《MATLAB基本運(yùn)算》PPT課件.ppt

1、第二章 MATLAB基本運(yùn)算,2.1 數(shù)據(jù)類型 2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作 2.3 字符串 2.4 日期與時(shí)間 2.5 構(gòu)架數(shù)組與元胞數(shù)組 2.6 關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算 2.7 多項(xiàng)式,2.1 數(shù)據(jù)類型,2.1 數(shù)據(jù)類型,2.1.1 MATLAB內(nèi)置常量及其意義 ans：默認(rèn)變量名 eps：浮點(diǎn)運(yùn)算默認(rèn)精度 i,j：虛數(shù)單位 Inf或inf：無窮大 NaN或nan：非數(shù)（Not a Number） pi：圓周率 realmax(realmin)：最大（?。┱龑?shí)數(shù) computer：計(jì)算機(jī)類型 version：MATLAB版本字符串 lasterr：最新一次錯(cuò)誤信息 lastwarn：最新的警

2、告信息,2.1 數(shù)據(jù)類型,2.1.2 常數(shù)和變量 1.常數(shù)：以十進(jìn)制表示 2.變量的命名 以英文字母引導(dǎo)，后面可以跟字母、數(shù)字、下劃線，不能包含空格、標(biāo)點(diǎn) 總長度不超過63個(gè)字符，之后的字符被忽略 大小寫敏感 盡量以明顯的含義命名，增加可讀性 MATLAB的關(guān)鍵字不能作為變量名 盡量不要與MATLAB的內(nèi)置常量、內(nèi)建函數(shù)、工具箱函數(shù)同名，以免發(fā)生沖突 3.變量的取值：前面各種數(shù)據(jù)類型，以數(shù)組形式出現(xiàn) 4.變量的使用：不需要預(yù)定義，直接使用,2.1 數(shù)據(jù)類型,2.1.3 整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 1.整數(shù)： 無符號型：uint8、uint16、uint32、uint64 有符號型：int8、int16、in

3、t32、int64 2.浮點(diǎn)數(shù)： 單精度型(single) 雙精度型(double)：MATLAB默認(rèn)的數(shù)據(jù)類型 3.數(shù)據(jù)類型定義與轉(zhuǎn)換： 整數(shù)定義與轉(zhuǎn)換：int8()、uint8() 浮點(diǎn)數(shù)定義與轉(zhuǎn)換：single()、double(),2.1 數(shù)據(jù)類型,2.1.4 復(fù)數(shù) 1.復(fù)數(shù)產(chǎn)生的方式 代數(shù)式：z=a+b*i、z=a+bi 指數(shù)式：z=r*exp(i*theta) 2.復(fù)數(shù)的運(yùn)算函數(shù) 求實(shí)部與虛部：real(z)、imag(z) 求共軛復(fù)數(shù)：conj(z) 求復(fù)數(shù)的幅角：angle(z) 求復(fù)數(shù)的模：abs(z) 創(chuàng)建復(fù)數(shù)：complex(a,b),2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.

4、2.1 基本概念與創(chuàng)建數(shù)組的基本規(guī)則 1.基本概念 空數(shù)組(empty array)：沒有元素的數(shù)組 標(biāo)量(scalar)：11矩陣，只有一個(gè)元素 向量(vector)：1n或n1矩陣 矩陣(matrix)：一個(gè)矩形的mn數(shù)組，即二維數(shù)組 數(shù)組(array)：多維數(shù)組mnk，矩陣和向量都是數(shù)組的特例 2.創(chuàng)建數(shù)組的基本規(guī)則 矩陣元素應(yīng)用方括號（）括住 每行內(nèi)的元素間用逗號或空格隔開 行與行之間用分號或回車鍵隔開 元素可以是數(shù)值或表達(dá)式,2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.2 數(shù)組的創(chuàng)建 1.空數(shù)組 不包含任何元素的數(shù)組，可以用于數(shù)組聲明、清空數(shù)組以及邏輯運(yùn)算 創(chuàng)建方法：a=、b=ones(

5、2,0) 2.向量 直接輸入法 使用a:d:b方式：初始值a，元素個(gè)數(shù)n=(b-a)/d linspace(a,b,n)：與前法相同，d=(b-a)/n logspace(a,b,n)：在10a,10b之間按對數(shù)等分 3.矩陣 直接輸入法 向量組合法 文件導(dǎo)入法 數(shù)組編輯器輸入法,2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.2 數(shù)組的創(chuàng)建 4.特殊矩陣和數(shù)組 單位矩陣：eye(m,n) 魔方矩陣：magic(N) 全零數(shù)組：zeros(m,n,k) 全幺數(shù)組：ones(m,n,k) 0,1均勻分布隨機(jī)數(shù)組：rand(m,n,k) a,b均勻分布隨機(jī)數(shù)組：a+(b-a)*rand(m,n,k) 正態(tài)

