matlab程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程

MATLAB7.0基礎(chǔ)教程孫祥徐流美吳清編著清華大學(xué)出版社,第一章MATLAB7.0簡(jiǎn)介,一、介紹MATLAB軟件的發(fā)展歷史MATLAB語(yǔ)言是一種廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級(jí)語(yǔ)言，自1984年由美國(guó)MathWorks公司推向市場(chǎng)以來(lái)，歷經(jīng)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(kāi)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:是英文MATrixLABorotory(矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫。,MATLAB起初是一門專用于矩陣運(yùn)算的軟件。發(fā)展到今天，MATLAB已經(jīng)成功能強(qiáng)大的軟件?？傊仃嚭蛿?shù)組是MATLAB的核心，因?yàn)镸ATLAB中的所有的數(shù)據(jù)都是以數(shù)組來(lái)表示和存儲(chǔ)的。,一MATLAB7.0簡(jiǎn)介,二、MATLAB的基本情況1.容易使用MATLAB允許用戶以數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫程序，用戶在命令窗口中輸入命令即可直接得出結(jié)果。而且MATLAB的控制語(yǔ)句與C語(yǔ)言的相應(yīng)語(yǔ)句雷同，容易掌握。,2.可以由多種操作系統(tǒng)支持MATLAB支持多種操作系統(tǒng):windows95/98/2000/XP及UNIX。而且用戶編寫的MATLAB程序可以自由地在不同的平臺(tái)之間轉(zhuǎn)移，這給用戶帶來(lái)了極大的方便。,一.MATLAB7.0簡(jiǎn)介,3.豐富的內(nèi)部函數(shù)及應(yīng)用工具箱MATLAB的內(nèi)部函數(shù)庫(kù)提供了相當(dāng)豐富的函數(shù)，基本的MATLAB產(chǎn)品就有1000個(gè)以上的內(nèi)部函數(shù)。這些函數(shù)可以解決許多的基本問(wèn)題。利用MATLAB編程可以節(jié)省大量的編程時(shí)間。,一.MATLAB7.0簡(jiǎn)介,3.應(yīng)用工具箱除了數(shù)量巨大的基本內(nèi)部函數(shù)外，應(yīng)用工具箱主要解決某些特定領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題。其工具箱分為兩大類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。功能性工具箱主要用來(lái)擴(kuò)充其符號(hào)計(jì)算功能、可視建模仿真功能及文字處理功能等。學(xué)科性工具箱專業(yè)性比較強(qiáng)，如控制系統(tǒng)工具箱、信號(hào)處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、最優(yōu)化工具箱、金融工具箱等，用戶可以直接利用這些工具箱進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究。,4.圖形功能MATLAB提供了兩個(gè)層次的圖形命令：一種是對(duì)圖形句柄進(jìn)行的低級(jí)圖形命令，另一種是建立在低級(jí)圖形命令之上的高級(jí)圖形命令。利用MATLAB的高級(jí)圖形命令可以輕而易舉地繪制二維、三維乃至四維圖形，并可進(jìn)行圖形和坐標(biāo)的標(biāo)識(shí)、視角和光照設(shè)計(jì)、色彩精細(xì)控制等等。數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算功能。MATLAB的數(shù)值計(jì)算功能包括：矩陣運(yùn)算、多項(xiàng)式和有理分式運(yùn)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)值積分、優(yōu)化處理等。MATLAB也開(kāi)發(fā)了自己的符號(hào)運(yùn)算功能，因此只要學(xué)習(xí)了一門語(yǔ)言，就可以幾乎解決學(xué)習(xí)和科研中的所有問(wèn)題。,一.MATLAB7.0簡(jiǎn)介,用四種方法描述cos(x)*sin(y)圖形,一.MATLAB7.0簡(jiǎn)介,5.可以自動(dòng)選擇算法MATLAB的許多功能函數(shù)都帶有算法的自適應(yīng)能力，它會(huì)根據(jù)情況自行選擇最合適的算法，這樣，當(dāng)使用其他程序時(shí)，因算法選擇不當(dāng)而引起的譬如死機(jī)等錯(cuò)誤，在使用MATLAB時(shí)可以在很大程度上避免。6.