MATLAB第一章MATLAB操作基礎課件

Matlab科學計算與應用ApplicationofMatlabInScienceAndEngineering學時：

32，學分：

2適用對象：理工類各專業(yè)本科生教學方式：授課和上機練習考核要求：平時成績30%，最終考試70%授課教師：于華明（H.M.Yu@163.com上機：星期3、4（9、10節(jié)）

計算機教學實驗中心506室推薦教材及參考書劉衛(wèi)國，《MATLAB程序設計教程》（第二版），高等教育出版社，2006年王沫然，《Matlab與科學計算》（第2版），電子工業(yè)出版社，2003張志涌等，《精通MATLAB6.5》,北京航空航天大學出版社，2004

王正林，龔純，《精通Matlab科學計算》，電子工業(yè)出版社，2002龔純，《MATLAB語言常用算法程序集》，電子工業(yè)出版社，2002。Magrab,EdwardB.著，高會生等譯，《Matlab原理與工程應用》，北京電子工業(yè)出版社，2002。第一章MATLAB操作基礎

了解MATLAB

發(fā)展歷史、語言特點和主要功能教學基本要求

熟悉MATLAB集成環(huán)境

掌握MATLAB幫助功能的基本使用方法。

了解MATLAB

運行環(huán)境和安裝方法第一節(jié)MATLAB

概述1.1MATLAB

的發(fā)展史

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CleveMoler

教授出于減輕學生編程負擔的目的，為學生設計了一組調用LINPACK和EISPACK庫程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。

MATLAB名字由MATrix和LABoratory

兩詞的前三個字母組合而成。經(jīng)幾年的校際流傳，在Little的推動下，由Little、Moler、SteveBangert合作，于1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB（DOS版）正式推向市場。從此，MATLAB的內核采用C語言編寫，并將原FORTRAN的大量算法轉換成MATLAB中的C++庫。除原有的數(shù)值計算能力外，同時，新增了數(shù)據(jù)圖視功能，而這正是FORTRAN的不足。

MathWorks公司于1993年推出MATLAB4.0版本（微機版），從此告別DOS版。4.x版在繼承和發(fā)展其原有的數(shù)值計算和圖形可視功能的同時，出現(xiàn)了以下幾個重要變化：（1）推出了SIMULINK。這是一個交互式操作的動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真、分析集成環(huán)境。它的出現(xiàn)使人們有可能考慮許多以前不得不做簡化假設的非線性因素、隨機因素，從而大大提高了人們對非線性、隨機動態(tài)系統(tǒng)的認知能力。（2）開發(fā)了與外部進行直接數(shù)據(jù)交換的組件，打通了MATLAB

進行實時數(shù)據(jù)分析、處理和硬件開發(fā)的道路。（3）推出了符號計算工具包。1993年MathWorks公司以Maple為“引擎”開發(fā)了SymbolicMathToolbox1.0。此舉加快結束了國際上數(shù)值計算、符號計算孰優(yōu)孰劣的長期爭論，促成了兩種計算的互補發(fā)展新時代。

在MATLAB4.0版的基礎上，對其數(shù)據(jù)結構進行進一步系統(tǒng)地更新，推出了MATLAB5.0版本，使其進一步成為系統(tǒng)的編程語言。

當前最新的版本是MATLABR2011a版（7.12版)。（4）構作了Notebook

，實現(xiàn)了MATLAB與Word的無縫連接，從而為專業(yè)科技工作者創(chuàng)造了融科學計算、圖形可視、文字處理于一體的高水準環(huán)境。1.2MATLAB

的特點和應用1.2.1功能強大

數(shù)值計算

符號計算

數(shù)據(jù)分析和繪圖功能

程序設計（第四代標準程序設計語言）

各種工具箱（功能性和學科性）1.2.2便捷高效良好的人機對話窗口許多指令和語法都和自然語言相關程序設計簡潔高效1.2.4應用廣泛1.2.3資源豐富：網(wǎng)絡，書籍；國內，國外科學研究工程技術金融貿易社會人文自然災害

