第2講MATLAB數(shù)據(jù)和基本函數(shù)

第2講MATLAB數(shù)據(jù)和基本函數(shù)2.1MATLAB數(shù)據(jù)的特點1．矩陣是MATLAB最基本、最重要的數(shù)據(jù)對象。單個數(shù)據(jù)(標(biāo)量)可以看成是矩陣的特例。2．MATLAB基本數(shù)據(jù)類型數(shù)值字符結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)(Structure)單元型數(shù)據(jù)(Cell)。矩陣數(shù)據(jù)的存儲規(guī)則(存儲順序)：列優(yōu)先存儲主要分類：整型(int)：8位、16位、32位、64位；

有符號(如，int8)、無符號(如，uint8)

intmax、intmin函數(shù)。如intmax(‘int8’).浮點：單精度single（32位）、雙精度double（64位，用最多）realmax、realmin函數(shù);例如realmax(‘single’)

數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，例如：b=single(a)邏輯：是1、非0字符：‘字符串’結(jié)構(gòu)型、單元型：數(shù)據(jù)組合函數(shù)句柄：高級編程中使用

Matlab中的分類：

double--Doubleprecisionfloatingpointnumberarray(thisisthetraditionalMATLABmatrixorarray)logical--Logicalarraychar--Characterarraycell--Cellarraystruct--Structurearrayfunction_handle--FunctionHandleint8--8-bitsignedintegerarrayuint8--8-bitunsignedintegerarrayint16--16-bitsignedintegerarrayuint16--16-bitunsignedintegerarrayint32--32-bitsignedintegerarrayuint32--32-bitunsignedintegerarray<class_name>--Customobjectclass<java_class>--Javaclassnameforjavaobjects用class函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型判斷如：class(a)2.2變量

變量是任何程序設(shè)計語言的基本要素之一，MATLAB語言當(dāng)然也不例外。

與常規(guī)的程序設(shè)計語言不同:

不要求事先對所使用的變量進(jìn)行聲明，也不需要指定變量類型，MATLAB語言會自動依據(jù)所賦予變量的值或?qū)ψ兞克M(jìn)行的操作來識別變量的類型。

在賦值過程中如果賦值變量已存在時，MATLAB語言將使用新值代替舊值，并以新值類型代替舊值類型。

舉例：1、a=9；sqrt（a）；OK！

2、a==9;新變量類型替代了原類型

3、b=int8(9);sqrt(b)；

不支持2.2.1變量的命名在MATLAB中，變量名是以字母開頭，后接字母、數(shù)字或下劃線的字符序列，長度不超過31位（第31個字符之后的字符將被MATLAB語言所忽略）。在MATLAB中，變量名區(qū)分字母的大小寫。MATLAB提供的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)名以及命令名必須用小寫字母。在未加特殊說明時，一切變量為局部變量，即在其調(diào)用的M文件內(nèi)有效。若要將變量定義為全局變量，則應(yīng)當(dāng)對變量進(jìn)行說明，即在該變量前加關(guān)鍵字global。

2.2.2賦值語句MATLAB賦值語句有兩種格式：(1)變量=表達(dá)式，將表達(dá)式的值賦給變量(2)表達(dá)式，將表達(dá)式的值賦給ans（默認(rèn)）一般地，運算結(jié)果在命令窗口中顯示出來。如果在語句的最后加分號，那么，MATLAB僅僅執(zhí)行賦值操作，不再顯示運算的結(jié)果。在MATLAB語句后面可以加上注釋，注釋以%開頭，后面是注釋的內(nèi)容。

例2.1

計算表達(dá)式的值，并將結(jié)果賦給變量x，然后顯示出結(jié)果。在MATLAB命令窗口輸入命令：

x=(5+cos(47*pi/180))/(1+sqrt(7)-2*i)%計算表達(dá)式的值

2.2.3數(shù)據(jù)的輸出格式MATLAB用十進(jìn)制數(shù)表示一個常數(shù)，具體可采用日常記數(shù)法和科學(xué)記數(shù)法兩種表示方法。數(shù)據(jù)輸出時用戶可以用format命令設(shè)置或改變數(shù)據(jù)輸出格式，格式為：format格式符;

