MATLAB程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用課件

《程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)ft東建筑大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院電子信息教研室前 言一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋菊n程是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、電力工程與管理專業(yè)本科生的學(xué)科基礎(chǔ)選修課，它在線性代數(shù)、信號(hào)分析和處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真等方面有著廣泛的應(yīng)用。主要是學(xué)習(xí)的語(yǔ)法規(guī)則、基本命令和使用環(huán)境，使學(xué)生掌握的基本命令和基本程序設(shè)計(jì)方法，提高使用該語(yǔ)言的應(yīng)用能力，具有使用語(yǔ)言編程和調(diào)試的能力，以便為后續(xù)多門(mén)課程使用該語(yǔ)言奠定必要的基礎(chǔ)。通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握在線幫助功能的使用、熟悉運(yùn)行環(huán)境和語(yǔ)言的主要特點(diǎn)，掌握語(yǔ)言的基本語(yǔ)法規(guī)則及基本操作命令的使用，學(xué)會(huì)文件的建立和使用方法以及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)二維和三維圖形的繪制方法，具有使用語(yǔ)言編程和調(diào)試的能力。二、實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，應(yīng)先檢查本組電腦設(shè)備是否工作正常，軟件工作是否正常。．實(shí)驗(yàn)時(shí)每位同學(xué)應(yīng)獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，避免抄襲。成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的丟失。．實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格遵循電腦操作規(guī)程，如電腦發(fā)生異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即切斷電源，報(bào)告指導(dǎo)教師檢查處理。．測(cè)量數(shù)據(jù)或觀察現(xiàn)象要認(rèn)真細(xì)致，實(shí)事求是。．未經(jīng)許可，不得對(duì)電腦進(jìn)行軟件及硬件的更改操作。．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)記錄交指導(dǎo)教師查看并認(rèn)為無(wú)誤后，方可關(guān)掉電腦離開(kāi)。．愛(ài)護(hù)公物，發(fā)生儀器設(shè)備等損壞事故時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告指導(dǎo)教師，按有關(guān)實(shí)驗(yàn)管理規(guī)定處理。．自覺(jué)遵守學(xué)校和實(shí)驗(yàn)室管理的其它有關(guān)規(guī)定。四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)每次實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，即實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制波形和圖表，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告除寫(xiě)明實(shí)驗(yàn)名稱、日期、實(shí)驗(yàn)者姓名、同組實(shí)驗(yàn)者姓名外，還包括：．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模唬畬?shí)驗(yàn)內(nèi)容．實(shí)驗(yàn)流程圖；．程序命令清單；．運(yùn)行結(jié)果；．實(shí)驗(yàn)的收獲與體會(huì)；．回答每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)問(wèn)答題。目錄實(shí)驗(yàn)一集成環(huán)境使用與運(yùn)算基礎(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，熟悉啟?dòng)和退出的方法。，熟悉命令窗口的組成。，掌握建立矩陣的方法。，掌握各種表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)規(guī)則以及常用函數(shù)的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理．的啟動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)有三種常見(jiàn)方法：）使用“開(kāi)始”菜單。）運(yùn)行系統(tǒng)啟動(dòng)程序。）利用快捷方式。．系統(tǒng)的退出要退出系統(tǒng)，也有三種常見(jiàn)方法：）在主窗口菜單中選擇命令。）在命令窗口輸入或命令。）單擊主窗口的“關(guān)閉”按鈕。．幫助窗口進(jìn)入幫助窗口可以通過(guò)以下三種方法：?jiǎn)螕糁鞔翱诠ぞ邫谥械陌粹o。在命令窗口中輸入、或。選擇菜單中的選項(xiàng)。．幫助命令）命令在命令窗口直接輸入命令將會(huì)顯示當(dāng)前幫助系統(tǒng)中所包含的所有項(xiàng)目，即搜索路徑中所有的目錄名稱。同樣，可以通過(guò)加函數(shù)名來(lái)顯示該函數(shù)的幫助說(shuō)明。）命令鍵字搜索，條件比較寬松。3）模糊查詢頭的命令。．賦值語(yǔ)句）變量＝表達(dá)式）表達(dá)式．矩陣的建立同一行的各元素之間用空格或逗號(hào)分開(kāi)，不同行的元素之間用分號(hào)分開(kāi)。）利用文件建立矩陣）利用冒號(hào)表達(dá)式建立一個(gè)向量)利用函數(shù)產(chǎn)生行向量().三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備．計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求．復(fù)習(xí)啟動(dòng)與退出，熟悉運(yùn)行環(huán)境，掌握幫助的使用。．復(fù)習(xí)中矩陣的建立以及矩陣的加減乘除以及乘方運(yùn)算的基本原理。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟，先求下列表達(dá)式的值，然后顯示工作空間的使用情況并保存全部變量。（）z1

