第1章MATLAB操作基礎(chǔ)

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MatrixLaboratory目標(biāo)：了解MATLAB，能夠熟練掌握數(shù)學(xué)（矩陣）運(yùn)算，基本編程，數(shù)據(jù)處理及基本圖形繪制.教材：MATLAB程序設(shè)計(jì)教程特點(diǎn)：完全不必具備其它語言的基礎(chǔ)，各年級各專業(yè)的同學(xué)都可選修。學(xué)習(xí)內(nèi)容

一、MATLAB概述

二、矩陣運(yùn)算

三、MATLAB程序設(shè)計(jì)

四、MATLAB文件操作

五、MATLAB的二維、三維繪圖

六、MALAB數(shù)據(jù)分析與多項(xiàng)式計(jì)算

七、MATLAB解方程與函數(shù)極值

八、MATLAB圖形句柄第一節(jié)MATLAB語言概述一、MATLAB語言的發(fā)展matlab語言是由美國的CleverMoler博士于1980年開發(fā)的設(shè)計(jì)者的初衷是為解決“線性代數(shù)”課程的矩陣運(yùn)算問題取名MATLAB即MatrixLaboratory矩陣實(shí)驗(yàn)室的意思第1章MATLAB操作基礎(chǔ)1984年，MATLAB第1版(DOS版用C語言編寫)

1992年，MATLAB4.0版(微機(jī)WINDOWS版)

1994年，MATLAB4.2版(提高了圖形界面設(shè)計(jì))

1997年，MATLAB5.0版(支持更多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，更完善編程語言)

1999年，MATLAB5.3版(支持仿真功能，simulink3.0)

2000年，MATLAB6.0版(計(jì)算功能強(qiáng)大，

simulink4.0)

2001年，MATLAB6.1版(強(qiáng)大功能,

simulink4.1)

2002年，MATLAB6.5版(計(jì)算，圖形，編程全面改進(jìn)，

simulink5.0)

2004年，MATLAB7.0版(圖形功能,工具箱等改進(jìn))2006年，MATLABR2006b版(新增10個產(chǎn)品模塊，支持64為Windows)2007年，MATLABR2007a版基本數(shù)值類型：雙精度、單精度、整數(shù)類型。邏輯類型： 僅具有兩個數(shù)值的一種數(shù)據(jù)類型。字符串： 使用單引號將字符串的內(nèi)容包含起來。元胞數(shù)組：元胞數(shù)組的元素可以是任何一種數(shù)據(jù)類型的常數(shù)或者常量。結(jié)構(gòu)： 包含一組記錄的數(shù)據(jù)類型。函數(shù)句柄： 內(nèi)嵌對象。(句柄－標(biāo)識各圖形對象的數(shù)字)它將一個優(yōu)秀軟件的易用性與可靠性、通用性與專業(yè)性、一般目的的應(yīng)用與高深的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用有機(jī)的相結(jié)合MATLAB是一種直譯式的高級語言，比其它程序設(shè)計(jì)語言容易MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它集科學(xué)計(jì)算、圖象處理；聲音處理于一身，并提供了豐富的Windows圖形界面設(shè)計(jì)方法MATLAB語言是功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)高級語言,它以超群的風(fēng)格與性能風(fēng)靡全世界,成功地應(yīng)用于各工程學(xué)科的研究領(lǐng)域MATLAB在美國已經(jīng)作為大學(xué)工科學(xué)生必修的計(jì)算機(jī)語言之一(C,FORTRAN,ASSEMBLER,MATLAB)近年來，MATLAB語言已在我國推廣使用，現(xiàn)在已應(yīng)用于各學(xué)科研究部門和許多高等院校MATLAB語言不受計(jì)算機(jī)硬件的影響，286以上的計(jì)算機(jī)都可以使用典型應(yīng)用數(shù)學(xué)計(jì)算算法研究與開發(fā)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)建模與仿真數(shù)據(jù)分析與可視化科學(xué)和工程繪圖應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算功能繪圖功能編程語言MATLAB工具箱二、MATLAB語言的功能1.數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算功能