也可以通過file菜單|preferences對話框設(shè)定。注意，format命令只影響數(shù)據(jù)輸出格式，而不影響數(shù)據(jù)的計算和存儲。2.2.4預(yù)定義變量1、常量；2、默認(rèn)變量名在MATLAB工作空間中，還駐留幾個由系統(tǒng)本身定義的變量，它們有特定的含義?？梢灾匦沦x值，但在使用時，應(yīng)盡量避免對這些變量重新賦值。 名稱值i、j虛數(shù)單位piπeps浮點數(shù)相對誤差NaN不定值Realmin最小正浮點數(shù)Realmax最大正浮點數(shù)ans默認(rèn)結(jié)果beep發(fā)警告聲Inf無窮大

2.2.5內(nèi)存變量的管理

1.內(nèi)存變量的顯示與刪除

who和whos這兩個命令用于顯示在MATLAB工作空間中已經(jīng)駐留的變量名清單。clear命令用于刪除MATLAB工作空間中的變量。注意，預(yù)定義變量不能被刪除，而是恢復(fù)（reset）。

2.工作空間瀏覽器

(1)工作空間瀏覽器的啟動

(2)工作空間瀏覽器的操作

3.內(nèi)存變量文件利用MAT文件(.mat)可以把當(dāng)前MATLAB工作空間中的一些有用變量長久地保留下來。MAT文件的生成和裝入由save和load命令來完成。常用格式為：

save文件名[變量名表]

load文件名[變量名表]也可以通過工作空間瀏覽器進(jìn)行。2.3字符串字符串是用單撇號括起來的字符序列。例如，'CentralSouthUniversity'。若字符串中的字符含有單撇號，則該單撇號字符應(yīng)用兩個單撇號來表示。字符串是以ASCII碼形式存儲的。

字符串命令和函數(shù)abs(str)和double(str)獲取字符串矩陣所對應(yīng)的ASCII碼數(shù)值矩陣char(n)把ASCII碼矩陣轉(zhuǎn)換為字符串矩陣size(a)查看字符數(shù)組的維數(shù)num2str(f)數(shù)字轉(zhuǎn)換到字符串int2num(f)整數(shù)轉(zhuǎn)換到字符串mat2num(A)矩陣轉(zhuǎn)換到字符串str2num(str)字符串轉(zhuǎn)換到數(shù)字blanks(n)生成n個空字符串deblank(str)返回沒有后續(xù)空格的字符串lower(str)轉(zhuǎn)換小寫upper(str)轉(zhuǎn)換大寫strcmp(str1,str2)比較str1和str2，相等返回1，否則返回0stricmp(str1,str2)同上，但不區(qū)分大小寫strncmp(str1,str2,n)比較str1和str2中前n個字符，相等返回1，否則返回0strncmpi(str1str2,n)同上，但不區(qū)分大小寫findstr(str1,str2)在str1中查找str2的起始位置strrep(str1,str2,str3)在str1中含有str2的所有位置用str3代替strtok(str1,str2)返回str1中含有str2的第一個標(biāo)記前所有的str1的部分。如果str2沒有指定，則返回str1中不含空格的第一個序列strcat(str1,str2,…)將字符串連接起來strvcat(str1,str2,…)將字符串連成一個列向量strmatch(key,strs)檢查strs中的各行，返回一個向量，它包含了行以字符串key開頭的行號

例如：strmatch('max',strvcat('max','minimax','maximum'))eval(str)執(zhí)行str中包含的matlab命令；evaluationselection

例如

t=pi;m='[t,sin(t),cos(t)]';y=eval(m)y=3.14160.0000-1.00002.4結(jié)構(gòu)型變量2.5.1結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

