應(yīng)用技術(shù)課件一章matlab簡(jiǎn)介與入門

第一講MATLAB簡(jiǎn)介與入門

概

述

Matlab是由美國(guó)Mathworks公司推出的一個(gè)科技應(yīng)用軟件

它的名字是由矩陣（MATrix）和實(shí)驗(yàn)室(LABoratory)的頭三個(gè)字母組成。顧名思義，它相當(dāng)于把矩陣放在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn)，Matlab是以矩陣為單位進(jìn)行處理的，也就是它把一切都當(dāng)作矩陣，即使是一個(gè)數(shù)也是。Matlab是一種高性能的、用于工程計(jì)算的編程軟件，它把科學(xué)計(jì)算、結(jié)果可視化和編程都集中在一個(gè)使用非常方便的環(huán)境中。

Matlab是一種廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級(jí)語言，自1984年由美國(guó)MathWorks公司推向市場(chǎng)以來，歷經(jīng)二十多年的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)已成為國(guó)際公認(rèn)的最優(yōu)秀的工程應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。Matlab功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎。

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。

Matlab語言的首創(chuàng)人是C.Moler

Matlab=MatrixLaboratry矩陣實(shí)驗(yàn)室1984年TheMathWorks的公司推出了第一個(gè)Matlab的商業(yè)版本，用C語言作了完全的改寫。

其后又增添了豐富多彩的圖形圖像處理、多媒體功能、符號(hào)運(yùn)算和它與其他流行軟件的接口功能，使得Matlab的功能越來越強(qiáng)大。

到九十年代初期，在國(guó)際上30幾個(gè)數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，Matlab在數(shù)值計(jì)算方面獨(dú)占鰲頭，而Mathematica和Maple則分居符號(hào)計(jì)算軟件的前兩名。

Matlab的發(fā)展

1984年，Matlab1.0版(DOS版，182K，20來個(gè)函數(shù))

1992年，Matlab4.0版（93年推出Windows版本）

1994年，Matlab4.2， 1999年，Matlab5.32000年，Matlab6.0，2002年，Matlab6.5

2004年，Matlab7.0， 2006年，Matlab2006a

目前，Matlab已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具，它已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，而成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語言了,有人稱它為“第四代”計(jì)算機(jī)語言。就影響而言，至今仍然沒有一個(gè)別的計(jì)算軟件可與Matlab匹敵。

1.1MATLAB的安裝和工具包選擇

Matlab運(yùn)行的外部環(huán)境

WinXP或WindowsVista平臺(tái)

安裝過程1.把MATLAB7.0安裝盤放入CD-ROM，一般會(huì)自動(dòng)運(yùn)行安裝程序，如果不運(yùn)行，可以進(jìn)入光盤雙擊setup.exe文件，初始化完成，會(huì)出現(xiàn)對(duì)話框：

2.單擊Next按鈕，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，分別輸入名字、單位和安裝序列號(hào)。輸入后，單擊Next，出現(xiàn)是否接受協(xié)議的對(duì)話框。3.在是否接受協(xié)議的對(duì)話框中單擊yes和Next，出現(xiàn)安裝形式對(duì)話框,第一項(xiàng)是典型安裝，一般選擇默認(rèn)。第二項(xiàng)是定制安裝，可以選擇產(chǎn)品和文件。4.選擇典型安裝后，需選擇安裝路徑，一般默認(rèn)為c盤MATLAB7。如果選擇定制安裝后，單擊Next，出現(xiàn)選擇安裝路徑和選擇產(chǎn)品和文件的對(duì)話框，在選擇產(chǎn)品和文件部分可選擇用戶需要安裝的MATLAB和工具箱。5.安裝到約60%，需要在CD-ROM中放入第二章光盤，繼續(xù)安裝，直至完畢。如果用戶需要卸載MATLAB時(shí)，單擊開始菜單，依次選擇程序、MATLAB、UninstallMATLAB執(zhí)行命令,將會(huì)出現(xiàn)UninstallProductList對(duì)話框示，選擇需要卸載的內(nèi)容，然后單擊Next。單擊yes，開始卸載。1.2Desktop操作桌面的啟動(dòng)啟動(dòng)MATLAB系統(tǒng)有3種常見方法：1）單擊Windows開始菜單，依次選擇程序→MATLAB7.0→MATLAB7.0即可啟動(dòng)MATLAB系統(tǒng)。這是最常用的一種方式。2）運(yùn)行MATLAB系統(tǒng)啟動(dòng)程序matlab.exe。3）