MATLAB以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位，還提供了十分豐富的數(shù)值計(jì)算函數(shù)。

MATLAB和著名的符號計(jì)算語言Maple相結(jié)合，使得MATLAB具有符號計(jì)算功能。例1求方程3x4+7x3+9x2-23=0的全部根p=[3,7,9,0,-23];%建立多項(xiàng)式系數(shù)x=roots(p)%求根x=-1.8857-0.7604+1.7916i-0.7604-1.7916i1.07323x1+x2-x3=3.6x1+2x2+4x3=2.1-x1+4x2+5x3=-1.4A=[31-1;124;-145];b=[3.6;2.1;-1.4];x=A\bx=inv(A)*bx=1.4818-0.46060.3848對于線性系統(tǒng)有Ax=b例2、用一個簡單命令求解線性系統(tǒng)例3試求。symsxkLim_f=limit((1-1/x)^(k*x),x,inf)

Lim_f=exp(-k)

函數(shù)limit用于求符號函數(shù)f的極限。例4求下述積分。求積分：symsxint(1/(1+x^2))ans=atan(x)積分函數(shù)int（s)可以對被積函數(shù)或符號表達(dá)式s求積分。2.豐富的繪圖功能與計(jì)算結(jié)果的可視化具有高層繪圖功能——兩維、三維繪圖具有底層繪圖功能——句柄繪圖使用plot函數(shù)可隨時將計(jì)算結(jié)果可視化x=0:pi/1000:2*pi;y=sin(2*x+pi/4);plot(x,y)MATLAB具有程序結(jié)構(gòu)控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z言特征，而且簡單易學(xué)、編程效率高。

3．編程語言MATLAB包含兩部分內(nèi)容：基本部分(構(gòu)成MATLAB的核心部分)和各種可選的工具箱。

MATLAB工具箱分為兩大類：功能性工具箱(擴(kuò)充其符號計(jì)算功能，可視建模仿真功能及文字處理功能)和學(xué)科性工具箱(控制系統(tǒng)工具箱，信號處理工具箱，統(tǒng)計(jì)學(xué)工具箱等)。4．MATLAB工具箱

例5利用simulink仿真求quad('exp(-x.^2)',0,1)ans=0.7468

硬件環(huán)境：

(1)CPU

(2)內(nèi)存

(3)硬盤

(4)CD-ROM驅(qū)動器和鼠標(biāo)。

軟件環(huán)境：

(1)Windows98/NT/2000或WindowsXP

(2)其他軟件根據(jù)需要選用1.2MATLAB的桌面環(huán)境一、MATLAB的運(yùn)行環(huán)境

將MATLAB光盤放入光驅(qū)，Windows將會自動運(yùn)行安裝程序。(需輸入注冊碼PLP)

二、MATLAB的安裝和卸載在資源管理器中光驅(qū)盤符的MATLAB目錄下，用鼠標(biāo)左鍵雙擊setup.exe文件:MATLAB組件選擇界面

三、MATLAB的啟動和退出（一）、MATLAB啟動

1．快捷方式啟動雙擊MATLAB快捷方式圖標(biāo)。1.選擇[File]--[ExitMATLAB]菜單命令；2.用鼠標(biāo)單擊對話框右上角的關(guān)閉按鈕。3.命令窗口輸入EXIT或QUIT（二）、退出MATLAB

2．菜單方式啟動單擊[開始]--[程序]--[MATLAB6.5.1]--[MATLAB6.5.1]菜單命令。

四、MATLAB6.5桌面環(huán)境(一)、MATLAB6.5桌面環(huán)境

包含:菜單項(xiàng)、工具欄、五個工作窗口。五個工作窗口：歷史命令窗口(CommandHistory)、命令行窗口(CommandWindow)、當(dāng)前目錄瀏覽器(CurrentDirectoryBrowser)、工作空間瀏覽器(WorkspaceBrowser)、目錄分類窗口(LaunchPad)、另有：數(shù)組編輯器(ArrayEditor)、M文件編輯器／調(diào)試器(Editor／Debugger)、超文本幫助瀏覽器(HelpNavigator／Browser)，l

