高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)-MATLAB-簡(jiǎn)介課件

高等數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)第一章

MATLAB

MATLAB簡(jiǎn)介

一、關(guān)于MATLAB１、MATLAB的特點(diǎn)２、MATLAB工具箱及啟動(dòng)二、MATLAB程序編寫(xiě)１、MTLAB的基本元素及使用方法２、M文件及函數(shù)３、程序語(yǔ)言的編寫(xiě)三、上機(jī)實(shí)驗(yàn)MATLAB簡(jiǎn)介—關(guān)于MATLAB

１、MATLAB的特點(diǎn)

功能強(qiáng)大語(yǔ)言簡(jiǎn)單擴(kuò)充能力強(qiáng)、可開(kāi)發(fā)性強(qiáng)編程易、效率高(從形式上看，MATLAB程序文件是一個(gè)純文本文件，擴(kuò)展名為m.用任何字處理軟件都可以對(duì)它進(jìn)行編寫(xiě)和修改，因此程序易調(diào)試，人機(jī)交互性強(qiáng)。)

２、MATLAB工具箱及啟動(dòng)

（１）MATLAB工具箱：MATLAB主程序最優(yōu)化工具箱(OptimizationToolbox）圖像處理工具箱(ImageProcessingToolbox）線(xiàn)性矩陣不等式控制工具箱(LMIControlToolbox)偏微分方程工具箱(PartialDifferentialEquationToolbox)統(tǒng)計(jì)工具箱(StatisticsToolbox)符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱(SymbolicMathToolbox)MATLAB簡(jiǎn)介—關(guān)于MATLAB

(2)MATLAB啟動(dòng)可以利用菜單、快捷鍵或文件夾三種方式進(jìn)人MATLAB工作窗口。MATLAB簡(jiǎn)介—關(guān)于MATLAB

MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)MTLAB的基本元素及使用方法一、MTLAB的基本元素及使用方法1、常量和變量2、字符串3、數(shù)組和矩陣的構(gòu)造4、運(yùn)算符5、數(shù)組和矩陣的運(yùn)算

1．常量和變量1）常量和變量的定義常量是MATLAB語(yǔ)言預(yù)定義的一些變量，在默認(rèn)的情況下這些變量的值為常數(shù)。變量是MATLAB的基本元素之一，與其他常規(guī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言不同的是MATLAB語(yǔ)言不要求對(duì)所使用的變量進(jìn)行事先說(shuō)明，而且它也不需要指定變量的類(lèi)型，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)該變量被賦予的值或是對(duì)該變量所進(jìn)行的操作來(lái)自動(dòng)確定變量的類(lèi)型。變量的命名規(guī)則：①變量名長(zhǎng)度不超過(guò)31位，超過(guò)31位的字符系統(tǒng)將忽略不計(jì)；②變量名區(qū)分大小寫(xiě)；③變量名必須以字母開(kāi)頭，變量名中可以包含字母、數(shù)字或下劃線(xiàn)。MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)

2）常量和變量的運(yùn)算

MATLAB關(guān)于常量和變量的運(yùn)算與C語(yǔ)言基本相同例：計(jì)算MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)

MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)2．字符串

字符和字符串也是MATLAB的重要組成部分，MATLAB具有強(qiáng)大的字符串處理功能，特別是在MATLAB6.5中有專(zhuān)門(mén)的符號(hào)運(yùn)算工具箱(Symbolictoolbox)使其進(jìn)行符號(hào)運(yùn)算的功能更為強(qiáng)大。1）設(shè)定字符串MATLAB對(duì)字符串的設(shè)定非常簡(jiǎn)單，只需用單引號(hào)‘’，將需設(shè)定的字符串引注即可。2）字符串的操作由于MATLAB語(yǔ)言是采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，因此它的字符串操作與C語(yǔ)言的相應(yīng)操作基本相同。在MATLAH中用eval函數(shù)來(lái)執(zhí)行字符串的功能。MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)3．?dāng)?shù)組和矩陣的構(gòu)造1)數(shù)組

只要用空格或逗號(hào)間隔數(shù)組元素,并用方括號(hào)括起來(lái)就可以了。例如x=[01，75]注：還可以用增量法和linspace函數(shù)法來(lái)構(gòu)造數(shù)組增量法構(gòu)造數(shù)組。增量法構(gòu)造數(shù)組例如b=10:15b=10:0.5:12b=10:-1:5lingspace函數(shù)法構(gòu)造數(shù)組用lingspace函數(shù)構(gòu)造數(shù)組,需要指定首尾和元素總個(gè)數(shù),形式為x=linspace(first,last,num)例如x=linspace(0,10,5)MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)2)矩陣

MATLAB里,二數(shù)組稱(chēng)為矩陣,在方括號(hào)里輸入多個(gè)元素可以構(gòu)造矩陣的一個(gè)行,并用逗號(hào)或空格將每個(gè)元素隔開(kāi)，不同行用分號(hào)隔開(kāi)

.例如，b=[015；379]

MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)4．運(yùn)算符

與其他程序語(yǔ)言類(lèi)似,MATLAB提供了數(shù)學(xué)表達(dá)式功能.但是,與大多數(shù)程序語(yǔ)言不同的是,這些表達(dá)式主要對(duì)矩陣操作.

