西南民族大學(xué).ppt

1、西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,1,變量命名規(guī)則: 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定義的合法正弦函數(shù)名，但SIN和Sin等都不是。 變量名的第一個(gè)字符必須是英文字母，最多可包含31 個(gè)字母（英文、數(shù)字和下連符）。 變量名中不得包含空格、標(biāo)點(diǎn)，但可以包含下連符。 如:變量名my_var_201 合法; my，var201 不合法 MATLAB 默認(rèn)的預(yù)定義變量: 每當(dāng)MATLAB啟動(dòng)時(shí)，這些預(yù)定義變量就被產(chǎn)生。 ans:計(jì)算結(jié)果的缺省變量名 i或j:虛單元 Inf：表示正無(wú)窮大 pi：圓周率 NaN:表示不定值，它由InfIn

2、f或00運(yùn)算產(chǎn)生 建議：用戶在編寫指令和程序時(shí)，盡可能不對(duì)這些默 認(rèn)的預(yù)定義變量名重新賦值，以免產(chǎn)生混淆。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,2,3.3 數(shù)值計(jì)算功能,數(shù)值矩陣的創(chuàng)建和存取 數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算 矩陣的訪問(wèn)規(guī)則和一般操作 解線性方樣組和非線性方程組 多項(xiàng)式操作,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,3,3.3.1創(chuàng)建數(shù)值矩陣 一維數(shù)組的創(chuàng)建的幾種特殊方法： 冒號(hào)生成法 x=a:inc:b inc是步長(zhǎng)。若(b-a)是inc的整數(shù)倍，則生成數(shù)組的最后一個(gè)元素等于b，否則小于b。 定數(shù)線性采樣法 x=linspace(a,b,n) 在a,b區(qū)間設(shè)定的“總點(diǎn)數(shù)n”下均勻采樣生成矩陣,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,4,利用

3、內(nèi)部語(yǔ)句和函數(shù)快速產(chǎn)生矩陣,zeros: 生成全0矩陣（數(shù)組） ones: 生成全1矩陣（數(shù)組） eye: 生成單位矩陣（數(shù)組） rand: 生成均勻分布的隨機(jī)矩陣（數(shù)組） randn:生成正態(tài)分布的隨機(jī)矩陣（數(shù)組） ： 生成空矩陣（數(shù)組） diag: 產(chǎn)生對(duì)角形矩陣（數(shù)組） magic:產(chǎn)生魔方矩陣(數(shù)組),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,5,3.3.2數(shù)組運(yùn)算和矩陣運(yùn)算,數(shù)組運(yùn)算 矩陣運(yùn)算,6,數(shù)組運(yùn)算符前有小黑點(diǎn)；矩陣運(yùn)算符前沒(méi)有小黑點(diǎn)。 數(shù)組運(yùn)算 矩陣運(yùn)算 A. 非共軛轉(zhuǎn)置 A 共軛轉(zhuǎn)置 A.n A的每個(gè)元素自乘n次 An A陣為方陣時(shí),自乘n次 P.A 以P為底，分別以A的元素為 PA A陣為

4、方陣時(shí)，標(biāo)量的 指數(shù)求冪 矩陣乘方 A+(-)B 對(duì)應(yīng)元素相加(減) A+(-)B 矩陣相加(減) A.*B 對(duì)應(yīng)元素相乘 A*B 內(nèi)維相同矩陣乘積 A./B A的元素被B對(duì)應(yīng)的元素除 A/B A右除B B.A A的元素被B對(duì)應(yīng)的元素除 BA B左除A exp(A)以自然數(shù)e為底，分別以A expm(A)A的矩陣指數(shù)函數(shù) 的元素為指數(shù),求冪 log(A) 對(duì)A的各元素求對(duì)數(shù) logm(A) A的矩陣對(duì)數(shù)函數(shù) sqrt(A)對(duì)A的各元素求平方根 sqrtm(A) A的矩陣平方根函數(shù),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,7,數(shù)組運(yùn)算 .* ./ . . .,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,8,AB,矩陣運(yùn)算,西南民族大學(xué)