6、分布N(0,1)隨機(jī)數(shù)組：randn(m,n,k) 正態(tài)分布N(,2)隨機(jī)數(shù)組：+*randn(m,n,k),2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.3 數(shù)組的操作 1.數(shù)組元素的引用 全下標(biāo)方式：A(i,j) 單下標(biāo)方式：A(i) 全下標(biāo)與單下標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系：l=(c-1)m+r 2.子矩陣的產(chǎn)生 全下標(biāo)方式：A(m1:m2,n1:n2) 單下標(biāo)方式：A(m:n:k) 邏輯索引方式：A(L1,L2) 3.數(shù)組的賦值 全下標(biāo)方式：A(i,j)=b 單下標(biāo)方式：A(n)=b 全元素方式：A=B 4.矩陣的合并 水平合并：C=a b 垂直合并：C=a;b 5.數(shù)組元素的刪除：賦值為空矩陣,2.2

7、 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.4 矩陣和數(shù)組的函數(shù) 1.矩陣的常用函數(shù) 計(jì)算方陣行列式：det(A) 求矩陣的秩：rank(A) 求矩陣的跡：trace(A) 求方陣的逆：inv(A) 計(jì)算方陣的特征值與特征向量：v,d=eig(A) 產(chǎn)生矩陣的對角陣：diag(A) 產(chǎn)生矩陣的上三角矩陣：triu(A) 產(chǎn)生矩陣的下三角矩陣：tril(A),2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.4 矩陣和數(shù)組的函數(shù) 2.數(shù)組翻轉(zhuǎn) flipud(x)：使x沿水平軸上下翻轉(zhuǎn) fliplr(x)：使x沿垂直軸左右翻轉(zhuǎn) flipdim(x,dim)：使x沿特定軸翻轉(zhuǎn) rot90(x,k)：使x逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)k90

8、 3.數(shù)組查找：a,b=find(x) 4.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)： 數(shù)組中各列的最大值與最小值：max(x)、min(x) 數(shù)組中各列的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差：mean(x)、geomean(x)、harmmean(x) 數(shù)組中各列的標(biāo)準(zhǔn)差與方差： std(x)、var(x) 數(shù)組中元素排序與中位數(shù)：sort(x,n,mode)、median(x) 數(shù)組中各列元素求和與求積：sum(x)、prod(x),2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.5 矩陣和數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算 1.矩陣運(yùn)算 矩陣的加減運(yùn)算：同維或其中一個(gè)為標(biāo)量 矩陣的乘法運(yùn)算：維數(shù)相容或其中一個(gè)為標(biāo)量 矩陣的除法運(yùn)算：AB、A/B 矩陣的乘方運(yùn)算：AB，

9、其中一個(gè)必須為標(biāo)量 矩陣的轉(zhuǎn)置：A，對復(fù)數(shù)矩陣為共軛轉(zhuǎn)置 矩陣的初等函數(shù)運(yùn)算：sqrm、expm、logm 2.數(shù)組運(yùn)算 數(shù)組的算術(shù)運(yùn)算：、.*、./、.、.、. 數(shù)組的初等函數(shù)運(yùn)算：sqr、exp、log,2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.6 稀疏矩陣 1.創(chuàng)建稀疏矩陣 直接創(chuàng)建稀疏矩陣：sparse(I,j,s,m,n) 由全元素矩陣轉(zhuǎn)換為稀疏矩陣：sparse(p) 稀疏矩陣轉(zhuǎn)換為全元素矩陣：full(p) 2.稀疏矩陣的存儲(chǔ)空間 稀疏矩陣只存儲(chǔ)非零元素的下標(biāo)和元素值 第一個(gè)數(shù)組以double型存儲(chǔ)非零元素實(shí)部值 第二個(gè)數(shù)組以整型存儲(chǔ)非零元素行下標(biāo) 第三個(gè)數(shù)組以整型存儲(chǔ)每列起始指針

10、 如果是復(fù)數(shù)矩陣，則需第四個(gè)數(shù)組以double型存儲(chǔ)非零元素虛部值 3.稀疏矩陣專門操作 nnz：返回稀疏矩陣非零元素個(gè)數(shù) nonzeros：返回一個(gè)包含所有非零元素的列向量 nzmax：返回最大的非零元素個(gè)數(shù) spy：用圖形觀看稀疏矩陣的非零元素分布情況,2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2.2.7 高維數(shù)組 1.高維數(shù)組的創(chuàng)建 直接賦值創(chuàng)建 二維數(shù)組擴(kuò)展 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)組生成函數(shù)創(chuàng)建 使用cat函數(shù)創(chuàng)建 2.高維數(shù)組的維度操作 數(shù)組的維數(shù)：ndims 數(shù)組的大?。簊ize、length 高維數(shù)組形狀改變：reshape函數(shù) 高維數(shù)組維度順序改變：permute函數(shù),2.2 矩陣和數(shù)組的運(yùn)算與操作,2