捷徑（Start）鍵(二)、界面設(shè)置通過“View”菜單下的“DesktopLayout”子菜單下的命令選擇不同的MATLAB界面。

Default：缺省的界面

CommandWindowsOnly：僅包含命令行窗口(CommandWindow)

Simple：包含命令行窗口(CommandWindow)和歷史命令窗口(CommandHistory)

ShortHistory和TallHistory：與默認(rèn)的界面完全一致，不過排放的順序不同

FivePanel：包含所有的MATLAB桌面窗口五、CommandWindow指令窗簡介命令行窗口浮動在界面上：命令行窗口嵌入到MATLAB的界面中：執(zhí)行“View”菜單下的“DockCommandWindows”命令。用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結(jié)果。例6計(jì)算：命令行窗口中鍵入：>>2*sin(pi/2)結(jié)果：ans=2注：

“>>”為MATLAB的命令行提示符。

ans是英文單詞“answer”的縮寫，是MATLAB默認(rèn)的系統(tǒng)變量．

pi

MATLAB默認(rèn)的系統(tǒng)變量按上、下光標(biāo)鍵可以重復(fù)以前鍵入的指令

例7“續(xù)行輸入”法。

S=1-1/2+1/3-1/4+...1/5-1/6+1/7-1/8

S=0.6345〖說明〗MATLAB用3個或3個以上的連續(xù)黑點(diǎn)表示“續(xù)行”，即表示下一行是上一行的繼續(xù)。>>a=[1234]a=1234>>a=[12...34]a=1234〖說明〗為確保指令正確執(zhí)行，符號一定要在英文狀態(tài)下輸入。因?yàn)镸ATLAB不能識別含有中文標(biāo)點(diǎn)的指令。>>p=4,r=5p=4r=5>>p=4;r=5r=5>>p=4;r=5;>>設(shè)置命令行窗口的顯示方式

該設(shè)置立即生效，并且這種設(shè)置將被永久保留，即這種設(shè)置不因MATLAB關(guān)閉和開啟而改變，除非用戶進(jìn)行重新設(shè)置。顯示數(shù)據(jù)的格式

format默認(rèn)的數(shù)據(jù)格式，同short格式一致。271.82顯示為271.8200formatshort保留小數(shù)點(diǎn)后四位有效數(shù)字，對于大于1000的數(shù)值，2718.2顯示為2.7182e＋003formatlong具有固定的15位有效數(shù)字。formatshoate5位有效數(shù)字的科學(xué)計(jì)數(shù)法表示2.7183e+000formatlonge16位有效數(shù)字的科學(xué)計(jì)數(shù)法表示。2.718281828459046e+000formatshortg在formatshort和formatshorte中自動選擇。formatlongg在formatlong和formatlonge中自動選擇。formathex使用十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)形式表示。format+在使用該格式顯示大矩陣時，分別使用正號，負(fù)號或 者空格顯示矩陣元素中的正數(shù)、負(fù)數(shù)或者0formatbank小數(shù)點(diǎn)后兩位有效數(shù)字2．72formatrat使用近似的分?jǐn)?shù)表示數(shù)值1457／536指令窗中指令行的編輯常用控制鍵鍵名作用鍵名作用前尋式調(diào)回已輸入過的指令行Home使光標(biāo)移到當(dāng)前行的首端后尋式調(diào)回已輸入過的指令行End使光標(biāo)移到當(dāng)前行的尾端在當(dāng)前行中左移光標(biāo)Delete刪去光標(biāo)右邊的字符在當(dāng)前行中右移光標(biāo)Backspace刪去光標(biāo)左邊的字符PageUp前尋式翻閱當(dāng)前窗中的內(nèi)容Esc清除當(dāng)前行的全部內(nèi)容PageDown后尋式翻閱當(dāng)前窗中的內(nèi)容

