(fù)數(shù) 復(fù)數(shù)由兩個(gè)部分組成：實(shí)部和虛部?；咎摂?shù)單位等于，在 MATLAB 中虛數(shù)單位由 i 或者 j 表示。 MATLAB 中可以通過(guò)兩種方法創(chuàng)建復(fù)數(shù)，第

15、一種方法為直接輸入法，另一種創(chuàng)建復(fù)數(shù)的方法為通過(guò) complex 函數(shù)。 第22頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第23頁(yè)復(fù)數(shù) complex 函數(shù)的調(diào)用方法如下。 c = complex(a,b)，返回結(jié)果 c 為復(fù)數(shù)，其實(shí)部為 a，虛部為 b。輸入?yún)?shù) a 和 b 可以為標(biāo)量，或者維數(shù)、大小相同的向量、矩陣或者多維數(shù)組，輸出參數(shù)和 a 和 b 的結(jié)構(gòu)相同。a 和 b 可以有不同的數(shù)據(jù)類型，當(dāng) a 和 b 為各種不同的類型時(shí)，返回值分別為： 當(dāng) a 和 b 中有一個(gè)為單精度時(shí)，返回結(jié)果為單精度； 如果 a 和 b 其中一個(gè)為整數(shù)類型，則另外一個(gè)必須有相同的整數(shù)類型，或者為雙精度型，返回結(jié)果 c

16、為相同的整數(shù)類型。 c = complex(a)，只有一個(gè)輸入?yún)?shù)，返回結(jié)果 c 為復(fù)數(shù)，其實(shí)部為 a，虛部為 0。但是此時(shí) c 的數(shù)據(jù)類型為復(fù)數(shù)。第23頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第24頁(yè)邏輯數(shù)組（1/5） 邏輯數(shù)據(jù)類型通過(guò) 1 和 0 分別表示邏輯真和邏輯假。一些 MATLAB 函數(shù)或操作符會(huì)返回邏輯真或邏輯假表示條件是否滿足。如表達(dá)式 (5 * 10) 40 返回邏輯真。 在 MATLAB 中，存在邏輯數(shù)組，如下面的表達(dá)式返回邏輯數(shù)組： 30 40 50 60 70 40ans = 0 0 1 1 1第24頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第25頁(yè)邏輯數(shù)組（2/5） 邏輯數(shù)組的創(chuàng)建 創(chuàng)建邏

17、輯數(shù)組的最簡(jiǎn)單的方法為直接輸入元素的值為 true 或者 false 邏輯數(shù)組也可以通過(guò)邏輯表達(dá)式生成第25頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第26頁(yè)邏輯數(shù)組（3/5）MATLAB 中返回邏輯值的函數(shù)和操作符 函數(shù)說(shuō)明true, false將輸入?yún)?shù)轉(zhuǎn)化為邏輯值logical將數(shù)值轉(zhuǎn)化為邏輯值& (and), | (or), (not), xor, any, all邏輯操作符&, |“并”和“或”的簡(jiǎn)寫(xiě)方式= (eq), = (ne), (gt), = (ge)關(guān)系操作符所有的 is* 類型的函數(shù)，cellfun判斷函數(shù)strcmp, strncmp, strcmpi, strnc

18、mpi字符串比較第26頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第27頁(yè)邏輯數(shù)組（4/5） 邏輯數(shù)組的應(yīng)用 用于條件表達(dá)式 如果僅當(dāng)條件成立時(shí)執(zhí)行某段代碼，可以應(yīng)用邏輯數(shù)組進(jìn)行判斷和控制 用于數(shù)組索引在 MATLAB 中支持通過(guò)一個(gè)數(shù)組對(duì)另一個(gè)數(shù)組進(jìn)行索第27頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第28頁(yè)邏輯數(shù)組（5/5）邏輯數(shù)組的判斷 MATLAB 中提供了一組函數(shù)用于判斷數(shù)組是否為邏輯數(shù)組 函數(shù)功能whos(x)顯示數(shù)組 x 的元素值及數(shù)據(jù)類型islogical(x)判斷數(shù)組 x 是否為邏輯數(shù)組，是則返回真isa(x, logical)判斷數(shù)組 x 是否為邏輯數(shù)組，是則返回真class(x)返回?cái)?shù)組 x 的數(shù)

