matlab第一講-2014-11

1、第一講第一講 MatLab基礎(chǔ)基礎(chǔ)1.1MatLab簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 MATLAB名字由名字由MATrix和和 LABoratory 兩詞的前三個(gè)兩詞的前三個(gè)字母組合而成。字母組合而成。 說(shuō)到說(shuō)到MatlabMatlab，我可以用，我可以用“大而全大而全”三個(gè)字來(lái)描述它！三個(gè)字來(lái)描述它！它它的創(chuàng)始人的創(chuàng)始人 和和 在在19841984年創(chuàng)建年創(chuàng)建MathworksMathworks公公司司，它的商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)很不錯(cuò)，看看它公司總部，它的商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)很不錯(cuò)，看看它公司總部10001000多員工多員工及世界各國(guó)的代理就會(huì)瞠目及世界各國(guó)的代理就會(huì)瞠目! !中國(guó)的代理公司是中國(guó)的代理公司是九州恒潤(rùn)九州恒潤(rùn)。 htt

2、p:/ 在在MATLAB環(huán)境中，有超過(guò)環(huán)境中，有超過(guò)500種數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、科學(xué)及工程方面種數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可使用。的函數(shù)可使用。 2.先進(jìn)的資料視覺(jué)化功能先進(jìn)的資料視覺(jué)化功能 。 3.高階但簡(jiǎn)單的程序環(huán)境高階但簡(jiǎn)單的程序環(huán)境 作為一種直譯式的程序語(yǔ)言，作為一種直譯式的程序語(yǔ)言，MATLAB容許使用者在短時(shí)間內(nèi)容許使用者在短時(shí)間內(nèi)寫(xiě)完程序，所花的時(shí)間約為用寫(xiě)完程序，所花的時(shí)間約為用 FORTRAN 或或 C 的幾分之一，而且的幾分之一，而且不需要編譯不需要編譯(compile) 。 4.開(kāi)放及可延伸的架構(gòu)開(kāi)放及可延伸的架構(gòu) MATLAB容許使用者更改現(xiàn)存函數(shù)，甚至加入自己的函數(shù)使容

3、許使用者更改現(xiàn)存函數(shù)，甚至加入自己的函數(shù)使 MATLAB成為使用者所須要的環(huán)境。成為使用者所須要的環(huán)境。 5.豐富的程序工具箱豐富的程序工具箱 MATLAB的程序工具箱融合了套裝前軟體的優(yōu)點(diǎn)，與一個(gè)靈活的程序工具箱融合了套裝前軟體的優(yōu)點(diǎn)，與一個(gè)靈活的開(kāi)放但容易操作之環(huán)境，這些工具箱提的開(kāi)放但容易操作之環(huán)境，這些工具箱提 供了使用者在特別應(yīng)用供了使用者在特別應(yīng)用領(lǐng)域所需之許多函數(shù)。領(lǐng)域所需之許多函數(shù)。 現(xiàn)有工具箱有：符號(hào)運(yùn)算（利用現(xiàn)有工具箱有：符號(hào)運(yùn)算（利用Maple V的計(jì)算核心執(zhí)行的計(jì)算核心執(zhí)行 ）、）、影像處理、統(tǒng)計(jì)分析、訊號(hào)處理、神經(jīng)網(wǎng)路、模擬分析、控制系影像處理、統(tǒng)計(jì)分析、訊號(hào)處理、神

4、經(jīng)網(wǎng)路、模擬分析、控制系統(tǒng)、即時(shí)控制、系統(tǒng)確認(rèn)、強(qiáng)建控統(tǒng)、即時(shí)控制、系統(tǒng)確認(rèn)、強(qiáng)建控 制、弧線分析、最優(yōu)化、模糊制、弧線分析、最優(yōu)化、模糊邏輯、化學(xué)計(jì)量分析。邏輯、化學(xué)計(jì)量分析。MatLab界面界面,雙擊桌面上的圖標(biāo)雙擊桌面上的圖標(biāo)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理max 最大值最大值min 最小值最小值mean 平均值平均值std 標(biāo)準(zhǔn)均方差標(biāo)準(zhǔn)均方差sort 排序排序sum 元素和元素和cumsum 元素累積和元素累積和強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算功能基本的數(shù)值運(yùn)算基本的數(shù)值運(yùn)算求積分求積分求導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)數(shù)求方程的根求方程的根解線性方程組解線性方程組求解常微分方程求解常微分方程可視化和圖像處理可視化和圖像處