MATLAB通過使用結(jié)構(gòu)（Structure）數(shù)據(jù)類型把一組不同類型的數(shù)據(jù)同時又是在邏輯上相關(guān)的數(shù)據(jù)組成一個有機(jī)的整體，以便于管理和引用。2.5.2定義方法1、用指針操作符“.”直接定義；2、用函數(shù)struct定義>>a.type=‘big';>>a.color=‘red’;>>a.x=3;>>a=type:'big'color:'red'x:31、直接定義：2、函數(shù)定義：>>s=struct('type','big','color','red','x',3)單元（Cell）數(shù)據(jù)的概念與結(jié)構(gòu)有些類似，也是把不同屬性的數(shù)據(jù)放在一個變量中。所不同的是：結(jié)構(gòu)變量的各個元素下有成員，每個成員都有自己的名字，對成員的引用是：結(jié)構(gòu)變量名.成員名。單元矩陣的各個元素就是不同類型的數(shù)據(jù)，用帶有大括號下標(biāo)的形式引用單元矩陣元素。2.5單元型變量（細(xì)胞型）單元型變量的創(chuàng)建使用大括號

>>A={1:4,[12;34],'abcd'}A=[1x4double][2x2double]'abcd‘對細(xì)胞逐一賦值

>>c{1,1}=1:3;>>c{1,3}='abcd';>>cc=[1x3double][]'abcd‘使用cell創(chuàng)建大小合適的空矩陣

>>d=cell(2,4)d=[][][][][][][][]相關(guān)函數(shù)celldisp(cell)逐個顯示cell的每個元素的值cellplot(cell)顯示cell的結(jié)構(gòu)圖基本數(shù)學(xué)函數(shù)三角函數(shù)1.sin(x)、cos(x)、tan(x)功能：正弦、余弦、正切，x為弧度2.asin(x)、acos(x)、atan(x)功能：反正弦、反余弦、反正切3.sec(x)、csc(x)功能：正割、余割4.asec(x)、acsc(x)5.sinh(x)、coth(x)、tanh(x)、coth(x)6.asinh(x)、acosh(x)、atanh(x)、acoth(x)7.sech(x)、acsch(x)8.asech(x)、acsch(x)指數(shù)和對數(shù)函數(shù)1.exp(x)功能：指數(shù)函數(shù)，e的x次2.log(x)功能：自然對數(shù)，即ln(x)3.log10(x)功能：常用對數(shù)4.log2(x)功能：以2為底的對數(shù)5.pow2(x,f)功能：X乘2的f次7.sqrt(x)功能：平方根復(fù)數(shù)函數(shù)1.abs(z)功能：絕對值和復(fù)數(shù)模2.angle(z)功能：相角3.conj(z)功能：復(fù)共軛4.imag(z)功能：復(fù)數(shù)虛部5.real(z)功能：復(fù)數(shù)實部6.cplxpair(v)功能：將向量v中的復(fù)數(shù)排序成共軛對，并且各元素按實部遞增排序，若v中的一個元素在v中沒有他自己的共軛復(fù)數(shù)，則返回錯誤信息。取整和求余函數(shù)1.fix(x)功能：朝零方向取整2.floor(x)功能：朝負(fù)無窮大方向取整，求小于或等于x的整數(shù)3.ceil(x)功能：朝正無窮大方向取整，求大于或等于x的整數(shù)4.round(x)功能：朝最近整數(shù)取整（四舍五入），如果x是向量，則適用于所有元素5.gcd(x,y)功能：求x和y的最大公因子6.lcm(x,y)功能：求正整數(shù)x和y的最小公倍數(shù)7.mod(x,y):取模功能：模數(shù)7.rem(x,y)：取余功能：除后余數(shù)，與mod的區(qū)別：rem(x,y)，x-n.*y，n=fix(x./y)mod(x,y)，x-n.*y，n=floor(x./y)當(dāng)除數(shù)與被除數(shù)的符號相同時，rem和mod的結(jié)果是完全相同的；當(dāng)除數(shù)與被除數(shù)的符號不相同時，結(jié)果不同8.sign(x)功能：符號函數(shù)，正得1，負(fù)得-1，零得09.rat(x)功能：求x的分?jǐn)?shù)表達(dá)式10.rat(x,tol)功能：帶相對誤差tol的x的分?jǐn)?shù)表達(dá)式邏輯函數(shù)1.all(x)功能：