5、 蔣玉蓮,9,關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算只能按照數(shù)組運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行，結(jié)果為邏輯數(shù)組。 find 關(guān)系運(yùn)算函數(shù) rank(A) 求矩陣A的秩 Av,Ad=eig(A) 求矩陣A的特征向量Av，特征值A(chǔ)d det(A) 求行列式值 p=poly(AR) 求方陣AR的特征多項(xiàng)式p;或求向量 AR指定根對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式 sum(X,n ) 對(duì)X矩陣沿第n維求和 diff(X,m,n) 對(duì)X矩陣沿第n維求m差分。 sort(X,n) 沿第n維對(duì)X元素按模增大排列,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,10,例3.9例3.16 例3.17例3.19,A=ones(2,2) B=2* ones(2,2) A.*B=? A./B=? A.

6、B=? A.B=? Rank(A)=? Eig(A)=? Det(A)=?,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,11,訪問(wèn)矩陣元素有3種方式 “全下標(biāo)”方式： 即指出是“第幾行，第幾列”的元素。 “單下標(biāo)”方式： 即只用一個(gè)下標(biāo)來(lái)指明元素在數(shù)組（矩陣）中的位置。 首先要對(duì)二維數(shù)組（矩陣）的所有元素進(jìn)行“一維編號(hào)” 先設(shè)想把二維數(shù)組的所有列，按先左后右的次序、首尾相 接排成“一維長(zhǎng)列”，然后自上往下對(duì)元素位置進(jìn)行編號(hào)。 邏輯下標(biāo)方式： 邏輯下標(biāo)方式可以從矩陣中篩選出邏輯下標(biāo)變量中元素為 1的位置上的矩陣元素。 例：x=5 6 7 8 9;1 2 3 4 0; m=x(logic(0 0 1 0 1) 結(jié)果：m

7、=6 7,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,12,表3.3.2 二維矩陣的基本訪問(wèn)規(guī)則 (課本P65頁(yè)) A(r,c) 由A的“r指定行”和“c指定列”上的元素組成。 A(r,:) 由A的“r指定行”和“全部列”上的元素組成。 A(:,c) 由A的“全部行”和“c指定列”上的元素組成。 A(:) 單下標(biāo)全元素尋訪。它由A的各列按自左到右的 次序，首尾相接而生成“一維長(zhǎng)列”數(shù)組。 A(r) “單下標(biāo)”尋訪。將矩陣按一維列向量來(lái)訪問(wèn)。 A(:)=D(:) 全元素賦值方式。 A(r)=Sa “單下標(biāo)”方式，對(duì) A的部分元素重新賦值。 A(r,c)=Sa 以“雙下標(biāo)”方式，對(duì)子數(shù)組A(r,c)進(jìn)行賦值。 A(:,

8、end) 訪問(wèn)矩陣的最后一列 A(end,:) 訪問(wèn)矩陣的最后一行 看書P65-67 頁(yè) 例3.233.26,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,13,Sub2ind(size(x),2,3)：將x矩陣中第2行第3列元素轉(zhuǎn)化 為單下標(biāo)方式。 若x為4行4列的二維矩陣，則=(3-1)*4+2=10， X(2,3)轉(zhuǎn)化為單下標(biāo)X(10),“單下標(biāo)”與“全下標(biāo)”的轉(zhuǎn)換關(guān)系： 以(m * n)的二維數(shù)組為例，若“全下標(biāo)元素位置是“第r行，第c列”，那么相應(yīng)的“單下標(biāo)”為L(zhǎng)(c-1)*m+r。 MATLAB有兩個(gè)指令可實(shí)現(xiàn)兩標(biāo)識(shí)方法間的轉(zhuǎn)換： sub2ind 據(jù)全下標(biāo)換算出單下標(biāo)。 ind2sub 據(jù)單下標(biāo)換算出全下

9、標(biāo)。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,14,r,c=ind2Sub (size(x),8 4),課本P65頁(yè) 例3.23,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,15,A(r,c)= ,X(:,3,4)= 刪除元素,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,16,reshape(A,m,n),reshape 在總元素不變的前提下，改變數(shù)組的行 數(shù)、列數(shù)。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,17,解線性方樣組 Ax=B (P70頁(yè) 例3.35) 解非線性方程組 x=fsolve(fun,x0) function(out1，out2，)=funname(in1，in2，） P71 例3.37,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,18,求平均值函數(shù)avg(x,n),% 求