算術(shù)運(yùn)算符實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算以及冪,轉(zhuǎn)置等運(yùn)算，表達(dá)式采用的算術(shù)運(yùn)算符如表1.1所示。MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)5．?dāng)?shù)組和矩陣的運(yùn)算

由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，數(shù)組和矩陣有著不同的概念。在MATLAB中，數(shù)組和矩陣在形式上很多一致之處，但是實(shí)際上它們遵循不同的運(yùn)算規(guī)則。MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)二、M文件及函數(shù)

1.M文件

如果需要重復(fù)調(diào)用命令,或者命令的數(shù)比較多,將它們寫(xiě)成M文件的形式并保存.M文件分為腳本式M文件和函數(shù)式M文件。(1)腳本式M文件例如在編輯器中輸入如下代碼a=[123;0,1,0;3,4,5];b=det(a)c=inv(a)d=b*c保存為math.m在命令窗口中輸入math可以執(zhí)行文件。MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)(2)函數(shù)式M文件

例如給出x求在編輯器中輸入

functiony=tentimes(x)%本程序求輸入值與10的乘積%用演示MATLAB函數(shù)幫助的實(shí)現(xiàn)方法y=x*10;將它保存到MATLAB的work目錄中,M文件名為tentimes.mMATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)在命令窗口輸入helptentimes顯示本程序求輸入值與10的乘積用演示MATLAB函數(shù)幫助的實(shí)現(xiàn)方法輸入y=tentimes(10)得到返回值y=100MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)

注：比較好的編程習(xí)慣,往往在程序的開(kāi)始部分寫(xiě)一些文本,提供關(guān)于怎么使用函數(shù)的幫助信息.緊接函數(shù)定義行的以%符號(hào)開(kāi)頭的第一組連續(xù)行是函數(shù)的幫助文本.MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)2.函數(shù)

MATLAB提供了很多內(nèi)部數(shù)學(xué)函數(shù),包括abs,sqrt,exp和sin.對(duì)負(fù)數(shù)取平方根或?qū)?shù)不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤,MATLAB會(huì)自動(dòng)返回復(fù)數(shù)計(jì)算結(jié)果.MATLAB還提供了很多高級(jí)的數(shù)學(xué)函數(shù),包括bessel和gamma函數(shù),在命令窗口入下面的命令,可以看此類(lèi)函數(shù)的列表.helpelfun輸入以下的命令,可以看到更多的高級(jí)數(shù)學(xué)函數(shù)和矩陣函數(shù)helpspecfunhelpelmatMATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)注：（1）任意M文件中的第1個(gè)函數(shù)稱(chēng)為主函數(shù).主函數(shù)可以有任意多個(gè)子函數(shù),它們可以作為主函數(shù)的子函數(shù).（2）大多數(shù)情況下,主函數(shù)是M文件中可以從MATLAB命令或從另一個(gè)M文件函數(shù)調(diào)用的唯一函數(shù).調(diào)用該函數(shù)時(shí),使用定義該函數(shù)的M文件的名稱(chēng).例如,average函數(shù)在文件average.m中.functiony=average(x)%計(jì)算矢量元素的平均值y=sum(x)/length(x);可以從MATLAB命令行用下面的命令計(jì)算3個(gè)數(shù)的平均值>>average([252])ans=3MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)注意:一般使主函數(shù)的名稱(chēng)與M文件的相同.如果函數(shù)名與文件名不同,必須用文件名調(diào)用函數(shù).M文件中可以包含一個(gè)以上的函數(shù).文件中除主函數(shù)以外的函數(shù)稱(chēng)為子函數(shù)，主函數(shù)放在最上面,子函數(shù)放在下面,各子函數(shù)不分先后順序.MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)三、程序語(yǔ)言的編寫(xiě)

程序控制語(yǔ)句決定程序運(yùn)行時(shí)的走向,包括條件控制,循環(huán)控制,錯(cuò)誤控制和終止運(yùn)行控制等,這里介紹條件控制和循環(huán)控制.MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)1．條件控制

條件控制使得可以有選擇地運(yùn)行程序塊.當(dāng)條件可以用是或否來(lái)回答時(shí),使用if語(yǔ)句;當(dāng)條件根據(jù)表達(dá)式值的不同可有多個(gè)選項(xiàng)時(shí),使用switch和case語(yǔ)句.