2sin8501e2515

2 12i（）z 2

2In(x 1x2),其x0.45 （）

e0.3ae0.3a

sin(a0.3)In0.3a,a3.0,2.9,2.8,...,2.8,2.9,3.03 2 2提示：利用冒號(hào)表達(dá)式生成向量，求各點(diǎn)函數(shù)值時(shí)用點(diǎn)乘運(yùn)算。 t2, 0t1（）z4

t21 1t2其中t00.52.522t2t3提示：用邏輯表達(dá)式求分段函數(shù)值。34 4 1 3 ，已知A34 7 87,B 3 65 7求下列表達(dá)式的值：

3 2 7（1）*和（其中為單位矩陣）（2）*和.*（3）^和.^（4）及\5）[][[，]^]，設(shè)有矩陣和1 2 3 4 5 3 0 1667891112131410678911121314A21

15,B0 23 4171819 20171819 20970222324 2541311求它們的乘積；將矩陣的右下角*子矩陣賦給；察看工作空間的使用情況。，完成下列操作：（）求[]之間能被整除的數(shù)的個(gè)數(shù)。提示：先利用冒號(hào)表達(dá)式，再利用和函數(shù)。（）建立一個(gè)字符串向量，刪除其中的大寫(xiě)字母。提示：利用函數(shù)和空矩陣六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、流程圖、程序清單、運(yùn)行結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)的收獲與體會(huì)。實(shí)驗(yàn)二矩陣分析與處理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握生成特殊矩陣的方法；，掌握矩陣分析的方法；，用矩陣求逆法求解線性方程組。二、實(shí)驗(yàn)原理，通用的特殊矩陣常用的產(chǎn)生通用特殊矩陣的函數(shù)有：：產(chǎn)生全矩陣；：產(chǎn)生全矩陣：產(chǎn)生單位矩陣；：產(chǎn)生－間均勻分布的隨機(jī)矩陣；：產(chǎn)生均值為，方差為的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的隨機(jī)矩陣。，矩陣運(yùn)算）矩陣加減運(yùn)算：假定有兩個(gè)矩陣和，則可以由和實(shí)現(xiàn)矩陣的加減運(yùn)算。）假定有兩個(gè)矩陣和，若為×矩陣，為×矩陣，則*為×矩陣。）如果矩陣是非奇異方陣，\等效與的逆左乘矩陣，()*,而等效于矩陣的逆右乘矩陣，也就是*().)矩陣的乘方。一個(gè)矩陣的乘方運(yùn)算可以表示成^，要求為方陣，為標(biāo)量。，矩陣點(diǎn)運(yùn)算此叫點(diǎn)運(yùn)算。點(diǎn)運(yùn)算苻有.*,.\和.^。兩個(gè)矩陣進(jìn)行點(diǎn)運(yùn)算是指它們的對(duì)應(yīng)元素進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，要求兩矩陣的維參數(shù)相同。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備.計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求．復(fù)習(xí)特殊矩陣的產(chǎn)生。．復(fù)習(xí)矩陣的加減乘除與乘方運(yùn)算，以及相應(yīng)的點(diǎn)運(yùn)算。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟E R ，設(shè)有分塊矩陣A ，其中、分別為單位矩陣、隨機(jī)矩陣、零矩O2*3

S2*2

E RRSO陣和對(duì)角陣，試通過(guò)數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證A2O

。S2 ，建立一個(gè)×矩陣，求它的行列式的值、跡、秩和范數(shù)。，下面是一個(gè)線性方程組：2 1/3 1/4x 0.95 1/3 1/4 1/5x 323（）求方程的解；