10、x的平均值,x 是輸入向量，n是向量 %長(zhǎng)度，mean是輸出變量。 function mean = avg(x,n) mean = sum(x)/n;,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,19,符號(hào)計(jì)算功能,sym：定義一個(gè)符號(hào)對(duì)象。 syms：定義多個(gè)符號(hào)對(duì)象。 collect合并同類項(xiàng) expand對(duì)指定項(xiàng)展開(kāi) factor進(jìn)行因式或因子分解 horner轉(zhuǎn)換成嵌套形式 numden提取公因式 simplify恒等式簡(jiǎn)化 pretty習(xí)慣方式顯示 simple(EXPR) 運(yùn)用包括simplify在內(nèi)的各種指令把EXPR轉(zhuǎn)換成最簡(jiǎn)短形式。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,20,符號(hào)對(duì)象和多項(xiàng)式間的轉(zhuǎn)換,P=1,2

11、,3 是多項(xiàng)式x2+2*x+3的系數(shù) Poly2sym(p) Sym2poly(f) 例3.70例3.75,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,21,因式分解 factor(p),P96頁(yè) 例3.82,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,22,符號(hào)微積分,P97頁(yè) 例3.83例3.85,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,23,limit,limit(f,x,a)給出f 對(duì)指定量x趨向于a的極限值。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,24,P98頁(yè) 例3.88,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,25,二重積分,int(f(x),a,b),P52頁(yè) 例3.5 P98頁(yè) 例3.89,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,26,解方程組,S=solve(eq1, eq2，, eq

12、n，v1，v2，,vn) eq1, eq2，, eqn 或是字符串表達(dá)的方程，或是字符串表達(dá)式； v1，v2，,vn 是字符串表達(dá)的求解變量名。 P99頁(yè) 例3.91 關(guān)于 (u,v)， (a,u) 求解,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,27,符號(hào)常微分方程組求解,S=dsolve(eq1,eq2,eqn,cond1,cond2,，condn，v) S=dsolve(eq1,eq2,eqn,cond1,cond2,condn，v) 輸入宗量包括：微分方程（必不可少）eq、初始條件cond、指定獨(dú)立變量v。 獨(dú)立變量：由全部輸入宗量的最后一個(gè)宗量 v定義；否則，系統(tǒng)默認(rèn)為t。 y是“應(yīng)變量”時(shí)，“Dny”

13、表示“y的n階導(dǎo)”。 當(dāng)初始條件數(shù)少于微分方程數(shù)時(shí)，在所得解中出現(xiàn)的任意常數(shù)符的數(shù)目等于所缺少的初始條件數(shù)。 例題：課本P99頁(yè)例3.92、 P100頁(yè)例3.95。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,28,3.5圖形可視化功能,Plot() Hold on Plot3() Figure() Subplot() 課本第104頁(yè)表3.5.1,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,29,第4章 MATLAB程序設(shè)計(jì),MATLAB有兩種使用方式： 一種是直接交互的命令行操作方式； 另一種是使用M文件的編程工作方式。 M文件： MALAB腳本文件 MALAB函數(shù)文件,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,30,M文件有5個(gè)基本組成部分P139頁(yè),

14、1、函數(shù)頭(僅用于函數(shù)文件) 2、H1行 3、help幫助文本塊 4、函數(shù)體 5、注釋。注釋可以用中文，但是文件名或函數(shù)名不能用中文。 函數(shù)頭的一般格式為： function 輸出參量函數(shù)名(輸入?yún)⒘?,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,31,程序控制流 P143頁(yè)表4.1.2 編程實(shí)現(xiàn)卷積（h*x），參考課件4-1PPT第51頁(yè)和第45頁(yè)。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,32,4.2 數(shù)據(jù)類型,單元數(shù)組：?jiǎn)卧獢?shù)組能夠存儲(chǔ)任意類型的數(shù)據(jù)。 結(jié)構(gòu)數(shù)組,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,33,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,34,單元數(shù)組賦值方法一： ,A(1,1) = 1 4 3; 0 5 8; 7 2 9; A(1,2) = Anne

