數學建模競賽中常用軟件的操作

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本節(jié)主要介紹數學建模競賽中常用軟件MATLAB和Lingo的一些基本操作。一、Desktop簡介

在桌面雙擊MATLABb圖標，或雙擊安裝目錄C:\\ProgramFiles\\MATLAB\\R2023a\\bin下的MATLAB文件。啟動后默認界面如下圖。

圖1Desktop操作桌面的外貌

1.CommandWindow

該窗口是進行MATLAB各種操作的主要窗口。在該窗內可以輸入各類指令、函數、表達式；顯示除了圖形外所有的運算結果，錯誤時，給出相關出錯提醒。

指令輸入完后只有按回車鍵才能執(zhí)行；假使輸入的指令不含賦值號，計算結果被賦于默認的變量ans。

變量名和函數名對大小寫敏感，變量第一個字符必需是英文字母，最多包含63個字符（英文、數字和下劃線），不能包括空格、標點、運算符；不能使MATLAB的關鍵詞和自用的變量名（eps,pi等）函數名（sin,exp等）、文件夾名（rwt,toolbox等）。

在Matlab中有一些固定變量，例如

(1)ans：在沒有定義變量名時，系統(tǒng)默認變量名為ans；(2)eps：容許誤差，十分小的數；(3)pi：即圓周率?；(4)i,j：虛數單位；

(5)inf：表示正無窮大，由1/0運算產生；

(6)NaN（NotANumber）：表示不定值，由inf/inf或0/0運算產生；(7)nargin：函數的輸入變量數目；(8)nargout：函數的輸出變量數目。

在MATLAB中，控制流關鍵字if,for,end等用藍色字體表示；輸入指令中的非控制指令、數字顯示為黑色字體；字符串顯示為紫色字體；解釋為綠色字體；警告信息為紅色字體。

2工作空間瀏覽器

工作空間（Workspace）窗口用于瀏覽MATLAB中的變量。在工作空間窗口內，用戶可以便利地查看、編輯存儲的數據變量。

表1工作空間瀏覽器主要功能及其操作方法

功能單新變量創(chuàng)立出VariableEditor變量編輯器；可輸入數據；可重新命名變量內容顯示向內存裝載文件數據把變量保存進文件圖形繪制啟動鍵繪圖類型菜單引出鍵工作空間常用的管理指令有：（1）who及whos：查詢指令

（2）clear：清除工作空間中的所有變量

clearvar1var2：清除工作空間中的變量var1和var2（3）saveFileName

：把全部內存變量保存為Filename.mat文件點擊引出繪圖類型菜單以供選擇選中變量，點擊該圖標，則變量內容顯示在VariableEditor變量編輯器中選擇MAT數據文件，單擊該圖標，引出ImportWizard界面，選擇需要裝載的數據選擇一個或多個內存變量，單擊該圖標或單擊右鍵，選擇Saveas，把這些變量保存到MAT數據文件擊該圖標，在工作空間產生unnamed新變量；雙擊該變量，引操作方法繪制選定類型的圖形saveFileNamev1v2：把變量v1和v2保存為Filename.mat文件

saveFileNamev1v2–append：把變量v1和v2添加到Filename.mat文件（4）loadFileName

：把Filename.mat文件中全部變量調入內存

loadFileNamev1v2：把Filename.mat文件中v1,v2調入內存3.CurrentFolder

用戶保存文件時，假使不專門指定目錄名，則所存文件將保存在當前文件夾下。注意盡量不要把MATLAB所在的根目錄或其任何子目錄作為當前目錄，以免破壞MATLAB原有文件的完整性。