學科

內容數(shù)值計算理論演繹并行計算

計算生物數(shù)學、統(tǒng)計與優(yōu)化

數(shù)學和物理建模數(shù)據(jù)分析與仿真繪圖測量與測試圖像處理與計算機視覺系統(tǒng)的設計與分析過程與系統(tǒng)的仿真和控制程序設計、軟件與硬件開發(fā)在國際學術界，MATLAB已經(jīng)被確認為準確、可靠的科學計算標準軟件。在許多國際一流學術刊物上，都可以看到MATLAB的應用。

在設計研究單位和工業(yè)部門，MATLAB被認作進行高效研究、開發(fā)的首選軟件工具。

MATLAB是現(xiàn)代教學的重要工具和手段。應用代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學建模、復變函數(shù)與數(shù)學物理方程、分子反應動力學、分子模擬與設計、計算化學、計算生物學、自動控制、數(shù)字信號處理、模擬與數(shù)字通信、時間序列分析、動態(tài)系統(tǒng)仿真等等課程的教科書都把MATLAB作為教學的內容。這幾乎成了當代教科書與舊版書籍的區(qū)別性標志。MATLAB是攻讀學位的大學生、碩士生、博士生必須掌握的基本工具。作為杰出的第四代標準計算機程序設計語言，MATLAB越必將會更加廣泛地應用在科學研究、工程技術和社會科學的各個研究與應用領域中。1.3MATLAB

的主要功能數(shù)值計算和符號計算功能以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位，這使得矩陣運算變得非常簡捷、方便、高效。MATLAB還提供了十分豐富的數(shù)值計算函數(shù)，而且所采用的數(shù)值計算算法都是國際公認的、最先進的、可靠的算法，其程序由世界一流專家編制，并經(jīng)高度優(yōu)化。高質量的數(shù)值計算功能為MATLAB贏得了聲譽。在實際應用中，除了數(shù)值計算外，往往要得到問題的解析解，這是符號計算的領域。MATLAB和著名的符號計算語言Mapte相結合，使得MATLAB具有符號計算功能。

繪圖功能利用MATLAB繪圖十分方便，它既可以繪制各種圖形（包括二維圖形和三維圖形），還可以對圖形進行修飾和控制，以增強圖形的表現(xiàn)效果。編程語言

MATLAB具有程序結構控制、函數(shù)調用、數(shù)據(jù)結構、輸入輸出、面向對象等程序語言特征，所以可以使用MATLAB進行程序設計，而且簡單易學、編程效率高。因此，對于從事數(shù)值計算、計算機輔助設計和系統(tǒng)仿真等領域的人員來說，用MLAB編程的確是一個理想的選擇。

MATLAB包含兩部分內容：基本部分和各種可選的工具箱。基本部分構成了MATLAB的核心內容，也是使用和構造工具箱的基礎。MATLAB工具箱分為兩大類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能、可視建模仿真功能及文字處理功能等。學科性工具專業(yè)性比較強，如控制系統(tǒng)工具箱、信號處理工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱、最優(yōu)化工具箱、金融工具箱、統(tǒng)計學工具箱。這些工具箱都是該領域內學術水平很高的專家編寫的，用戶可以直接利用這些工具箱進行相關領域的科學研究。

MATLAB工具箱1.3

初識MATLAB例1-1繪制函數(shù)y=2sin(1+x)的圖像，并計算當x=0.5時的函數(shù)值。

x=(1:0.1:10);%給出自變量x的定義域y=2*sin(1+x);%寫出函數(shù)形式plot(x,y)%繪出函數(shù)圖形y=2*sin(1+0.5)%求當x=0.5時的y值，其后不加分號，直接在窗口中給出結果

y=1.9950%輸出y的計算結果例1-2繪制函數(shù)y=3x3-10x2+5x-8的圖像fori=1:100x(i)=0.1*i;y(i)=3*x(i)^3-10*x(i)^2+5*x(i)-8;endplot(x,y)求方程例1-3的根p=[3,7,9,0,-23];%多項式系數(shù)用行向量表示x=roots(p)%求根運行結果：x=-1.8857-0.7604+1.7916i