15、 Smith; A(2,1) = 3+7i; A(2,2) = -pi:pi/10:pi;,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,35,單元數(shù)組賦值方法二： ,A1,1 = 1 4 3; 0 5 8; 7 2 9; A1,2 = Anne Smith; A2,1 = 3+7i; A2,2 = -pi:pi/10:pi;,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,36,C = 1 2, 3 4; 5 6, 7 8,單元數(shù)組賦值方法三： ,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,37,cell ：產(chǎn)生單元數(shù)組,c = cell(n) %n-by-n cell array of empty matrix c = cell(m,n) or c = cel

16、l(m n) %m-by-n cell array of empty matrix c = cell(m,n,p,.) or c = cell(m n p .) c = cell(size(A),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,38,c = N1,2=? / N1,1(2,2)=?,N1,1 = 1 2; 4 5; N1,2 = Name; N2,1 = 2-4i; N2,2 = 7;,c = N1,2 c = Name,d = N1,1(2,2) d = 5,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,39,C = 1 2 Tony 3+4i ; 1 2;3 4 -5 abc; celldisp(C) C1,1 = 1 2

17、 C2,1 = 1 2 3 4 C1,2 = Tony C2,2 = -5 C1,3 = 3.0000+ 4.0000i C2,3 = abc,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,40,4.2.2 結(jié)構(gòu)數(shù)組,struct %Create structure array Syntax s = struct(field1, values1, field2, values2, .) s = struct(field1, , field2, , .) struct( ),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,41,s = struct(strings,hello,yes,lengths,5 3) s = strings: hell

18、o yes lengths: 5 3 s.strings ans = hello yes s.lengths ans = 5 3,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,42,IIR 濾波器設(shè)計(jì) FIR 濾波器設(shè)計(jì),第5章 信號(hào)處理工具箱,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,43,Butter 函數(shù)(課本第211頁(yè)),b,a = butter(n,Wn) b,a = butter(n,Wn,ftype),low，high，stop,課本第210頁(yè)例5.19 設(shè)計(jì)截至頻率為10Hz，采樣頻率為100Hz的5 階butterworth濾波器。,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,44,fc=10; fs=100; n=5; wn=fc/(fs

19、/2); b,a=butter(n,wn) freqz(b,a),截止頻率用Nyquist頻率歸一化,自動(dòng)繪制出濾波器的對(duì)數(shù)幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,45,N=5,fs=100Hz,fc=10Hz,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,46,FIR 濾波器設(shè)計(jì),fir1 fir2 fvtool(),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,47,fir1函數(shù),fir1函數(shù)：用來(lái)設(shè)計(jì)線性相位的低通、帶通、帶阻或高通FIR濾波器。該函數(shù)使用窗函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，濾波器的階數(shù)由n指定，截止頻率由Wn定義(這里Wn對(duì)應(yīng)于-6dB點(diǎn))。 b = fir1(n,Wn) b = fir1(n,Wn,ftype),high，stop,

20、low,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,48,b= fir1(48, 0.35 0.65 ); freqz(b,1,512),西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,49,fir2函數(shù),fir2函數(shù)：用來(lái)設(shè)計(jì)多通帶FIR濾波器。該濾波器的幅頻特性由向量對(duì)f和m確定。f為歸一化頻率向量，m為對(duì)應(yīng)頻率點(diǎn)上的幅度。 b = fir2(n,f,m),例：f= 0 0.6 0.7 1; m = 1 1 0 0; 例5.24,西南民族大學(xué) 蔣玉蓮,50,fvtool( )函數(shù),fvtool( )：數(shù)字濾波器分析工具。 功能：可以繪制出濾波器的分析圖形如幅頻響應(yīng)、相頻響應(yīng)、幅頻相頻響應(yīng)、群延時(shí)、零極點(diǎn)分布圖等等。 fvtool(b,a) fvtool(b1,a1,b2,a2,.bn,an),西