MATLABR2010a基礎(chǔ)教程基本使用方法

2023年2月4日第1頁第2章基本使用方法

MATLABR2010a基礎(chǔ)教程清華大學出版社教學目標教學重點教學內(nèi)容2023年2月4日第2頁教學目標

掌握利用MATLABR2010a的命令窗口進行簡單的數(shù)學運算掌握常用的操作命令和快捷鍵了解MATLABR2010a的數(shù)據(jù)類型了解MATLABR2010a的操作符了解MATLABR2010a的基本數(shù)學函數(shù)了解MATLABR2010a腳本編程2023年2月4日第3頁教學重點

掌握利用MATLABR2010a的命令窗口進行簡單的數(shù)學運算掌握常用的操作命令和快捷鍵了解MATLABR2010a的數(shù)據(jù)類型了解MATLABR2010a的操作符2023年2月4日第4頁教學內(nèi)容簡單的數(shù)學運算常用的操作命令和快捷鍵MATLABR2010a的數(shù)據(jù)類型MATLABR2010a的運算符MATLAB的一些基礎(chǔ)函數(shù)MATLAB腳本文件2023年2月4日第5頁簡單的數(shù)學運算（1/6）最簡單的計算器使用法直接輸入法存儲變量法2023年2月4日第6頁簡單的數(shù)學運算（2/6）表達式書寫規(guī)則在大多數(shù)情況下，MATLAB對空格不予處理，因此在書寫表達式時，可以利用空格調(diào)整表達式的格式，使表達式更易于閱讀。在MATLAB表達式中，遵守四則運算法則，與通常法則相同。即運算從左到右進行，乘法和除法優(yōu)先于加減法，指數(shù)運算優(yōu)先于乘除法，括號的運算級別最高；在有多重括號存在的情況下，從括號的最里邊向最外邊逐漸擴展。需要注意的是，在MATLAB中只用小括號代表運算級別，中括號只用于生成向量和矩陣，花括號用于生成單元數(shù)組。2023年2月4日第7頁簡單的數(shù)學運算（3/6）MATLAB中的常用數(shù)學函數(shù)

MATLAB提供的基本初等函數(shù)包括三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)、復(fù)數(shù)函數(shù)、取整和求余函數(shù)、坐標變換函數(shù)、數(shù)理函數(shù)和一些特殊函數(shù)。2023年2月4日第8頁簡單的數(shù)學運算（4/6）MATLAB的數(shù)學運算符需要注意的是，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：a\b=b/a。符號功能實例+加法3+5=8-減法3-5=-2*矩陣乘法3*5=15.*乘，點乘，即數(shù)組乘法/右除3/5=0.6000./數(shù)組右除\左除3\5=1.6667.\數(shù)組左除^乘方3^5=243.^數(shù)組乘方'矩陣共軛轉(zhuǎn)置.'矩陣轉(zhuǎn)置2023年2月4日第9頁簡單的數(shù)學運算（5/6）

標點符號的使用在MATLAB中，標點符號有著充分的意義，可以用標點符號進行運算，或者標點符號可以包含特定的意義。標點符號定義標點符號定義分號（;）數(shù)組行分隔符；取消運行顯示點（.）小數(shù)點；結(jié)構(gòu)體成員訪問逗號（,）數(shù)組列分隔符；函數(shù)參數(shù)分隔符省略號（…）續(xù)行符冒號（:）在數(shù)組中應(yīng)用較多，如生成等差數(shù)列引號（‘’）定義字符串圓括號（()）指定運算優(yōu)先級；函數(shù)參數(shù)調(diào)用；數(shù)組索引等號（=）賦值語句方括號（[]）定義矩陣感嘆號（!）調(diào)用操作系統(tǒng)運算花括號（{}）定義單元數(shù)組百分號（%）注釋語句的標識2023年2月4日第10頁簡單的數(shù)學運算（6/6）分號（;）分號用于區(qū)分數(shù)組的行，或者用于一個語句的結(jié)尾處，取消運行顯示。百分號（%）該符號用于在程序文本中添加注釋，增加程序的可讀性。百分號之后的文本都將視作注釋，系統(tǒng)不對其進行編譯。2023年2月4日第11頁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MATLAB的操作更加便利。2023年2月4日第12頁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命令窗口信息顯示開關(guān)2023年2月4日第13頁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）移動到命令行開頭↓(Ctrl+n)調(diào)用下一行End（ctrl+e）移動到命令行結(jié)尾←(Ctrl+b)光標左移一個字符Ctrl+Home移動到命令窗口頂部→(Ctrl+f)光標右移一個字符Ctrl+End移動到命令窗口底部Ctrl+←光標左移一個單詞Shift+Home選中光標和表達式開頭之間的內(nèi)容Ctrl+→光標右移一個單詞Shift+End選中光標和表達式結(jié)尾之間的內(nèi)容Esc取消當前輸入行Ctrl+k剪切光標和表達式結(jié)尾之間的內(nèi)容2023年2月4日第14頁MATLABR2010a