-0.7604-1.7916i1.0732例1-4求積分symsx;%定義符號變量Int（x*log(1+x),0,1)%求積分值運行結果：ansx=1/4例1-5求線性方程組a=[2,-3,1;8,3,2;45,1,-9];%建立系數(shù)矩陣b=[4;2;17];%建立列向量x=inv(a)*b

%求根

運行結果：x=0.4784-0.8790.4054運行結果：方法2：symsxyz;%定義符號變量[x,y,z]=solve(2*x-3*y+z-4,8*x+3*y+2z-2,45*x+y-9*z-17)例1-5求線性方程組x=321/671y=-590/671z=272/671第二節(jié)MATLAB的運行環(huán)境與安裝1.2.1MATLAB的運行環(huán)境硬件環(huán)境(1)CPU：最好是PentiumIII或更高。(2)內存：至少128MB，推薦桿256MB以上。(3)硬盤空間：至少需要120MB，若安裝幫助文檔則需要260MB硬盤空間其他工具箱，則需要更大的硬盤空間。(4)CD—ROM驅動器和鼠標。(5)推薦采用16位、24位或32位支持openGL的圖形適配器。軟件環(huán)境操作系統(tǒng)MicrosoftOfficeFortran;C/C++等AdobeAcrobatReader1.2.2MATLAB的安裝第三節(jié)MATLAB的集成環(huán)境1.3.1啟動與退出MATLAB集成環(huán)境1.MATLAB系統(tǒng)的啟動(1)任務欄上的“開始”按鈕，選擇“程序”菜單項，選擇“MATLAB6.5”程序選項，啟動MATLAB系統(tǒng)。(2)運行MATLAB6.5的安裝路徑中matlab.exe。(3)運行MATLAB6.5的桌面快捷方式2.MATLAB系統(tǒng)的退出

(1)在MATLAB主窗口”File”菜單中，選擇ExitMATLAB命令。(2)在MATLAB命令窗口中輸入Exit或Quit命令。(3)單擊MATLAB主窗口的“關閉”按鈕。1.3.2視窗環(huán)境五個工作窗口分別為:啟動平臺（LaunchPad）、工作空間窗口（Workspace）、歷史命令（CommandHistory）、當前路徑（CurrentDirectory）和命令窗口（CommandWindows）。

啟動平臺

命令窗口

標題欄

菜單欄

常用工具欄

工作空間窗口當前路徑歷史命令包含一行標題欄、一行菜單欄、一行工具欄、五個工作窗口和一行注釋欄。

主窗口MATLAB菜單項File(文件)菜單Edit(編輯)菜單View(視圖)菜單Window(窗口)菜單Web(連網(wǎng)信息)Help(幫助)菜單

主窗口是MATLAB的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外，還主要包括菜單欄和工具欄。（1）File菜單項：File菜單項實現(xiàn)有關文件的操作。

1)New選項：

M-file選項打開M文件編輯器；

Figure將打開一個空白的圖形窗口；

Model將打開用于創(chuàng)建新模型的窗口，

GUI將打開圖形用戶界面設計窗口。

2)Open選項：單擊該選項將打開一個open對話柜，用戶可以在對話框中選擇相應的文件。

3)CloseComand

Wlndow選項：該選項后面將跟隨當前窗口的名字。單擊該選項，將關閉該窗口。(7)ImportData選項：單擊該選項將打開一個Import對話框，用戶可以選擇相應的數(shù)據(jù)文件，然后將該文件中的數(shù)據(jù)導入到MATLAB工作空間。(8)SaveWorkSpaceAs選項：單擊該選項將打開一個SavetoMAT-File對話框，用戶需要為保留的工作空間命名。(9)SetPath選項：單擊該選項，打開設置路徑對話框。通過該對話框可以更改MATLAB執(zhí)行命令時搜索的路徑。(10)Preference選項：單擊該選項，將打開Preference對話框。通過該對話框可以設置系統(tǒng)運行環(huán)境參數(shù)。(11)DeIete選項：選擇該選項將刪除當前選中的內容。(12)Find選項：選揮該選項將打開Find對話框，可以在當前命令窗口、當前日錄或當前日錄中的M文件中查找相應的內容。1)undo選項：選擇該選項將取消上—伙的操作。