按住Ctrl鍵或Shift鍵選中多條語句。使用Ctrl+A鍵，選中所有命令行歷史窗口中的指令。

六、CommandHistory在默認(rèn)設(shè)置下，歷史記錄窗口中會自動保留自安裝起所有用過的命令的歷史記錄，并且還標(biāo)明了使用時間，從而方便用戶查詢。而且，通過雙擊命令可進(jìn)行歷史命令的再運(yùn)行。如果要清除這些歷史記錄，可以選擇Edit菜單中的ClearCommandHistory命令。工作空間是MATLAB用于存儲各種變量和結(jié)果的內(nèi)存空間。在該窗口中顯示工作空間中所有變量的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和變量類型說明，可對變量進(jìn)行觀察、編輯、保存和刪除。七、工作空間瀏覽器八、

CurrentDirectory、路徑設(shè)置器和文件管理當(dāng)前目錄是指MATLAB運(yùn)行文件時的工作目錄，只有在當(dāng)前目錄或搜索路徑下的文件、函數(shù)可以被運(yùn)行或調(diào)用。

1、

用戶目錄和當(dāng)前目錄設(shè)置（1）建立用戶目錄

（2）應(yīng)把用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄（3）把用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄的方法

方法一：交互界面設(shè)置法

方法二：指令設(shè)置法

設(shè)置為當(dāng)前目錄的指令是

cd注意：以上方法設(shè)置的當(dāng)前目錄，只是在當(dāng)前開啟的MATLAB環(huán)境中有效。一旦MATLAB重新啟動，以上設(shè)置操作必須重新進(jìn)行。為了避免執(zhí)行不同路徑下的MATLAB文件而不斷切換不同的路徑，MATLAB提供了搜索路徑機(jī)制來完成對文件的組織和管理所有的MATLAB文件都被保存在不同的路徑中，將這些路徑按照一定的次序組織起來，就構(gòu)成了搜索路徑。當(dāng)執(zhí)行MATLAB指令時，系統(tǒng)將按照以下順序搜索該指令首先判斷該指令是否為變量然后判斷該指令是否為內(nèi)建的函數(shù)接著在當(dāng)前的路徑下搜索是否存在該指令文件最后從搜索路徑中依次搜索該文件直到找到第一個符合要求的M文件為止若上述的搜索都沒有找到該指令，則報(bào)告錯誤信息2、MATLAB的搜索路徑設(shè)置搜索路徑執(zhí)行“File”菜單下的“SetPath”指令，在彈出的對話框中可以設(shè)置相應(yīng)的搜索路徑設(shè)置路徑的方法也可通過MATLAB指令來完成path：察看或者修改路徑信息addpath：添加路徑到搜索路徑中rmpath：將路徑從搜索路徑列表中刪除path2rc：保存搜索路徑信息pathtool：顯示搜索路徑設(shè)置對話框genpath：生成路徑字符串path(path,’c:\mydir’)

MATLAB6.5的啟動平臺窗口可以幫助用戶方便地打開和調(diào)用MATLAB的各種程序、函數(shù)和幫助文件。

MATLAB6.5主窗口左下角還有一個Start按鈕，單擊該按鈕會彈出一個菜單，選擇其中的命令可以執(zhí)行MATLAB產(chǎn)品的各種工具，并且可以查閱MATLAB包含的各種資源。

九、啟動平臺窗口(目錄分類窗口）和Start按鈕1.3幫助系統(tǒng)及其使用

一、幫助瀏覽器使用幫助瀏覽器可以搜索和查看所有MathWorks產(chǎn)品的文檔和演示。幫助瀏覽器是集成到MATLAB桌面的一