（1）if/elseif語(yǔ)句

ifexpression()statements;elseexpression()statements;end

MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)例如：當(dāng)輸入自變量的值,由如下分段函數(shù)給出的值．

MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)編輯M文件math.m：x=input('x=');ifx<0y=x^3;elsey=3*x^2;endx,yMATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)在命令窗口輸入:>>mathx=1x=1y=3MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)有多個(gè)選擇時(shí),可以類(lèi)似地使用if/elseif語(yǔ)句.例如B樣條函數(shù)的判斷函數(shù)程序如下:functionf=pdbsline(x)ifx<0f=0;elseifx<1f=x;elseifx<2f=2-x;elsef=0;endMATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)保存為pdbsline.m,在命令窗口輸入:>>pdbsline(-1)ans=0>>pdbsline(1.36)ans=0.6400>>pdbsline(2.5)ans=0>>pdbsline(1)ans=1MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)(2)switch/case語(yǔ)句

該語(yǔ)句的通用格式為:switchswitch-expressioncasecase-expression1,statements1;casecase-expression2,statements2;casecase-expression3,statements3;……otherwisestatements;end

MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)

switch-expression給出開(kāi)關(guān)條件,當(dāng)有case-expression與之匹配時(shí),就執(zhí)行其后的語(yǔ)句.如果沒(méi)有case-expression與之匹配,就執(zhí)行otherwise后面的語(yǔ)句.在執(zhí)行過(guò)程中,只有一個(gè)case命令被執(zhí)行,當(dāng)執(zhí)行完命令后,程序就跳出分支結(jié)構(gòu),執(zhí)行end下面的語(yǔ)句.MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)

例如:編寫(xiě)轉(zhuǎn)換成績(jī)等級(jí)的函數(shù)文件,考試成績(jī)?cè)赱80,100]分?jǐn)?shù)段的顯示優(yōu)秀,在[70,80)分?jǐn)?shù)段顯示良好,[60,70)分?jǐn)?shù)段顯示及格,[0,60)分?jǐn)?shù)段顯示不及格.程序如下:functionresult=cj(x)n=fix(x/10);switchncase{8,9,10}disp('優(yōu)秀');case7

disp('良好');case6disp('及格');

otherwisedisp('不及格');endMATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)保存為cj.m,在命令窗口輸入:>>cj(98)優(yōu)秀>>cj(80)優(yōu)秀>>cj(67)及格>>cj(23)不及格MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)2．循環(huán)控制

使用循環(huán)控制語(yǔ)句,可以重復(fù)執(zhí)行代碼塊,用for語(yǔ)句執(zhí)行指定次數(shù);while語(yǔ)句適合于循環(huán)一直執(zhí)行,直到滿(mǎn)足條件為止的情況;continue和break語(yǔ)句對(duì)退出循環(huán)給予更多控制.(1)for循環(huán)for循環(huán)允許一組命令以固定的和預(yù)定的次數(shù)重復(fù)執(zhí)行,for循環(huán)的一般形式如下:forv=expression(循環(huán)變量=初值：步長(zhǎng)：終值)statements;endMATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)(2)while循環(huán)

while循環(huán)以不定的次數(shù)來(lái)求一組命令值.while循環(huán)的一般形式如下:whileexpressionstatements;end只要表達(dá)式expression中的元素為真,就執(zhí)行while和end語(yǔ)句之間的命令.MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)例如:求自然數(shù)前項(xiàng)n和,輸入項(xiàng)數(shù)n程序如下:n=input('n=')sum=0;k=1;%給和與循環(huán)變量賦初值whilek<=nsum=sum+k;k=k+1;endsum執(zhí)行程序:輸入10,回車(chē)得n=10sum=55MATLAB簡(jiǎn)介—MATLAB程序編寫(xiě)(3)continue命令continue命令經(jīng)常與for或while語(yǔ)句一起使用,作用是結(jié)束本次循環(huán),即跳過(guò)循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語(yǔ)句,接著下一次是否執(zhí)行循環(huán)的判斷.(4)break命令break命令經(jīng)常與for或while語(yǔ)句一起使用,作用是終止本次循環(huán),跳出最內(nèi)層的循環(huán).MATLAB簡(jiǎn)介—上機(jī)實(shí)驗(yàn)MATLAB簡(jiǎn)介—上機(jī)實(shí)驗(yàn)程序:1、