19、據(jù)類型cellfun(islogical, x)判斷單元數(shù)組的每個(gè)單元是否為邏輯值第28頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第29頁(yè)各種數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換 在 MATLAB 中，各種數(shù)據(jù)類型之間可以互相轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化方式為： 1）datatype(variable)，其中 datatype 為目標(biāo)數(shù)據(jù)類型，variable 為待轉(zhuǎn)化的變量； 2）cast(x,type)，將x的類型轉(zhuǎn)化為type指定的類型。 轉(zhuǎn)化時(shí)，如果由高精確度數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化為低精確度數(shù)據(jù)類型，則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行四舍五入；如果由定義范圍大的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化為定義范圍小的數(shù)據(jù)類型，則返回目標(biāo)數(shù)據(jù)類型的上限或下限。第29頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日

20、第30頁(yè)變量 MATLAB 的變量命名規(guī)則與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言類似，這一節(jié)介紹 MATLAB 的命名規(guī)則。首先，變量名必須是一個(gè)單一的詞，不能包含空格，另外其命名必須符合下列規(guī)則： （1）變量名區(qū)分大小寫(xiě)。如 pi 和 Pi 是兩個(gè)不同的變量。在命令窗口中輸入如下的命令，查看其結(jié)果。 （2）變量名長(zhǎng)度不超過(guò)63個(gè)字符，超過(guò)的部分將會(huì)被忽略。 （3）變量名必須以字母開(kāi)始，其后可以為字母、數(shù)字或者下劃線。MATLAB 中的變量名不支持其他符號(hào)，因?yàn)槠渌?hào)在 MATLAB 中具有特殊的意義。 第30頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第31頁(yè)MATLAB 2007b 的操作符關(guān)系運(yùn)算符 MATLAB 的關(guān)系

21、運(yùn)算符能用來(lái)比較兩個(gè)相同大小的數(shù)組，或用來(lái)比較一個(gè)數(shù)組和一個(gè)標(biāo)量。MATLAB 的關(guān)系運(yùn)算符包括所有常用的比較運(yùn)算符，如表所示 運(yùn)算符說(shuō)明運(yùn)算符說(shuō)明小于大于=大于或等于=等于=不等于第31頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第32頁(yè)邏輯運(yùn)算符 邏輯運(yùn)算符主要包括“與”、“或”和“非”。使用邏輯運(yùn)算符可以將多個(gè)表達(dá)式組合在一起，或者對(duì)關(guān)系表達(dá)式取反。MATLAB 中的邏輯運(yùn)算符如表所示。運(yùn)算符描述&與&與，只適用于標(biāo)量。a & b，當(dāng) a 的值為假時(shí)，則忽略 b 的值|或|或，只適用于標(biāo)量。a | b，當(dāng) a 的值為真時(shí)，則忽略 b 的值非第32頁(yè)/共37頁(yè)2022年5月9日第33頁(yè)運(yùn)算符優(yōu)先級(jí) MATLAB 在執(zhí)行含有關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)，同樣遵循一套優(yōu)先級(jí)原則。MATLAB 首先執(zhí)行具有較高優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算，然后執(zhí)行具有較低優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算；如果兩個(gè)運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)相同，則按從左到右的順序執(zhí)行。MALTAB 中各運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)順序如表所示，表中按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序排列各運(yùn)算符。運(yùn)算符圓括號(hào) ()轉(zhuǎn)置 (.)，共軛轉(zhuǎn)置 ()，乘方 (.)，矩陣乘方 ()標(biāo)量加法 (+)、減法 (-)、取反 ()乘法 (.*)，