11、.2.8 數(shù)組的信息獲取 1.數(shù)組的大小 數(shù)組各維大?。簃1,m2,=size(A) 數(shù)組最大維長度：d=length(A) 數(shù)組的維數(shù)：n=ndims(A) 數(shù)組元素個(gè)數(shù)：n=numel(A) 2.數(shù)組的檢測 數(shù)值數(shù)組的類型檢測：isnumeric、isreal、isfloat、isinteger 數(shù)組結(jié)構(gòu)類型檢測：isempty、isscalar、isvector、issparse、ischar、islogical、iscell、isstruct、isa、isnan、isinfinity,2.3 字符串,2.3.1 字符串?dāng)?shù)組的屬性和標(biāo)識 1.串?dāng)?shù)組的創(chuàng)建：一對英文單引號中的內(nèi)容 2.串?dāng)?shù)

12、組的大小： 每個(gè)字符占據(jù)一個(gè)元素位置 英文字母、空格、標(biāo)點(diǎn)都是平等的 后面不存在0字符 3.串?dāng)?shù)組的ASCII碼：abs、double、char 4.對字符串ASCII碼數(shù)組的操作 5.中文字符串?dāng)?shù)組：ASCII碼大于256 6.創(chuàng)建帶單引號的字符串：連續(xù)的兩個(gè)單引號 7.由小串構(gòu)成長串,2.3 字符串,2.3.2 復(fù)雜字符串?dāng)?shù)組的創(chuàng)建 1.多行字符串?dāng)?shù)組的直接創(chuàng)建 保證各行字符數(shù)相等 2.利用串操作函數(shù)創(chuàng)建多行串?dāng)?shù)組 3.轉(zhuǎn)換函數(shù)產(chǎn)生數(shù)碼字符串 int2str：把整數(shù)數(shù)組轉(zhuǎn)換為串?dāng)?shù)組 num2str：把非整數(shù)數(shù)組轉(zhuǎn)換為串?dāng)?shù)組 mat2str：把數(shù)值數(shù)組轉(zhuǎn)換為輸入形態(tài)的串?dāng)?shù)組 4.利用元胞數(shù)組

13、創(chuàng)建復(fù)雜字符串,2.3 字符串,2.3.3 字符串與數(shù)值的轉(zhuǎn)換 1.字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)值 abs：將字符串轉(zhuǎn)換為ASCII碼數(shù)值 str2num：將字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)值 str2double：將元胞字符串?dāng)?shù)組轉(zhuǎn)換為數(shù)值 2.數(shù)值轉(zhuǎn)換為字符串 num2str：將數(shù)值轉(zhuǎn)換為字符串 mat2str：將矩陣轉(zhuǎn)換為字符串 char：將數(shù)值整數(shù)部分轉(zhuǎn)換為ASCII碼等值字符 3.各種數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制與十進(jìn)制：hex2num、hex2dec、dec2hex 二進(jìn)制與十進(jìn)制：bin2dec、dec2bin 任意進(jìn)制與十進(jìn)制：base2dec、dec2base,2.3 字符串,2.3.4 字符串的操作 1.字符

14、串的比較 字符串的相等比較：strcmp、strncmp 忽略大小寫的相等比較：strcmpi、strncmpi 2.字符串的查找與替換 字符串匹配：strmatch 查找子串：findstr 查找分隔符：strtok 3.字符串的其他操作 空格的創(chuàng)建與刪除：blanks、deblank 字符串求值：eval、feval 字符串的對齊：strjust 字符串的大小寫轉(zhuǎn)換：lower、upper,2.4 日期和時(shí)間,2.4.1 日期和時(shí)間的表示格式 1.日期格式 日期字符串：01-Jan-2007、01/01/2007 連續(xù)的日期數(shù)值：表示當(dāng)前時(shí)間到起點(diǎn)(公元元年1月1日)的距離 日期向量：ye

15、ar month day hour minute second 2.日期格式轉(zhuǎn)換 datestr：將日期格式轉(zhuǎn)換為日期字符串格式 datenum：將日期格式轉(zhuǎn)換為連續(xù)的日期數(shù)值格式 datevec：將日期格式轉(zhuǎn)換為連續(xù)的日期向量格式,2.4 日期和時(shí)間,2.4.2 日期時(shí)間函數(shù) 1.獲取系統(tǒng)時(shí)間 date：按照日期字符串格式獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間 now：按照連續(xù)的日期數(shù)值格式獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間 clock：按照日期向量格式獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間 2.提取日期時(shí)間信息：year、month、day、hour、minute、second 3.日期的顯示格式：datestr(d,f) 4.計(jì)時(shí)函數(shù) cputim