如果用戶在桌面上建立了快捷方式，也利用快捷方式啟動(dòng)MATLAB系統(tǒng)。Desktop操作桌面簡(jiǎn)介命令窗口當(dāng)前工作目錄當(dāng)前工作空間輸入命令的歷史記錄命令提示符1.3CommandWindow運(yùn)行入門圖1.3-1幾何獨(dú)立的指令窗CommandWindow運(yùn)行入門

MATLAB指令窗默認(rèn)地位于MATLAB桌面的右方（見圖1.2-1）。假如，用戶希望得到脫離操作桌面的幾何獨(dú)立指令窗，只要點(diǎn)擊該指令窗右上角的鍵，就可獲得如圖1.3-1所示的指令窗。最簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用法【例1.3-1】求的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。本例演示：最初步的指令輸入形式和必需的操作步驟。（1）用鍵盤在MATLAB指令窗中輸入以下內(nèi)容>>(12+2*(7-4))/3^2

（2）在上述表達(dá)式輸入完成后，按[Enter]鍵，該指令被執(zhí)行，并顯示如下結(jié)果。ans=2

【例1.3-2】“續(xù)行輸入”法。本例演示：或由于指令太長(zhǎng)，或出于某種需要，輸入指令行必須多行書寫時(shí)，該如何處理。S=1-1/2+1/3-1/4+...1/5-1/6+1/7-1/8S=0.6345

〖說明〗MATLAB用3個(gè)或3個(gè)以上的連續(xù)黑點(diǎn)表示“續(xù)行”，即表示下一行是上一行的繼續(xù)。本例指令中包含“賦值號(hào)”，因此表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果被賦給了變量S。指令執(zhí)行后，變量S被保存在MATLAB的工作空間（Workspace）中，以備后用。如果用戶不用clear指令清除它，或?qū)λ匦沦x值，那么該變量會(huì)一直保存在工作空間中，直到本MATLAB指令窗被關(guān)閉為止。數(shù)值、變量和表達(dá)式

MATLAB的數(shù)值采用習(xí)慣的十進(jìn)制表示，可以帶小數(shù)點(diǎn)或負(fù)號(hào)。以下記述都合法。3-99 0.0019.4561.3e-34.5e33

在采用IEEE浮點(diǎn)算法的計(jì)算機(jī)上，數(shù)值通常采用“占用64位內(nèi)存的雙精度(double)”表示。其相對(duì)精度是eps（MATLAB的一個(gè)預(yù)定義變量），大約保持有效數(shù)字16位。數(shù)值范圍大致從10-308