與其他軟件和語(yǔ)言有良好的對(duì)接性MATLAB可以與C、Fortran和Basic之間實(shí)現(xiàn)很方便的連接。用戶只需將已有的EXE文件轉(zhuǎn)換為MEX文件即可。這樣，可以最大限度的利用各種資源的優(yōu)勢(shì)，從而使MATLAB編制的程序能夠做到最大程度的優(yōu)化。,一.MATLAB7.0簡(jiǎn)介,三、MATLAB的意義。相對(duì)于其優(yōu)點(diǎn)，MATLAB自身的缺點(diǎn)是微不足道的，需要注意的是，MATLAB編寫的程序運(yùn)行的時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一些。由于其編寫程序時(shí)比較節(jié)省時(shí)間，所以相比之下，MATLAB還是比較省時(shí)的。,第二章MATLAB7.0的安裝和用戶界面,第一節(jié)MATLAB7.0的安裝一.MATLAB的運(yùn)行環(huán)境,硬件環(huán)境：(1)CPU：一般要求486以上的處理器。(2)內(nèi)存：16MB以上內(nèi)存。(3)硬盤：足夠的的硬盤可用空間(隨安裝組件的多少而定)。(4)CD-ROM驅(qū)動(dòng)器和鼠標(biāo)。軟件環(huán)境：(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP(2)其他軟件根據(jù)需要選用,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB的安裝安裝MATLAB7系統(tǒng)，需運(yùn)行系統(tǒng)自帶的安裝程序setup.exe，可以按照安裝提示依次操作。需要注意的是：安裝一個(gè)完整的MATLAB需要1.9G空間。注意：MATLABSymbolicMathToolboxMATLABComplier,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,三.啟動(dòng)MATLAB環(huán)境與一般的Windows程序一樣，啟動(dòng)MATLAB系統(tǒng)有3種常見(jiàn)方法：(1)使用Windows“開(kāi)始”菜單。(2)運(yùn)行MATLAB系統(tǒng)啟動(dòng)程序matlab.exe。(3)利用快捷方式。,啟動(dòng)MATLAB后，將進(jìn)入MATLAB7.0集成環(huán)境。MATLAB7.0集成環(huán)境包括命令窗口(CommandWindow)、工作間管理窗口(Workspace)、命令歷史窗口(CommandHistory)、當(dāng)前目錄窗口(CurrentDirectory).MATLAB除了傳統(tǒng)的上述窗口外，還新增了快捷工具欄(ShortcutToolbar)。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,當(dāng)MATLAB安裝完畢并首次啟動(dòng)時(shí)，展現(xiàn)在屏幕上的界面為MATLAB的默認(rèn)界面，如圖所示。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,MATLAB的工具欄,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,四、MATLAB的窗口打開(kāi)MATLAB7.0。有如下幾個(gè)常用的窗口：(1)命令窗口(CommandWindows);(2)命令歷史窗口(CommandHistory);(3)工作間管理窗口(Workspace);(4)當(dāng)前路徑窗口(CurrentDirectory)。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(1).命令窗口(CommandWindow)在默認(rèn)設(shè)置下，命令窗口自動(dòng)顯示于MATLAB界面中，如果用戶只想調(diào)出命令窗口，可以選擇命令：DesktopDesktopLayoutCommandWindowOnly命令。命令窗口是和MATLAB編譯器連接的主要窗口?！啊北硎镜氖沁\(yùn)算提示符。MATLAB有著良好的交互性，當(dāng)在提示符后輸入一段正確的運(yùn)算式時(shí)，只需按Enter鍵，命令窗口就會(huì)直接顯示運(yùn)算結(jié)果。如圖所示：,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(2).命令歷史窗口(CommandHistory)在默認(rèn)系統(tǒng)設(shè)置下，命令歷史窗口自動(dòng)顯示MATLAB界面中，用戶也可以選擇DesktopCommandHistory命令調(diào)用或者隱藏該命令窗口命令歷史窗口顯示用戶在命令窗口中所輸入的每條指令的歷史記錄，并注明時(shí)間。如果用戶想再次執(zhí)行某條已經(jīng)執(zhí)行過(guò)的指令，只需在命令歷史窗口中雙擊該指令。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(3).