1/4 1/5 1/6x .52（）將方程右邊向量元素改為，再求解，并比較的變化和解的相對(duì)變化。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求驗(yàn)的收獲與體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握建立和?zhí)行文件的方法。，掌握利用語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)的方法。，掌握利用語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)的方法。，掌握語(yǔ)句的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理，文件件（）和函數(shù)文件（。，程序控制結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)語(yǔ)句 )單分支語(yǔ)句)雙分支語(yǔ)句)多分支語(yǔ)句語(yǔ)句語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)語(yǔ)句語(yǔ)句語(yǔ)句與語(yǔ)句循環(huán)的嵌套，函數(shù)文件輸出形參表＝函數(shù)名（輸入形參表）注釋說(shuō)明部分函數(shù)體語(yǔ)句三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備.計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求．復(fù)習(xí)中流程控制語(yǔ)句。．復(fù)習(xí)函數(shù)文件的建立與調(diào)用。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟，求分段函數(shù)的值。x2x6, x且xyx25x60x且x2及x3x2x其它用語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，分別輸出時(shí)的值。、～～分為，～分為，分以下為。要求：分別用和語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)；出出錯(cuò)信息。，建立×矩陣，要求輸出矩陣第行元素，當(dāng)值超過(guò)矩陣的行數(shù)時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為輸出矩陣最后一行元素，并給出出錯(cuò)信息。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的計(jì)算；.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中計(jì)算所得結(jié)果的正確性。實(shí)驗(yàn)四循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握利用語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。，掌握利用語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的方法。，熟悉利用向量運(yùn)算來(lái)代替循環(huán)操作的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理結(jié)構(gòu)。提供了兩種實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)句，語(yǔ)句和語(yǔ)句。語(yǔ)句語(yǔ)句格式為：循環(huán)變量＝循環(huán)體語(yǔ)句，語(yǔ)句語(yǔ)句的一般格式為：（條件）循環(huán)體語(yǔ)句其執(zhí)行過(guò)程為：若條件成立，則執(zhí)行循環(huán)體語(yǔ)句，執(zhí)行后再判斷條件是否成立，如果不成立，則跳出循環(huán)。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備.計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求復(fù)習(xí)循環(huán)結(jié)構(gòu)語(yǔ)句。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟211116 12 22 32 n2，根據(jù)y111... 1 ，求3 5 2n1（）<時(shí)的最大值；（）與（）的值對(duì)應(yīng)的值。，已知： f n11f n2f2f n33求f ~f 中：1 100

fn

fn1

2

n2

fn3

,n3（）最大值、最小值、各數(shù)之和；（）正數(shù)、零、負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的程序編制；.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中程序的正確性。實(shí)驗(yàn)五函數(shù)文件一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，理解函?shù)文件的概念；，掌握定義和調(diào)用函數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理，函數(shù)文件的定義：函數(shù)文件是另一種形式的文件，每一個(gè)函數(shù)文件都定義一個(gè)函數(shù)，事實(shí)上，提供的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)大部分都是由函數(shù)文件定義的。，函數(shù)文件的基本結(jié)構(gòu)輸出形參表＝函數(shù)名（輸入形參表）注釋說(shuō)明部分函數(shù)體語(yǔ)句其中以開(kāi)頭的一行為引導(dǎo)行，表示該文件是一個(gè)函數(shù)文件。，函數(shù)調(diào)用函數(shù)文件編制好之歐，就可以調(diào)用函數(shù)進(jìn)行計(jì)算了，函數(shù)調(diào)用的一般格式是：[輸出實(shí)參表]＝函數(shù)名（輸入實(shí)參表）三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備.計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求．復(fù)習(xí)函數(shù)的定義與編寫(xiě)原則。．復(fù)習(xí)函數(shù)的調(diào)用。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟數(shù)。例如是絕對(duì)素?cái)?shù)。試求所有的兩位絕對(duì)素?cái)?shù)。要求：定義一個(gè)判斷素?cái)?shù)的函數(shù)文件。f(40)y