的數(shù)據(jù)類型

整數(shù)浮點數(shù)復(fù)數(shù)邏輯變量各種數(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2023年2月4日第15頁整數(shù)MATLAB支持8位、16位、32位和64位的有符號和無符號整數(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位無符號整數(shù)，范圍為0～255（即0～28-1）int88位有符號整數(shù)，范圍為-128～127（即-27～27-1）uint1616位無符號整數(shù)，范圍為0～65535（即0～216-1）int1616位有符號整數(shù)，范圍為-32768～32767（即-215～215-1）uint3232位無符號整數(shù)，范圍為0～4294967295（即0～232-1）int3232位有符號整數(shù)，范圍為-2147483648～2147483647（即-231～231-1）uint6464位無符號整數(shù)，范圍為0～18446744073709551615（即0～264-1）int6464位有符號整數(shù)，范圍為-9223372036854775808～9223372036854775807（即-263～263-1）2023年2月4日第16頁定義整數(shù)變量定義變量：由于MATLAB默認的數(shù)據(jù)類型為雙精度型，因此在定義整形變量時，需指定變量的數(shù)據(jù)類型。2023年2月4日第17頁整數(shù)運算（1/2）運算：類型相同的整數(shù)之間可以進行運算，返回相同類型的結(jié)果。在進行加、減和乘法運算時比較簡單，在進行除法運算時稍微復(fù)雜一些，因為在多精度情況下，整數(shù)的除法不一定能得到整數(shù)的結(jié)果。在進行除法時，MATLAB首先將兩個數(shù)視為雙精度類型進行運算，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的整形數(shù)據(jù)。MATLAB中不允許進行不同整數(shù)類型之間的運算。2023年2月4日第18頁整數(shù)運算（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)學運算有可能產(chǎn)生結(jié)果溢出。MATLAB利用飽和處理處理此類問題，即當運算結(jié)果超出了此類數(shù)據(jù)類型的上限或下限時，系統(tǒng)將結(jié)果設(shè)置為該上限或下限。例2-10整數(shù)運算中的數(shù)據(jù)溢出>>x=int8(100);>>y=int8(90);>>z=x+yz=127>>x-3*yans=-27>>x-y-y-yans=

-128結(jié)果溢出上限，因此結(jié)果為1273*y溢出上限，結(jié)果為127，繼續(xù)計算，得到最后結(jié)果-27計算x-y-y-y時，從左到右進行計算，結(jié)果溢出下限，因此結(jié)果為-1282023年2月4日第19頁浮點數(shù)（1/2）MATLAB的默認數(shù)據(jù)類型是雙精度類型（double）。為了節(jié)省存儲空間，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例2-12的方式進行查看2023年2月4日第20頁浮點數(shù)（2/2）例2-12單精度和雙精度數(shù)據(jù)類型的取值范圍和精度>>realmin('single')ans=1.1755e-038>>realmax('single')ans=3.4028e+038>>eps('single')ans=1.1921e-007>>realmin('double')ans=2.2251e-308>>realmax('double')ans=1.7977e+308>>eps('double')ans=2.2204e-016創(chuàng)建單精度類型的變量時需要聲明變量類型，與創(chuàng)建整型變量類似。單精度數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)進行運算時，返回值為單精度。2023年2月4日第21頁復(fù)數(shù)復(fù)數(shù)由兩個部分組成：實部和虛部?；咎摂?shù)單位等于，在MATLAB中虛數(shù)單位由i或者j表示。MATLAB中可以通過兩種方法創(chuàng)建復(fù)數(shù)，第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complex函數(shù)。2023年2月4日第22頁復(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)，其實部為a，虛部為b。輸入?yún)?shù)a和b可以為標量，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a和b為各種不同的類型時，返回值分別為：當a和b中有一個為單精度時，返回結(jié)果為單精度；如果a和b其中一個為整數(shù)類型，則另外一個必須有相同的整數(shù)類型，或者為雙精度型，返回結(jié)果c為相同的整數(shù)類型。c=complex(a)，只有一個輸入?yún)?shù)，返回結(jié)果c為復(fù)數(shù)，其實部為a，虛部為0。但是此時c的數(shù)據(jù)類型為復(fù)數(shù)。2023年2月4日第23頁邏輯變量（1/5）邏輯數(shù)據(jù)類型通過1和0分別表示邏輯真和邏輯假。一些MATLAB函數(shù)或操作符會返回邏輯真或邏輯假表示條件是否滿足。如表達式(5*10)>40返回邏輯真。在MATLAB中，存在邏輯數(shù)組，如下面的表達式返回邏輯數(shù)組：>>[3040506070]>40ans=001112023年2月4日第24頁邏輯變量（2/5）邏輯數(shù)組的創(chuàng)建創(chuàng)建邏輯數(shù)組的最簡單的方法為直接輸入元素的值為true或者false邏輯數(shù)組也可以通過邏輯表達式生成2023年2月4日第25頁邏輯變量（3/5）MATLAB中返回邏輯值的函數(shù)和操作符函數(shù)說明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”的簡寫方式==(eq),~=(ne),<(lt),>(gt),<=(le),>=(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,strncmpi字符串比較2023年2月4日第26頁邏輯變量（4/5）邏輯數(shù)組的應(yīng)用用于條件表達式 如果僅當條件成立時執(zhí)行某段代碼，可以應(yīng)用邏輯數(shù)組進行判斷和控制用于數(shù)組索引 在MATLAB中支持通過一個數(shù)組對另一個數(shù)組進行索2023年2月4日第27頁邏輯變量（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)返回數(shù)組x的數(shù)據(jù)類型cellfun('islogical',x)判斷單元數(shù)組的每個單元是否為邏輯值2023年2月4日第28頁各種數(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，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，則對數(shù)據(jù)進行四舍五入；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，則返回目標數(shù)據(jù)類型的上限或下限。2023年2月4日第29頁數(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)的有符號整數(shù)類型uint8,uint16,uint32,uint64創(chuàng)建或轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的無符號整數(shù)類型isnumeric判斷是否為整數(shù)或浮點數(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’type’intmax(‘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’