5、理 二維圖像二維圖像三維圖像（可修飾、著色）三維圖像（可修飾、著色）二維動(dòng)畫(huà)二維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)畫(huà)出衰減震蕩曲線畫(huà)出衰減震蕩曲線 及其它的包絡(luò)線及其它的包絡(luò)線t的取值范圍是的取值范圍是0,4tey3sin3130teyMatlab程序：程序：t=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,-r,t,y0,b,t,-y0,:b)grid二維圖像二維圖像在指令窗在指令窗command window中逐行輸入以上命令，以回車(chē)健結(jié)束中逐行輸入以上命令，以回車(chē)健結(jié)束可以得到可以得到畫(huà)出畫(huà)出 所表示的三維曲面。所表示的三維曲面。x,

6、y的取值范圍是的取值范圍是-8,8.2222)sin(yxyxzMatlab程序：程序：x=-8:0.5:8;y=x;X=ones(size(y)*x;Y=y*ones(size(x);R=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(R)./R;surf(x,y,Z);colormap(cool)xlabel(x),ylabel(y),ylabel(y)三維圖像三維圖像在指令窗在指令窗command window中逐行輸入以上命令，以回車(chē)健結(jié)束中逐行輸入以上命令，以回車(chē)健結(jié)束可以得到可以得到如果覺(jué)得當(dāng)前如果覺(jué)得當(dāng)前command window中的命令行過(guò)多，看起來(lái)不方便，中的命令行過(guò)多，看

7、起來(lái)不方便，我們可以清理一下我們可以清理一下X0,Y0,Z0=sphere(30);X=2*X0;Y=2*Y0;Z=2*Z0;surf(X0,Y0,Z0);shading interphold on,mesh(X,Y,Z),colormap(hot),hold offhidden offaxis equal,axis off玲瓏剔透的球玲瓏剔透的球shg;n=10;t=n*pi*(0:0.0005:1);x=sin(t);y=cos(t);plot(x,y,g);axis square;hold oncomet(x,y,0.01);hold off二維動(dòng)畫(huà)（彗星軌跡）二維動(dòng)畫(huà)（彗星軌跡）clf

8、;shg,x=3*pi*(-1:0.05:1);y=x;X,Y=meshgrid(x,y);R=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(R)./R;h=surf(X,Y,Z);colormap(jet);axis offn=12;for i=1:nrotate(h,0 0 1,25);mmm(:,i)=getframe;endmovie(mmm,5,10)三維動(dòng)畫(huà)三維動(dòng)畫(huà)1.2MATLAB命令窗口命令窗口1.2.1啟動(dòng)啟動(dòng)MATLAB雙擊快捷方式圖標(biāo)或從雙擊快捷方式圖標(biāo)或從“開(kāi)始開(kāi)始”菜單序列中選擇。菜單序列中選擇。呈現(xiàn)在我們面前的是三個(gè)窗口呈現(xiàn)在我們面前的是三個(gè)窗口command w

9、indow :指令指令(命令命令)窗，可以輸入命令行，并且運(yùn)行窗，可以輸入命令行，并且運(yùn)行current directory:當(dāng)前的路徑下的當(dāng)前的路徑下的m文件的目錄文件的目錄workspace:工作空間，顯示當(dāng)前內(nèi)存中的變量工作空間，顯示當(dāng)前內(nèi)存中的變量command history:顯示曾經(jīng)使用過(guò)的命令顯示曾經(jīng)使用過(guò)的命令這些窗口可以根據(jù)自己的需要決定顯示哪個(gè)，可以在這些窗口可以根據(jù)自己的需要決定顯示哪個(gè)，可以在Desktop菜單菜單中設(shè)定。中設(shè)定。command window :指令指令(命令命令)窗，可以輸入命令行，以回車(chē)鍵窗，可以輸入命令行，以回車(chē)鍵結(jié)束即運(yùn)行結(jié)束即運(yùn)行current

10、 directory:當(dāng)前的當(dāng)前的路徑路徑下的下的m文件的目錄文件的目錄workspace:工作空間，顯示當(dāng)前內(nèi)存中的變量工作空間，顯示當(dāng)前內(nèi)存中的變量command history:顯示曾經(jīng)使用過(guò)的命令顯示曾經(jīng)使用過(guò)的命令1.2.2設(shè)置工作參數(shù)設(shè)置工作參數(shù)File/Preference 設(shè)置工作參數(shù)設(shè)置工作參數(shù) 可以設(shè)置各個(gè)窗口的字體（按自己的偏好）可以設(shè)置各個(gè)窗口的字體（按自己的偏好）其他參數(shù)一般選擇默認(rèn)其他參數(shù)一般選擇默認(rèn)1.2.3 命令行命令行 可以在可以在command window的提示符的提示符“”后面輸入后面輸入命令，一行可寫(xiě)入一個(gè)或多個(gè)命令，命令之間用逗號(hào)或分命令，一行可寫(xiě)入

