第1章 基礎入門

1、第第1章章 基礎入門基礎入門 1.1 MATLAB概述概述 1.2 MATLAB的安裝及啟動的安裝及啟動 1.3 MATLAB操作桌面操作桌面 1.4 MATLAB工作空間瀏覽器工作空間瀏覽器 1.5 MATLAB操作命令操作命令 1.6 綜合實例綜合實例 1.1 MATLAB概述概述 1.1.1 MATLAB發(fā)展歷程發(fā)展歷程 MATLAB是MATrix LABoratory（矩陣實驗室）的縮寫，它是在20世紀七十年代后期，時任美國新墨西哥大學計算機科學系主任的克里夫莫勒爾（Cleve Moler）教授出于減輕學生編程負擔的動機，為學生用FORTRAN語言編寫了的線性代數軟件包（Linpack

2、）和特征值計算軟件包（Eispack），這作為第一版本的MATLAB。 MATLAB是一種開放型程序設計語言，擁有集數值與符號運算、數據可視化圖形表示與圖形用戶界面設計、編程和仿真等多種功能于一體的集成軟件。1.1.2 MATLAB系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構 MATLAB系統(tǒng)由MATAB開發(fā)環(huán)境、MATLAB數學函數庫、MATLAB語言、MATLAB圖形處理系統(tǒng)和MATLAB應用程序接口（API）五大部分構成。 數學、統(tǒng)計與優(yōu)化 控制系統(tǒng)設計和分析 信號處理和通訊 圖像處理與計算機視覺 計算金融 計算生物 并行計算 測試與測量 數據庫訪問與報告 代碼生成和驗證1.1.3 MATLAB工具箱類型工具箱類型

3、 MATLAB的功能非常強大，其主要功能如下： 具有數值計算、符號計算、工程計算等各種計算功能。 具有繪制二維和三維圖形等數據可視化功能。 具有創(chuàng)建函數文件、數據管理等編程的開發(fā)環(huán)境。 具有使用線性代數、統(tǒng)計、優(yōu)化、插值、擬合等方法的數據處理能力。 具有利用工具箱處理各應用領域內特定類型問題的擴展功能。 具有基于Simulink工具的系統(tǒng)建模、仿真和分析功能。 具有構建自定義的圖形用戶界面的各種工具等應用軟件開發(fā)功能。 具有將MATLAB的算法與外部應用程序和語言（如C、Fortran、Java以及Microsoft Excel）的集成功能。1.1.4 MATLAB主要功能 1.1.5 MAT

4、LAB的特點的特點 1直譯式的編程語言直譯式的編程語言 2代碼短小高效代碼短小高效3強大的科學計算與數據處理能力強大的科學計算與數據處理能力 4先進繪圖和數據可視化功能先進繪圖和數據可視化功能5可擴展性能可擴展性能6友好的工作平臺和編程環(huán)境友好的工作平臺和編程環(huán)境1.2 MATLAB的安裝及啟動1.2.1 MATLAB的安裝與激活（1）將MATLAB安裝光盤插入光驅后，會自動啟動“安裝向導”。若沒有自動啟動，這時從“我的電腦”中打開MATLAB安裝光盤根目錄下的“setup.exe”應用程序，啟動“安裝向導”。（2）啟動安裝程序后顯示如圖所示的“MathWorks 安裝程序”對話框。這里我們選

5、擇“不使用Internet安裝”單選按鈕，單擊“下一步”按鈕。（3）彈出如圖所示的“許可協(xié)議”對話框，若同意該許可協(xié)議，在“是否接受許可協(xié)議的條款？”處，選中“是”選項，再單擊“下一步”按鈕，安裝過程才可繼續(xù)。 （4）彈出如圖所示“文件安裝密鑰”對話框，在空白的文本框中輸入軟件安裝序列號，單擊“下一步”按鈕。（5）若序列號合法，會出現(xiàn)如圖所示的“安裝類型”對話框。該界面上有兩個選項：“典型”和“自定義”。如果電腦配置較高，可直接選擇“典型”即可。用戶亦可選擇“自定義”，自己對所需的組件進行定制，這可以節(jié)約電腦空間以及安裝MATLAB所需的時間。選擇之后再單擊“下一步”按鈕，安裝過程才可繼續(xù)。（

6、6）系統(tǒng)出現(xiàn)“安裝類型”對話框，系統(tǒng)默認的安裝路徑為C:Program FilesMATLABR2012a，如圖所示。用戶可以通過單擊“瀏覽”按鈕選擇其它的安裝文件夾。如果用戶指定的文件夾不存在，系統(tǒng)會自動新建相應的文件夾。用戶也可以單擊“還原默認文件夾”按鈕恢復系統(tǒng)默認的安裝路徑。（7）我們采用默認路徑安裝，不做修改。單擊“下一步”后，彈出對話框提示該目錄不存在，詢問是否創(chuàng)建新目錄，如圖所示，單擊“是”按鈕。（8）系統(tǒng)將彈出如圖所示的“確認”對話框，可以看到用戶剛剛選擇的安裝路徑和即將安裝的MATLAB組件等信息，確認無誤后，單擊“安裝”按鈕開始安裝過程。（9）安裝開始，提示剩余時間（如大約