4.向量與矩陣的產生

MATLAB的操作對象為矩陣。標量被看作是1×1的矩陣，n維行向量或列向量可看作是1?n或n?1維矩陣。

行向量生成基本格式：start:step:end（step缺省時為1）

例如：在命令窗口中提醒符>>后輸入，x=1:5，按回車后，顯示輸出結果如下：

x=

12345

Matlab的每條命令后，若為逗號“，〞或無標點符號，則顯示命令的結果；若命令后為分號“；〞，則阻止顯示結果，用“%〞來實現(xiàn)解釋功能。

利用下面兩個函數也可以產生向量。

linspace：線性等分向量，例如，a=linspace(0,2*pi,100)。logspace：對數等分向量，例如，a=logspace(0,2*pi,100)。100為插入點數（99等分），默認值為100。

在矩陣的輸入中，約定：(1)元素之間用空格或逗號隔開；(2)用中括號方[]把所有元素括起來；(3)用分號（；）說明行終止。

在命令窗口，輸入矩陣時，按Shift+Enter鍵表示開始輸入新的一行，且要求所有的行具有一致的列。

例如：a=[123;4,56;78,9]

該矩陣一直保存在工作空間，直至被修改。二、M文件與編程1.M文件

M文件有兩種類型：腳本類M文件和函數類腳本文件。

腳本類M文件是一串依照用戶意圖排列而成的Matlab指令集合。腳本文件運行后，產生的所有變量都駐留在Matlab的基本工作空間（baseworkspace）中。只有用clear清除或

關閉指令窗清除，否則一直保存?；竟ぷ骺臻g隨Matlab的啟動而產生，只有當Matlab關閉時，基本空間才被刪除。

函數類M文件的第一行總是以function引導的函數申明行，還包括函數與外界交換數據的全部標稱輸入\\輸出量（可有可無）。Matlab允許使用比標稱數目少的輸入\\輸出量，實現(xiàn)對函數的調用。

運行函數文件時，Matlab開拓一個臨時工作空間，稱之為函數工作空間（functionworkspace），所有中間變量都存放在工作空間中，該函數文件運行終止后，該函數臨時工作空間及其中間變量馬上刪除。在函數文件中，對某腳本文件的調用而產生的所有變量也存放于函數工作空間，而不存放在基本工作空間。

函數工作空間隨M函數文件的被調用而產生，調用終止后刪除，可產生任意多個，相對于基本工作空間而言是獨立的、臨時的。

2.編程

MATLAB程序的編寫主要有以下幾種控制結構。（1）if-else-end條件控制

表2if-else-end分支結構的使用方法

單分支ifexpr(commands)Endifexpr(commands1)else(commands2)end雙分支多分支ifexpr1(commands1)elseifexpr2(commands2)else(commandsk)end當expr為\規(guī)律1\時,當expr為\規(guī)律1\時,指令組(commands)被執(zhí)行。指令組1執(zhí)行;否則,指令組2執(zhí)行。expr1,expr2,…中,首先給出\規(guī)律1\的分支被執(zhí)行;否則,分支k被執(zhí)行。常被switch-case替代。expr為控制分支的條件表達式，尋常為關系、規(guī)律表達式，其運算結果為“標量規(guī)律值1或0〞。也可以為一般代數表達式，則任何非0值均等同于“規(guī)律1〞。

expr也可以進行數組間的關系、規(guī)律運算，其運算結果為規(guī)律數組，只有該數組不包含任何0元素時，expr控制的分支才被執(zhí)行。

expr可為空數組，Matlab認為條件為“假〞，分支不被執(zhí)行。（2）switch-case控制結構

表3switch-case控制結構的使用方法

指令格式switchexprcasevalue_1(commands1)casevalue_2(command2)...casevalue_k(commandsk)otherwise(commands)end含義expr為根據此前給定的變量進行計算的表達式；value_1是給定的數值、字符串標量（或胞元數組）若expr結果與value_1（或其中的胞元元素）相等，則執(zhí)行commands1該項是以上各項的“并〞的“補〞；即以上所有的case均不發(fā)生，則執(zhí)行改組指令。switch后的表達式expr的值只能是標量數值或標量字符串。對于標量數值，比較：