11、一個(gè)或多個(gè)命令，命令之間用逗號(hào)或分號(hào)隔開(kāi)，如果命令尾帶分號(hào)將不顯示該命令的執(zhí)行結(jié)果；號(hào)隔開(kāi)，如果命令尾帶分號(hào)將不顯示該命令的執(zhí)行結(jié)果；還可有續(xù)行（行末為還可有續(xù)行（行末為）；）；最后用回車(chē)提交命令。最后用回車(chē)提交命令。 注意：注意：1.如果命令結(jié)尾是如果命令結(jié)尾是分號(hào)分號(hào)，則指令窗中，則指令窗中不顯示不顯示結(jié)果，但是產(chǎn)結(jié)果，但是產(chǎn)生的變量的變化將會(huì)生的變量的變化將會(huì)記入內(nèi)存記入內(nèi)存，即在工作空間中體現(xiàn)。，即在工作空間中體現(xiàn)。2.如果命令結(jié)尾是如果命令結(jié)尾是逗號(hào)或者沒(méi)有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)逗號(hào)或者沒(méi)有標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，則會(huì)在指令窗，則會(huì)在指令窗中中顯示顯示命令運(yùn)行的結(jié)果，產(chǎn)生的變量變化也會(huì)命令運(yùn)行的結(jié)果，產(chǎn)生的變量

12、變化也會(huì)記入內(nèi)存記入內(nèi)存。例如：在例如：在MATLAB下進(jìn)行基本數(shù)學(xué)運(yùn)算，只需將運(yùn)算式直接打在提下進(jìn)行基本數(shù)學(xué)運(yùn)算，只需將運(yùn)算式直接打在提示號(hào)示號(hào) 后面，并按入后面，并按入Enter鍵即可。鍵即可。MATLAB將計(jì)算將計(jì)算 的結(jié)果以的結(jié)果以ans顯示。顯示。（2）在上述表達(dá)式輸入完成后，按）在上述表達(dá)式輸入完成后，按【Enter】鍵，該就指令被執(zhí)鍵，該就指令被執(zhí)行。行。（3）在指令執(zhí)行后，）在指令執(zhí)行后，MATLAB指令窗中將顯示以下結(jié)果。指令窗中將顯示以下結(jié)果。ans = 2 【例例】求求 的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。的算術(shù)運(yùn)算結(jié)果。23/ 47212）（ （1 1）用鍵盤(pán)在）用鍵盤(pán)在MATLABMAT

13、LAB指令窗中輸入以下內(nèi)容指令窗中輸入以下內(nèi)容 (12+2 (12+2* *(7-4)/32(7-4)/32注意注意我們也可給運(yùn)算式的結(jié)果設(shè)定一個(gè)變量我們也可給運(yùn)算式的結(jié)果設(shè)定一個(gè)變量x： 求求x = 42 25/10)8 . 03 . 125(2x = (5*2+1.3-0.8)*102/25 變量變量x的值可以在下個(gè)語(yǔ)句中調(diào)用：的值可以在下個(gè)語(yǔ)句中調(diào)用： y= 2*x+1y = 85 在剛才的例子中出現(xiàn)了在剛才的例子中出現(xiàn)了數(shù)值數(shù)值變量變量數(shù)值運(yùn)算符號(hào)數(shù)值運(yùn)算符號(hào)表達(dá)式及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)表達(dá)式及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)下面我們一一講解下面我們一一講解還會(huì)介紹指令窗中常用的鍵還會(huì)介紹指令窗中常用的鍵1.2.4 數(shù)值

14、數(shù)值1.數(shù)值的記述數(shù)值的記述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)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)例如：例如：1 -1 0.01 1.3e-3（表示（表示1.310-3） 2e3（表示（表示2103）2.數(shù)值顯示的精度數(shù)值顯示的精度Matlab的數(shù)值通常保證的數(shù)值通常保證小數(shù)點(diǎn)后四位有效小數(shù)點(diǎn)后四位有效如果想顯示長(zhǎng)精度，輸入如果想顯示長(zhǎng)精度，輸入format long命令，然后回車(chē)即可，這樣命令，然后回車(chē)即可，這樣以后都顯示小數(shù)點(diǎn)后以后都顯示小數(shù)點(diǎn)后15位；位；如果還想恢復(fù)顯示小數(shù)點(diǎn)后如果還想恢復(fù)顯示小數(shù)點(diǎn)后4位，輸入位，輸入format short命令，回車(chē)