7、需要25分鐘），當安裝快結束時出現(xiàn)如圖對話框，提示“產品配置說明”，用戶可以在全部安裝結束后按其步驟進行配置。 （10）安裝結束后出現(xiàn)“安裝完成”對話框，如圖所示，點擊“完成”。 （11）安裝完成后，系統(tǒng)會彈出如圖所示的“MathWorks 軟件激活”對話框，包括“使用Internet 自動激活（推薦）”和“不使用Internet 手動激活”方式，我們選擇“不使用Internet 手動激活”，再單擊“下一步”按鈕。（12）彈出“離線激活”對話框，如圖所示，點擊“瀏覽”選擇自己的離線激活文件，單擊“下一步”按鈕。（13）系統(tǒng)彈出“激活完成”對話框提示激活成功，如圖所示，再單擊“完成”按鈕，MAT

8、LAB的整個安裝和激活過程就完成了。1.2.2 MATLAB的啟動和退出1MATLAB的啟動當MATLAB安裝到硬盤上以后，一般會在Windows桌面上自動生成MATLAB程序圖標，這時只要直接雙擊該圖標即可啟動；或者點擊桌面左下角的“開始”按鈕，在“程序”中找到“MATLAB 2012a”即可打開MATLAB操作桌面，如圖所示。2MATLAB的退出在MATLAB操作桌面中的菜單欄中選擇菜單“File”“Exit MATLAB”命令；或在命令窗口中輸入命令quit或者exit；或直接單擊窗口右上角的關閉按鈕，都可關閉MATLAB窗口。1.2.3 MATLAB的當前文件夾的當前文件夾 1當前文件

9、夾2應把當前文件夾設置成自定義目錄3把當前文件夾設置成自定義目錄的方法 1.2.4 MATLAB的搜索路徑MATLAB在工作時需要按照一定的順序從各個目錄中尋找所需要的文件、變量、函數和數據，這個順序叫做搜索路徑。MATLAB事先把需要的目錄按照優(yōu)先級設計成搜索路徑上的節(jié)點，去搜索和識別.我們可以利用菜單設置搜索路徑：選擇菜單“File”“Set Path”命令，打開“Set Path”路徑設置對話框，設置搜索路徑。1.3 MATLAB操作桌面 MATLAB R2012a版的操作桌面（Desktop），是一個高度集成的MATLAB工作界面。該桌面上包括主菜單、工具欄以及常用的界面窗口，其默認形

10、式如圖所示。圖中我們標出了各個窗口、工具欄圖標的名稱及含義。 1.3.1 主界面窗口 MATLAB主窗口包括：命令窗口“Command Window”、當前文件夾瀏覽器“Current Folder”、文件概況窗“Details”、工作空間瀏覽器“Workspace”、歷史命令窗口“Command History”和捷徑鍵“Start”等部分。 1.3.2 主菜單及功能 MATLAB的主菜單包括“File”、“Edit”、“Debug”、“Parallel”、“Desktop”、“Window”和“Help”等。 1.3.3 M文件編輯器窗口1建立新的腳本M文件編輯器窗口單 擊 M A T L

11、 A B 界 面 工 具 欄 上 的 圖 標 ， 或 者 選 擇 菜 單“Fine”“New”“Script”命令，可打開空白的腳本M-文件編輯器；也可在命令窗口鍵入edit來打開新建編輯器窗口，如圖所示。在此窗口可以編寫程序，并將程序進行保存。譬如保存名為“abc”，則在命令窗口中直接輸入abc，回車即可運行該程序。也可直接點擊本窗口工具欄圖標保存并運行該程序。 2建立新的的函數建立新的的函數M文件編輯器窗口文件編輯器窗口 在 M A T L A B 命 令 窗 口 中 ， 選 擇 菜 單“Fine”“New”“Function”命令，即可打開函數M文件編輯窗口，如圖所示。3打開已存在的打開

12、已存在的M文件編輯器窗口文件編輯器窗口 單擊MATLAB界面工具欄上的圖標，或者單擊“Fine”“Open”，打開“Open”對話框，填寫所選文件名，單擊“打開”按鈕，就可出現(xiàn)相應的M-文件編輯器。 1.4 MATLAB工作空間瀏覽器 工作空間瀏覽器（Workspace）默認地放置于MATLAB操作桌面的左上側后臺。點擊桌面左上側框下方外露的“Workspace”窗標，可使工作空間瀏覽器出現(xiàn)在桌面的前臺。只需單擊該窗口右上角的按鈕，就可出現(xiàn)浮動的工作空間瀏覽器窗口。“Workspace“窗口及工具欄圖標功能如圖所示。 1.4.1 Workspace工具欄功能工具欄功能 例如，在命令窗口中輸入變