2)Redo選項；選擇該選項將重復上一次的操作。

3)cut選項：選擇該選項將剪切所選中的部分，并送至緩沖區(qū)(剪貼板)。

4)Copy選項：選擇該選項將復制被選中的部分至緩沖區(qū)。

5)Paste選項：選擇該選項將把存放在緩沖區(qū)中的內容粘至光標所在位置。6)PasteSpecial選項：選擇該選項將打開導入數(shù)據(jù)向導，該向導引導用戶把存放在緩沖區(qū)中的內容以一特定格式存放到剪貼板變量中。(2)Edit菜單項：用于命令窗口的編輯操作。7)ClearComandWindow選項:

選擇該選項將清除顯示在命令窗口中的全部內容，但并不刪除當前工作空間中的變量。8)ClearComandHistory選項：選擇該選項將清除顯示在歷史紀錄窗口中的全部內容9)ClearWorkspace選項：選擇該選項將清除工作空間中的全部內容

MATLAB工具欄

用MATLAB的M文件編輯器新建一個M文件；用MATLAB編輯器打開一個文件；將選中的內容剪切到剪貼板；將選中的內容復制到剪貼板；將剪貼板中的內容粘貼到光標指定的位置；撤消最近一次的操作；打開Simulink

瀏覽器；打開MATLAB幫助窗口。當前工作路徑

命令窗口命令窗口是MATLAB的主要交互窗。用于輸入命令并顯示除圖形以外的所有執(zhí)行結果。MATLAB命令窗口不僅可以內嵌在工作界面，而且還可以獨立窗口的形式浮動在界面上。常用符號及含義

命令提示符“’>>”：表示MATLAB正在處于準備狀態(tài)。在命令提示符后鍵入命令并按下回車鍵后，

MATLAB就會解釋執(zhí)行所輸入的命令，并在命令后面給出計算結果。

等號“=”：對變量賦值。例如：>>p=29p=29輸出為：

中括號“[]”：定義數(shù)組、矩陣或行列式。>>r=[1,2,3,4,5]r=12345輸出為：>>r=[1,23,4]例如：r=1234輸出為：

逗號“,”：一般來說，一個命令行輸入一條命令，命令行以回車結束。但一個命令行也可以輸入若干條命令，各命令之間以逗號“,”或分號“;”分隔例如：>>x=15,y=16>>x=15;y=16x=15y=16y=16輸出為：

百分號“%”：注釋或評論。例如：>>q=29%將29賦值給變量q,并輸出變量q的數(shù)值

續(xù)行符”…”：如果一個命令行很長，一個物理行之內寫不下，可以在第一個物理行之后加上3個小黑點”…”，并按下回車鍵，然后接著下一物理行繼續(xù)寫命令的其他部分?！薄狈Q為續(xù)行符，即把下面的物理行看做該行的邏輯繼續(xù)。例如：

s=1-1/2+1/3-1/4+1/5-1/6+1/7-...1/8+1/9-1/10+1/11-1/12這是一個命令行，但占用兩個物理行，第一個物理行以續(xù)行符結束，第二行是上一行的繼續(xù)。輸出：

s=0.6532分號“;”在方括號中，表示矩陣中行的結尾；用在每行的結尾，則不顯示該行運算的結果?？梢杂脕懋a(chǎn)生向量；用作矩陣的下標，部分地選擇矩陣元素；進行行循環(huán)操作。冒號“:”鍵名功能鍵名功能↑前尋式調回已輸入命令Home光標移至當前行首端↓后尋式調回已輸入命令End光標移至當前行末端→在當前行中右移光標Del刪除光標右端字符←在當前行中左移光標Backspace刪除光標左端字符Pageup前尋式翻滾一頁ESC刪除當前行全部字符Pagedown后尋式翻滾一頁命令行編輯的常用控制鍵在MATLAB里，有很多的控制鍵