到10308。變量命名規(guī)則(1)變量名、函數(shù)名是對(duì)字母大小寫敏感的。如變量myvar和MyVar表示兩個(gè)不同的變量。sin是MATLAB定義的正弦函數(shù)名，但SIN,Sin等都不是。(2)變量名的第一個(gè)字符必須是英文字母，最多可包含63個(gè)字符（英文、數(shù)字和下連符）。如myvar201是合法的變量名。(3)變量名中不得包含空格、標(biāo)點(diǎn)、運(yùn)算符，但可以包含下連符。如變量名my_var_201是合法的，且讀起來更方便。而my,var201由于逗號(hào)的分隔，表示的就不是一個(gè)變量名。MATLAB默認(rèn)的數(shù)學(xué)常數(shù)兩點(diǎn)注意：（1）臨時(shí)替換性；（2）a/0；運(yùn)算符和表達(dá)式幾點(diǎn)注意：（1）復(fù)數(shù)的主解問題；（2）數(shù)組運(yùn)算與標(biāo)量運(yùn)算；（3）“左除”與“右除”。面向復(fù)數(shù)設(shè)計(jì)的運(yùn)算——MATLAB特點(diǎn)之一面向數(shù)組設(shè)計(jì)的運(yùn)算——MATLAB特點(diǎn)之二在MATLAB中，標(biāo)量數(shù)據(jù)被看作的數(shù)組（Array）數(shù)據(jù)。所有的數(shù)據(jù)都被存放在適當(dāng)大小的數(shù)組中。為加快計(jì)算速度（運(yùn)算的向量化處理），MATLAB對(duì)以數(shù)組形式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了兩種基本運(yùn)算：一種是所謂的數(shù)組運(yùn)算；另一種是所謂的矩陣運(yùn)算。幾點(diǎn)注意：（1）數(shù)組維數(shù)的聲明略去，內(nèi)存自動(dòng)分配；（2）二維數(shù)組輸入的三大要素：數(shù)組標(biāo)識(shí)符“[]”；元素分隔符空格或逗號(hào)“,”；數(shù)組行間分隔符分號(hào)“;”或“回車鍵”。注意：所有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)都是“英文狀態(tài)的符號(hào)”。（3）在全部鍵入一個(gè)指令行內(nèi)容后，必須按下[Enter]鍵，該指令才會(huì)被執(zhí)行。1.4CommandWindow操作要旨指令窗的顯示方式一、默認(rèn)的輸入顯示方式（1）對(duì)于輸入指令中的if,for,end等控制數(shù)據(jù)流的MATLAB關(guān)鍵詞自動(dòng)地采用藍(lán)色字體顯示。（2）對(duì)于輸入指令中的非控制指令、數(shù)碼，都自動(dòng)地采用黑色字體顯示。（3）輸入的字符串自動(dòng)呈現(xiàn)為紫色字體。運(yùn)算結(jié)果的顯示注意：運(yùn)行中，屏幕上最常見到的數(shù)字輸出結(jié)果由5位數(shù)字構(gòu)成。這是“雙精度”數(shù)據(jù)的默認(rèn)輸出格式。用戶不要誤認(rèn)為，運(yùn)算結(jié)果的精度只有5位有效數(shù)字。實(shí)際上，MATLAB的數(shù)值數(shù)據(jù)通常占用64位（Bit）內(nèi)存，以16位有效數(shù)字的“雙精度”進(jìn)行運(yùn)算和輸出。MATLAB為了比較簡(jiǎn)潔、緊湊地顯示數(shù)值輸出，才默認(rèn)地采用formatshortg格式顯示出5位有效數(shù)字。

顯示方式的永久設(shè)置選中{File：Preferences}下拉菜單項(xiàng)，

“Font&Colors”，

用戶根據(jù)需要和對(duì)話框提示對(duì)數(shù)據(jù)顯示格式，或字體等進(jìn)行選擇；

點(diǎn)擊[OK]鍵。指令行中的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)指令窗的常用控制指令指令窗中指令行的編輯1.5CommandHistory歷史指令窗單一歷史指令的鍵盤操作多行歷史語句的同時(shí)調(diào)用1.6CurrentDirectory、路徑設(shè)置器和文件管理

CurrentDirectory當(dāng)前目錄瀏覽器簡(jiǎn)介1.7工作空間瀏覽器和變量編輯器工作空間瀏覽器和變量可視化工作空間的管理指令(1)查詢指令who及whos>>whoYourvariablesare:xy>>whosNameSizeBytesClassx1x1411128doublearrayy1x1411128doublearrayGrandtotalis282elementsusing2256bytes(2)從工作空間中刪除變量和函數(shù)的指令clear最常用的幾種格式：clear

清除工作空間中的所有變量clearvar1var2

清除工作空間中的var1和var2變量clearall

清除工作空間中所有的變量、全局變量、編譯過的M函數(shù)和MEX鏈接。clearfun1fun2

清除工作空間中名為fun1和fun2的函數(shù)(3)清屏指令clc（4）整理工作空間內(nèi)存碎片的指令pack

在MATLAB運(yùn)行期間，它會(huì)自動(dòng)地為產(chǎn)生的變量分配內(nèi)存，也會(huì)為使用到的M函數(shù)分配內(nèi)存。有時(shí)對(duì)于容量較大的變量，會(huì)出現(xiàn)“Outofmemory”的錯(cuò)誤。此時(shí)，可能使用clear指令清除若干內(nèi)存中的變量也無濟(jì)于事。產(chǎn)生這種問題的一個(gè)原因是：MATLAB存放一個(gè)變量時(shí)，必須使用“連成一片”的內(nèi)存空間。對(duì)于那些被碎片分割得“支離破碎”的內(nèi)存空間，即便它們的總?cè)萘砍^待生成變量，也無法使用。在這種情況下，借助pack指令也許能解決問題。VariableEdi