13、量： x=1:10; y=3 4 6 9 13 17 24 25 30 36;回車后，則在“Workspace”中顯示內存變量x和y，選中變量x和y，點擊“繪圖類型菜單引出鍵”按鈕，選擇“pie”命令（如圖1-20所示），即可顯示圖形，如圖1-21所示。圖1-20 Workspace繪圖選擇圖1-21 顯示餅形圖1.4.2 Workspace中的變量保存中的變量保存 當退出MATLAB時，工作空間瀏覽器中變量就會隨之清除。若以后想繼續(xù)使用這些變量，就需要對這些變量進行保存操作。 1保存工作空間所有變量 2保存工作空間部分變量1.4.3 數組編輯器窗口 在工作空間瀏覽器（Workspace）中選

14、擇要打開的變量，點擊工具欄表格圖標，或者雙擊該變量，即可打開數組編輯器窗口；也可在命令窗口使用“openvar(變量名)”打開此“變量名”的數組編輯窗口。此窗口可以內嵌在Workspace空間，也可以浮動在主窗口上。它可以像Excel那樣實現(xiàn)數據的復制、剪切、粘貼等操作，也可以進行快速繪圖。 例如，在命令窗口中輸入命令： M=1 2 3;4 5 6回車后，則變量M就進入工作空間中。雙擊M，則出現(xiàn)“Array Editor”數組編輯器窗口，圖1-22所示的窗口是從主窗口分離出來的浮動數組編輯窗口，是點擊窗口“Array Editor”右上角的箭頭（undock Array Editor）所得到的

15、圖形。圖1-22 數組編輯器窗口若選中圖1-22中的全部數據，點擊“繪圖類型菜單引出鍵”，并選擇“bar”項，即可顯示出條形圖，如圖1-23所示。圖1-23 顯示條形圖1.5 MATLAB操作命令1.5.1 命令窗口的顯示命令窗口的顯示 1運算結果的顯示指 令含 義舉例說明formatf o r m a t short默認顯示格式，小數點后四位有效；對大于1000的實數，用5位有效數字的科學記數形式顯示314.159被顯示為314.1590；3141.59被顯示為3.1416e+003f o r m a t long小數點后15位數字表示3.141592653589793f o r m a t

16、 short e5位科學記數表示3.1416e+00f o r m a t long e15位科學記數表示3.14159265358979e+00f o r m a t short g從format short 和format short e中自動選擇最佳記數方式3.1416f o r m a t long g從format long 和format long e中自動選擇最佳記數方式3.14159265358979format rat近似有理數表示，顯示分式355/113f o r m a t bank（銀行）元、角、分表示3.141.5.2 標點符號的作用標點符號的作用名稱標點作 用空格用

17、作輸入量之間的分隔符；數組元素的分隔符逗號, ,用作輸入量之間的分隔符；用作數組元素分隔符；用作要顯示計算結果的命令點. .數值表示中，用作小數點；用于運算符號前，構成數組運算符；結構數組中，結構變量名與元素名的連接分號; ;用作矩陣（數組）的行間分隔符；用作不顯示計算結果的命令冒號: :用以生成一維數值數組（間隔）；用作單下標援引時，表示全部元素構成的長列；用做多下標援引時，表示那維上的全部元素注釋號%用作注釋；非執(zhí)行語句單引號對 用作“字符串”符圓括號( )改變運算次序；在數組援引時用；函數命令輸入用方括號 輸入數組時用；函數命令輸出時用花括號 生成單元（細胞）數組時用；圖形中被控特殊字符

18、括號續(xù)行號.三個點用以構成一個“較長”的完整數組或命令，續(xù)行驚嘆號！調用dos操作系統(tǒng)命令“At”號 匿名函數前導符；放在函數名前，形成函數句柄；放在目錄名前，形成“用戶對象”類目錄1.5.3 通用操作命令通用操作命令指 令含 義指 令含 義ans計算結果的默認變量名edit打開M文件編輯器cd設置當前工作目錄exit/quit關閉/退出 MATLABclf清除圖形窗help在命令窗口中顯示幫助信息clc清除命令窗口中顯示內容more使其后的顯示內容分頁進行clear清除工作空間中保存的變量clear all清除工作空間所有變量和函數save name保存工作空間變量到文件name.matlo

19、ad name加載name文件中的所有變量到工作空間save name x y保 存 工 作 空 間 變 量 x y 到 文 件name.matload name x y加載name文件中的變量x y到工作空間dir列出指定目錄下的文件和子目錄清單return返回到上層調用程序；結束鍵盤模式type顯示指定M文件的內容disp顯示矩陣和文本doc在MATLAB瀏覽器中，顯示幫助信息diary將MATLAB運行的命令存盤1.5.4 鍵盤操作和快捷鍵鍵盤操作和快捷鍵 鍵名作 用鍵名作 用前尋式調回已輸入過的命令行Home使光標移到當前行的首端后尋式調回已輸入過的命令行End使光標移到當前行的尾端在當前行中左移光標Delete刪去光標右邊的字符在當前行中右移光標Backspace刪去光標左邊的字符PageUp前尋式翻