16、e：返回MATLAB啟動(dòng)以來的CPU時(shí)間 tic/toc：啟動(dòng)/終止計(jì)時(shí)器，并返回計(jì)時(shí)時(shí)間 etime：獲取程序運(yùn)行時(shí)間,2.5 構(gòu)架數(shù)組與元胞數(shù)組,2.5.1 元胞數(shù)組(cell array) 1.創(chuàng)建元胞數(shù)組 使用元胞創(chuàng)建數(shù)組：等式左邊是()，表示對數(shù)組元素的引用，右邊是，表示子元胞 由各元胞內(nèi)容創(chuàng)建：等式左邊是，表示元胞的內(nèi)容，右邊是元胞的實(shí)際內(nèi)容，不用 使用cell函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)空元胞數(shù)組，然后對每個(gè)元胞的內(nèi)容單獨(dú)賦值 2.元胞數(shù)組的操作 用提取元胞數(shù)組的元素內(nèi)容 用()提取元胞數(shù)組的元素 用deal函數(shù)提取多個(gè)元胞元素的內(nèi)容 3.元胞數(shù)組內(nèi)容顯示 顯示元胞數(shù)組的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容：celld

17、isp 以圖形方式顯示元胞數(shù)組的結(jié)構(gòu)：cellplot,2.5 構(gòu)架數(shù)組與元胞數(shù)組,2.5.2 構(gòu)架數(shù)組(Structure Array) 1.創(chuàng)建構(gòu)架數(shù)組 直接創(chuàng)建：用“構(gòu)架名.字段名”格式賦值 利用struct函數(shù)創(chuàng)建 2.獲取構(gòu)架數(shù)組內(nèi)部數(shù)據(jù) 使用“.”符號獲取 用getfield函數(shù)獲取 使用fieldnames獲取構(gòu)架數(shù)組所有字段 使用“”合并相同字段的數(shù)據(jù) 3.構(gòu)架數(shù)組的操作 刪除構(gòu)架數(shù)組的字段：rmfield 修改構(gòu)架數(shù)組的數(shù)據(jù)：setfield 構(gòu)架數(shù)組與元胞數(shù)組的轉(zhuǎn)換：struct2cell、cell2struct,2.6 關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算,2.6.1 邏輯變量 邏輯型數(shù)據(jù)

18、：“1”、“0”或“true”、“false” 數(shù)值型轉(zhuǎn)換為邏輯型：logical函數(shù) 邏輯數(shù)組與一般數(shù)值數(shù)組的區(qū)別與聯(lián)系 2.6.2 關(guān)系運(yùn)算 關(guān)系操作符：、=、=、=、= 如果兩個(gè)標(biāo)量比較，則結(jié)果為1或0 如果兩個(gè)數(shù)組比較，則必須維數(shù)相同，結(jié)果是同樣大小的數(shù)組 如果數(shù)組與標(biāo)量比較，則把數(shù)組每個(gè)元素分別與標(biāo)量比較，結(jié)果是同樣大小的數(shù)組,2.6 關(guān)系運(yùn)算與邏輯運(yùn)算,2.6.3 邏輯運(yùn)算 1.元素的邏輯運(yùn)算 邏輯運(yùn)算符：&(與)、|(或)、(非)、xor(異或) 如果兩個(gè)標(biāo)量進(jìn)行邏輯運(yùn)算，則結(jié)果為1或0 如果兩個(gè)數(shù)組進(jìn)行邏輯運(yùn)算，則必須維數(shù)相同，結(jié)果是同樣大小的數(shù)組 如果數(shù)組與標(biāo)量進(jìn)行邏輯運(yùn)算，則把數(shù)組每個(gè)元素分別與標(biāo)量進(jìn)行邏輯運(yùn)算，結(jié)果是同樣大小的數(shù)組 2.先決邏輯運(yùn)算：只能用于標(biāo)量運(yùn)算 A&B：當(dāng)A為0時(shí)，直接得出邏輯運(yùn)算結(jié)果為0，否則繼續(xù)執(zhí)行&運(yùn)算 A|B：當(dāng)A為1時(shí)，直接得出邏輯運(yùn)算結(jié)果為1，否則繼續(xù)執(zhí)行|運(yùn)算 3.位邏輯運(yùn)算 運(yùn)算函數(shù)：bitand(位與)、bitor(位或)、bitcmp(位非)、bitxor(位異或) 運(yùn)算規(guī)則：對非負(fù)整數(shù)按二進(jìn)制形式進(jìn)行逐位邏輯運(yùn)算，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制輸出 4.關(guān)系邏輯函數(shù) any(A)：