工作間管理窗口(Workspace)在默認(rèn)設(shè)置下，工作間窗口自動(dòng)顯示于MATLAB界面中。用戶可以選擇DesktopWorkspace命令來(lái)調(diào)出或者隱藏該命令窗口。工作間管理窗口用于顯示當(dāng)前計(jì)算機(jī)內(nèi)存中MATLAB變量的名稱、數(shù)字結(jié)構(gòu)、該變量的字節(jié)數(shù)及其類型，在MATLAB中不同的變量類型對(duì)應(yīng)不同的變量名圖標(biāo)。注：在MATLAB命令窗口中運(yùn)行的所有命令都共享一個(gè)相同的工作間，所以它們共享所有的變量。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,(4).當(dāng)前路徑窗口(CurrentDirectory)在默認(rèn)設(shè)置下，當(dāng)前路徑窗口自動(dòng)顯示于MATLAB界面中，用戶可以選擇DesktopCurrentDirectory命令調(diào)出或者隱藏該命令窗口。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,五.MTLAB7.0的路徑搜索在MATLAB中，所有的操作都是在它的搜索路徑(包括當(dāng)前路徑)中進(jìn)行的，所以如果調(diào)用的函數(shù)在搜索路徑之外，MATLAB則認(rèn)為此函數(shù)不存在。所以首先應(yīng)該把文件所在的目錄加載到搜索路徑中。具體的做法為FileSetPathAddwithSubfolders通過(guò)上述的做法就可以將該目錄加載到搜索路徑中。常用的命令有Path、Genpath、Editpath和Pathtool等。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,六、MATLAB7.0的幫助系統(tǒng)在MATLAB中，能夠有效的利用幫助系統(tǒng)所提供的信息，是用戶掌握好MATLAB的最佳途徑。而MATLAB突出的優(yōu)點(diǎn)就是其擁有較為完善的幫助系統(tǒng)。MATLAB的幫助系統(tǒng)可以分為聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)和命令窗口幫助系統(tǒng)。本節(jié)首先介紹命令窗口幫助系統(tǒng)。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,在命令窗口中，獲取幫助信息的主要命令為：help和lookfor函數(shù)，還存在著一種模糊的查詢方式。1.help函數(shù)help函數(shù)有四種用法：help、help+函數(shù)名(函數(shù)類名)、helpdesk和helpwin，其中后兩者將在以后的聯(lián)機(jī)幫助中介紹。(1)help命令在命令窗口中直接輸入help命令，命令窗口會(huì)顯示當(dāng)前搜索路徑中的所有目錄名稱。(2)help+函數(shù)名(函數(shù)類名),二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,這個(gè)用法是非常實(shí)用的而且用的機(jī)會(huì)最多。當(dāng)用戶知道某個(gè)函數(shù)名稱，如果想了解該函數(shù)的具體用法，只需在命令窗口輸入：help+函數(shù)名例：想了解函數(shù)det的具體用法，只需在命令窗口中輸入helpdet即可得到關(guān)于此函數(shù)的基本消息。同樣，當(dāng)用戶想知道某一函數(shù)類型的具體用法，只需在命令窗口中輸入：help+函數(shù)類名如下例所示：,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,2.lookfor函數(shù)一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)用戶知道某個(gè)函數(shù)的具體名稱時(shí)，可以使用help函數(shù)尋找到相關(guān)的幫助信息，但是對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，往往不知道函數(shù)的確切名稱，在這種情況下，使用lookfor就可以方便的解決這個(gè)問(wèn)題。使用lookfor時(shí)，用戶只需知道某個(gè)函數(shù)的關(guān)鍵字。在命令窗口輸入：Lookfor+關(guān)鍵字，就可以方便的實(shí)現(xiàn)查找。例如，需要查找含有關(guān)鍵字為norm的相關(guān)內(nèi)容，如下所示：,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,3.模糊查詢MATLAB6.0以上的版本提供了一種類似模糊查詢的命令查詢方法，用戶只需要輸入命令的前幾個(gè)字母，然后按Tab鍵，系統(tǒng)就會(huì)列出所有以這幾個(gè)字母開(kāi)頭的命令。,二.MATLAB7.0的安裝和用戶界面,聯(lián)機(jī)幫助聯(lián)機(jī)幫助的方式可以選擇主窗