f(30)f(20)（）f(n)n10In(n25時(shí)，求值；（）f(n)1*22*33*4n*(n時(shí)，求值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的函數(shù)編制.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確性。實(shí)驗(yàn)六高層繪圖操作一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，掌握繪制二維圖形的常用函數(shù)；，掌握繪制三維圖形的常用函數(shù)；，掌握繪制圖形的輔助操作。二、實(shí)驗(yàn)原理，二維數(shù)據(jù)曲線圖();繪制多根二維曲線()當(dāng)是向量，是有一維與同維的矩陣時(shí)，則繪制多根別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。含有多個(gè)輸入?yún)?shù)的函數(shù)(,…)(),圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制）(圖形名稱)；（軸說(shuō)明）（軸說(shuō)明）（，圖形說(shuō)明）（…））（[ ]）,圖形窗口的分割（）,三維曲線,…,選項(xiàng)），三維曲面()與()高度矩陣，用于指定在不同高度下的顏色范圍。，圖像處理象數(shù)據(jù)和色圖數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入一定格式的圖象文件。般還應(yīng)使用函數(shù)設(shè)置圖象色圖。三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備.計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求．復(fù)習(xí)二維與三維圖形的繪圖函數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟y0.53sinx]cosx，在1x2，已知()*,完成下列操作：（）在同一坐標(biāo)系下用不同的顏色和線型繪制三條曲線；（）分別用條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖繪制三條曲線。，已知 x

x01x2y1x2在－<<區(qū)間繪制函數(shù)曲線。，繪制函數(shù)的曲面圖和等高線

1In(x2

),x0x2x2y2zcosxcosye 4其中的個(gè)值均勻分布在[]范圍，的個(gè)值均勻分布在[]，要求使用（）和將產(chǎn)生的曲面圖和登高圖畫(huà)在同一個(gè)窗口上。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的圖像的顯示；.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所顯示圖像的正確性。實(shí)驗(yàn)七數(shù)據(jù)處理與多項(xiàng)式計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模莆諗?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的方法；，掌握數(shù)值插值與曲線擬合的方法；，掌握多項(xiàng)式計(jì)算的常用運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)原理1，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理最大值與最小值()求向量的最大值與最小值()與[]()()求矩陣的最大值和最小值()與[](),(,[]))求和與求積 (),()())標(biāo)準(zhǔn)方差與相關(guān)系數(shù)）()) (),數(shù)據(jù)差值)一維數(shù)據(jù)差值(,’’))二維數(shù)據(jù)差值(,’’),曲線擬合[](),多項(xiàng)式計(jì)算）多項(xiàng)式的加減計(jì)算）())多項(xiàng)式除法[]())多項(xiàng)式的導(dǎo)函數(shù)():求多項(xiàng)式的導(dǎo)函數(shù)():求的導(dǎo)函數(shù)[]():求的導(dǎo)函數(shù)，導(dǎo)函數(shù)的分子存入，分母存入。，多項(xiàng)式求值)代數(shù)多項(xiàng)式求值())矩陣多項(xiàng)式求值,多項(xiàng)式求根()三、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備.計(jì)算機(jī) 臺(tái)四、預(yù)習(xí)要求．復(fù)習(xí)多項(xiàng)式數(shù)值分析函數(shù)。．復(fù)習(xí)曲線擬合與多項(xiàng)式計(jì)算函數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟，利用提供的函數(shù)生成，個(gè)符合均勻分布的隨機(jī)數(shù)，然后檢驗(yàn)隨機(jī)數(shù)的性質(zhì)：均值和標(biāo)準(zhǔn)方差；最大元素與最小元素；大于的隨機(jī)數(shù)個(gè)數(shù)占總數(shù)額百分比。，將個(gè)學(xué)生門(mén)功課的成績(jī)存入矩陣中，進(jìn)行如下處理：分別求每門(mén)課的最高分、最低分及相應(yīng)學(xué)生序號(hào)；分別求每門(mén)課的平均分和標(biāo)準(zhǔn)方差；門(mén)課總分的最高分、最低分及相應(yīng)學(xué)生序號(hào)；將門(mén)課總分按照從大到小的順序存入中，相應(yīng)學(xué)生序號(hào)存入。機(jī)矩陣來(lái)表示學(xué)生成績(jī)。，已知在[]區(qū)間個(gè)整數(shù)采樣點(diǎn)的函數(shù)值如下表所示：試求的次擬合多項(xiàng)式()，并繪制和()在[]區(qū)間的函數(shù)。，有三個(gè)多項(xiàng)式()()(),試進(jìn)行下列操作：（）求()()()();（）求()的根；（）當(dāng)取矩陣的每一元素時(shí)，求()的值，其中1 1.2 1.4A0.75 2 3.5 0 5 2.5（）當(dāng)以矩陣為自變量時(shí)，求()的值，其中的值與（）題相同。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的數(shù)值計(jì)算；.驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中計(jì)算數(shù)據(jù)的正確性。實(shí)驗(yàn)八菜單與對(duì)話框設(shè)計(jì)一、