15、即命令，回車(chē)即可?？?。1.2.5 變量變量變量命名規(guī)則：變量命名規(guī)則：1. 變量名的大小寫(xiě)是敏感（例如大寫(xiě)的變量名的大小寫(xiě)是敏感（例如大寫(xiě)的X與小寫(xiě)的與小寫(xiě)的x不是同一個(gè)變量）。不是同一個(gè)變量）。2. 變量的第一個(gè)字符必須為英文字母變量的第一個(gè)字符必須為英文字母，而且不能，而且不能超過(guò)超過(guò)31個(gè)字符。個(gè)字符。3.變量名可以包含下連字符、數(shù)字，但不能為空格變量名可以包含下連字符、數(shù)字，但不能為空格符、標(biāo)點(diǎn)。符、標(biāo)點(diǎn)。系統(tǒng)預(yù)定義的變量系統(tǒng)預(yù)定義的變量1ans預(yù)設(shè)的計(jì)算結(jié)果的變量名預(yù)設(shè)的計(jì)算結(jié)果的變量名epsMATLAB定義的正的極小值定義的正的極小值=2.2204e-16pi內(nèi)建的內(nèi)建的值值（=

16、3.1415926.）inf值，無(wú)限大值，無(wú)限大 ( )NaN無(wú)法定義一個(gè)數(shù)目無(wú)法定義一個(gè)數(shù)目 ( )i i 或或 j j虛數(shù)單位虛數(shù)單位i=j=i=j=1.2.6數(shù)值運(yùn)算符號(hào)數(shù)值運(yùn)算符號(hào)+ 加加 例：例：1+2-減減 1-2*乘乘 2*3/除除 6/2（6除以除以2，結(jié)果為，結(jié)果為3）乘方乘方 23(2的的3次方，結(jié)果為次方，結(jié)果為8) 1.2.7 表達(dá)式及標(biāo)點(diǎn)符號(hào)表達(dá)式及標(biāo)點(diǎn)符號(hào) MATLAB書(shū)寫(xiě)表達(dá)式的規(guī)則與書(shū)寫(xiě)表達(dá)式的規(guī)則與“手寫(xiě)算式手寫(xiě)算式”差不多相同，但要求差不多相同，但要求所所有表達(dá)式都是以純文本形式輸入。有表達(dá)式都是以純文本形式輸入。1.如果一個(gè)指令過(guò)長(zhǎng)可以在結(jié)尾加上如果一個(gè)指

17、令過(guò)長(zhǎng)可以在結(jié)尾加上.（代表此行指令與（代表此行指令與下一行連續(xù)），下一行連續(xù)）， 例如：例如： 1*2+3*4+5*6+7*8+9*10+11*12+.13*14+15*16ans =7442.若不想讓若不想讓MATLAB每次都顯示運(yùn)算結(jié)果，只需在運(yùn)算式每次都顯示運(yùn)算結(jié)果，只需在運(yùn)算式最后加上分號(hào)（；）即可，最后加上分號(hào)（；）即可，如下例：如下例：y = 1034*22+35; 若要顯示變數(shù)若要顯示變數(shù)y的值，直接鍵入的值，直接鍵入y即可：即可： y y = 22991 3.MATLAB會(huì)忽略所有在百分比符號(hào)（會(huì)忽略所有在百分比符號(hào)（%）之后的文字，）之后的文字，因此百分比之后的文字均可視為

18、程序的因此百分比之后的文字均可視為程序的注解注解（Comments）。）。例：計(jì)算圓面積例：計(jì)算圓面積a =r2 ,半徑半徑r = 2，則可鍵入，則可鍵入 r=2; % 圓半徑圓半徑r = 2， a=pi*r2; % 計(jì)算圓面積計(jì)算圓面積a a= 12.56641.2.7 command window 中的常用鍵中的常用鍵鍵鍵顯示前個(gè)命令顯示前個(gè)命令鍵鍵顯示后個(gè)命令顯示后個(gè)命令Esc鍵（鍵（鍵、鍵、delete鍵）取消輸入鍵）取消輸入Ctrl+x剪切剪切Ctrl+c復(fù)制復(fù)制Ctrl+v粘貼粘貼1.2.8 MATLAB常用數(shù)學(xué)函數(shù)常用數(shù)學(xué)函數(shù)名稱名稱含義含義名稱名稱含義含義名稱名稱含義含義sin