類型的最大浮點實數(shù)值realmin(‘type’)’type’

類型的最小浮點實數(shù)值eps(‘type’)’type’

類型eps值eps(‘x’)變量x的eps值2023年2月4日第30頁變量MATLAB的變量命名規(guī)則與其他計算機語言類似，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。如pi和Pi是兩個不同的變量。在命令窗口中輸入如下的命令，查看其結(jié)果。（2）變量名長度不超過63個字符，超過的部分將會被忽略。（3）變量名必須以字母開始，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，因為其他符號在MATLAB中具有特殊的意義。

2023年2月4日第31頁MATLABR2010a的操作符（1/3）關(guān)系運算符MATLAB的關(guān)系運算符能用來比較兩個相同大小的數(shù)組，或用來比較一個數(shù)組和一個標量。MATLAB的關(guān)系運算符包括所有常用的比較運算符，如表所示

運算符說明運算符說明<小于<=小于或等于>大于>=大于或等于==等于~=不等于2023年2月4日第32頁MATLABR2010a的操作符（2/3）邏輯運算符邏輯運算符主要包括“與”、“或”和“非”。使用邏輯運算符可以將多個表達式組合在一起，或者對關(guān)系表達式取反。MATLAB中的邏輯運算符如表所示。運算符描述&與&&與，只適用于標量。a&&b，當a的值為假時，則忽略b的值|或||或，只適用于標量。a||b，當a的值為真時，則忽略b的值~非2023年2月4日第33頁MATLABR2010a的操作符（3/3）運算符優(yōu)先級MATLAB在執(zhí)行含有關(guān)系運算和邏輯運算的數(shù)學運算時，同樣遵循一套優(yōu)先級原則。MATLAB首先執(zhí)行具有較高優(yōu)先級的運算，然后執(zhí)行具有較低優(yōu)先級的運算；如果兩個運算的優(yōu)先級相同，則按從左到右的順序執(zhí)行。MALTAB中各運算符的優(yōu)先級順序如表所示，表中按照優(yōu)先級從高到低的順序排列各運算符。運算符圓括號()轉(zhuǎn)置(.’)，共軛轉(zhuǎn)置(‘)，乘方(.^)，矩陣乘方(^)乘法(.*)，矩陣乘法(*)，右除(./)，左除(.\)，矩陣右除(/)，矩陣左除(\)加法(+)，減法(-)，邏輯非(~)冒號運算符(:)小于(<)，小于等于(<=)，大于(>)，大于等于(>=)，等于(==)，不等于(~=)數(shù)組邏輯與(&)數(shù)組邏輯或(|)邏輯與(&&)邏輯或(||)2023年2月4日第34頁MATLAB的一些基礎(chǔ)函數(shù)位操作函數(shù)邏輯運算函數(shù)集合函數(shù)時間與日期函數(shù)