19、正弦正弦csc余割余割atanh反雙曲正切反雙曲正切cos余弦余弦asec反正割反正割acoth反雙曲余切反雙曲余切tan正切正切acsc反余割反余割sech雙曲正割雙曲正割cot余切余切sinh雙曲正弦雙曲正弦csch雙曲余割雙曲余割asin反正弦反正弦cosh雙曲余弦雙曲余弦asech反雙曲正割反雙曲正割acos反余弦反余弦tanh雙曲正切雙曲正切acsch反雙曲余割反雙曲余割atan反正切反正切coth雙曲余切雙曲余切acot反余切反余切asinh反雙曲正弦反雙曲正弦sec正割正割acosh反雙曲余弦反雙曲余弦三角函數(shù)和雙曲函數(shù)三角函數(shù)和雙曲函數(shù)名名稱稱含義含義名名稱稱含義含義名名稱稱含

20、義含義expe為底的指為底的指數(shù)數(shù)log1010為底的對(duì)為底的對(duì)數(shù)數(shù)pow22的冪的冪log自然對(duì)數(shù)自然對(duì)數(shù)log22為底的對(duì)為底的對(duì)數(shù)數(shù)sqrt平方根平方根指數(shù)函數(shù)指數(shù)函數(shù) 復(fù)數(shù)函數(shù)復(fù)數(shù)函數(shù)名稱名稱含義含義名稱名稱含義含義名稱名稱含義含義abs絕對(duì)值絕對(duì)值conj復(fù)數(shù)共軛復(fù)數(shù)共軛real復(fù)數(shù)實(shí)部復(fù)數(shù)實(shí)部angle相角相角imag復(fù)數(shù)虛部復(fù)數(shù)虛部【例例】指令行操作過(guò)程示例。指令行操作過(guò)程示例。（1）若用戶想計(jì)算）若用戶想計(jì)算y1=2sin0.3cos(1+ )的值，那末用戶應(yīng)依次鍵入的值，那末用戶應(yīng)依次鍵入以下字符以下字符5又想計(jì)算又想計(jì)算y2=2cos0.3cos(1- ) ，可以簡(jiǎn)便地用操

21、作鍵獲得指令，可以簡(jiǎn)便地用操作鍵獲得指令，具體辦法是：先用具體辦法是：先用鍵調(diào)回已輸入過(guò)的指令鍵調(diào)回已輸入過(guò)的指令 5y1=2*sin(0.3*pi)/cos(1+sqrt(5) %注意，優(yōu)先級(jí)必須用小括號(hào)注意，優(yōu)先級(jí)必須用小括號(hào)()，不可以用，不可以用,（2）按）按【Enter】鍵，該指令便被執(zhí)行，并給出以下結(jié)果鍵，該指令便被執(zhí)行，并給出以下結(jié)果y1 = -1.6253 y1=2*sin(0.3*pi)/cos(1-sqrt(5) ；然后移動(dòng)光標(biāo)，把然后移動(dòng)光標(biāo)，把y1改成改成y2；把；把 sin 改成改成 cos ,把把+改成改成-便可。即得便可。即得y2=2*cos(0.3*pi)/co

22、s(1-sqrt(5) y2 = 3.5785先用先用鍵調(diào)回已輸入過(guò)的指令鍵調(diào)回已輸入過(guò)的指令然后移動(dòng)光標(biāo)，把然后移動(dòng)光標(biāo)，把y1改成改成y2；把；把 sin 改成改成 cos ,把把+改成改成-便可便可1.3 MATLAB系統(tǒng)中使用幫助系統(tǒng)中使用幫助1.利用利用help指令，所以即使身旁沒(méi)有使用手冊(cè)，也可以使用指令，所以即使身旁沒(méi)有使用手冊(cè)，也可以使用help指指令查詢不熟悉的指令或是題材之用法，例如令查詢不熟悉的指令或是題材之用法，例如help log2.利用利用lookfor指令，它可以從你鍵入的關(guān)鍵字指令，它可以從你鍵入的關(guān)鍵字(key-word)（即使這個(gè)關(guān)鍵字（即使這個(gè)關(guān)鍵字并不是并不是MATLAB的指令）列出的指令）列出 所有相關(guān)的題材，例如所有相關(guān)的題材，例如lookfor cosine, lookfor sine。 3.利用指令視窗的功能選單中的利用指令視窗的功能選單中的Help，從中選取，從中選取Contents（目錄）或是（目錄）或是Index（索引）。（索引）。 1.4內(nèi)存變量的查閱和刪除內(nèi)存變量的查閱和刪除1.4.1內(nèi)存變量的查閱內(nèi)存變量的查閱命令：命令：who或者或者whos1.4.2.內(nèi)存變