實(shí)用MATLAB教程第一章

1、1. 第1章 MATLAB環(huán)境1.1 MATLAB簡介MATLAB(Matrix Laboratory)是語言是MathWorks公司開發(fā)的目前國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)與工程計(jì)算軟件，它廣泛應(yīng)用于自動控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、信號分析、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像信號處理、財務(wù)分析、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程、語音處理和雷達(dá)工程等各行各業(yè)中，在國內(nèi)外高校和研究部門都扮演著重要的角色。由于它具有強(qiáng)大的計(jì)算和繪圖功能、大量穩(wěn)定可靠的算法庫和簡潔高效的編程語言，已成為數(shù)學(xué)計(jì)算工具方面事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。MATLAB6.5是它的最新版本。MATLAB的產(chǎn)生是與數(shù)學(xué)計(jì)算分不開的，以前的數(shù)值計(jì)算軟件包大多用Fortran

2、或C語言編寫，一個軟件包只能解決一個局部問題，很難推廣應(yīng)用。到70年代中期，Cleve Moler(數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)教授)為了解決線性方程和特征值問題，和他的同事開發(fā)了LINPACK和EISPACK的Fortran子程序庫，后來又編寫了接口程序取名為MATLAB，MATLAB開始應(yīng)用于數(shù)學(xué)界。工程師Jack Little將MATLAB用C語言重寫，1984年成立MathWorks公司，MATLAB正式推向市場。MATLAB語言比較好學(xué)，因?yàn)樗Z法規(guī)則簡單，更適應(yīng)于專業(yè)科技人員的思維方式和書寫習(xí)慣；與其他計(jì)算機(jī)語言相比，它用解釋方式工作，無需像 C 和 Fortran 語言那樣，對源程序進(jìn)行編譯

3、、連接再形成可執(zhí)行文件，鍵入程序立即得出結(jié)果，因此更加簡潔和智能化，人機(jī)交互性能好；而且它可適應(yīng)多種平臺，隨計(jì)算機(jī)軟、硬件的更新而及時升級，使得編程和調(diào)試效率大大提高?，F(xiàn)在，MATLAB已經(jīng)陸續(xù)推出了3.5版、4.0版、4.2版、5.3版、6.1版和6.5版等版本，MATLAB面向?qū)ο蟮奶攸c(diǎn)更加突出，數(shù)據(jù)類型更加豐富，人機(jī)界面更加方便，成為一個高度集中的軟件系統(tǒng)。本書主要介紹MATLAB6.5版，該版本增加了JIT加速器（在第五章中介紹），能夠有力地增加MATLAB的許多操作和數(shù)據(jù)的運(yùn)算速度。1.1.1 MATLAB工具箱MATLAB由基本部分和功能各異的工具箱組成?；静糠质荕ATLAB的核

4、心，工具箱是擴(kuò)展部分。工具箱實(shí)際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法。MATLAB的工具箱可以任意增減，不同的工具箱給不同領(lǐng)域的用戶提供了豐富強(qiáng)大的功能。任何人可以自己生成MATLAB工具箱，因此很多研究成果被直接做成MATLAB工具箱發(fā)布。MathWorks本身提供的工具箱有40多個，還有其他公司或研究單位提供的工具箱，另外還有成百上千個大多是免費(fèi)的MATLAB工具箱可以從Internet網(wǎng)上獲得。MATLAB有以下常用的工具箱： 控制系統(tǒng)工具箱(Control System Toolbox)主要應(yīng)用于：連續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和離散系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳

5、遞函數(shù)和狀態(tài)空間模型建立，模型轉(zhuǎn)換，方程求解，頻域響應(yīng)、時域響應(yīng)、根軌跡分析，增益選擇，極點(diǎn)分配等。 系統(tǒng)辨識工具箱(System Identification Toolbox)主要應(yīng)用于：有噪聲的系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)和非參數(shù)估計(jì)，數(shù)據(jù)處理，模型結(jié)構(gòu)定義，模型轉(zhuǎn)換，遞推參數(shù)估計(jì)，模型結(jié)構(gòu)處理，模型表達(dá)，信息提取，模型結(jié)構(gòu)選擇，模型不確定性評估和模型校驗(yàn)等。 信號處理工具箱(Signal Processing Toolbox)主要應(yīng)用于：數(shù)字和模擬濾波器設(shè)計(jì)、應(yīng)用及仿真，參數(shù)化模型，譜分析和估計(jì)，F(xiàn)FT變換，DCT變換等。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(Neural Network Toolbox)主要應(yīng)用于：BP網(wǎng)

6、絡(luò)，Hopfield、Kohonen網(wǎng)絡(luò)，徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)，競爭、線性、Sigmoidal等傳遞函數(shù)，前饋、遞歸等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，性能分析及應(yīng)用，自組織網(wǎng)絡(luò)等。 模糊邏輯控制工具箱(Fuzzy Logic Toolbox)主要應(yīng)用于：自適應(yīng)神經(jīng)-模糊學(xué)習(xí)、聚類以及Sugeno推理，支持Simulink動態(tài)仿真，可生成C語言源代碼等。 小波工具箱(Wavelet Toolbox)主要應(yīng)用于：基于小波的分析和綜合，圖形界面和命令行接口，連續(xù)和離散小波變換及小波包，一維、二維小波，自適應(yīng)去噪和壓縮等。 模型預(yù)測控制工具箱(Model Predictive Control Toolbox)主要應(yīng)用于：建模、辨

7、識及驗(yàn)證，支持MISO模型和MIMO模型，階躍響應(yīng)和狀態(tài)空間模型等。 通信工具箱(Communication Toolbox)主要應(yīng)用于：信號編碼，調(diào)制解調(diào)，濾波器和均衡器設(shè)計(jì)，通道模型，同步，多路訪問，錯誤控制編碼等。 圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox)主要應(yīng)用于：二維濾波器設(shè)計(jì)和濾波輸入，圖像恢復(fù)增強(qiáng)，色彩、集合及形態(tài)操作，二維變換，圖像分析和統(tǒng)計(jì)等。 頻域系統(tǒng)辨識工具箱(Frequency System Identification Toolbox)主要應(yīng)用于：辨識具有未知延時的連續(xù)和離散系統(tǒng)，計(jì)算幅值/相位、零/極點(diǎn)的置信區(qū)間，設(shè)計(jì)周期激勵信號、最小幅值

8、、最優(yōu)能量譜等。 優(yōu)化工具箱(Optimization Toolbox)主要應(yīng)用于：線性規(guī)劃和二次規(guī)劃，求函數(shù)的最大值和最小值，多目標(biāo)優(yōu)化，約束條件下的優(yōu)化，非線性方程求解等。 偏微分方程工具箱(Partial Differential Equation Toolbox)主要應(yīng)用于：二維偏微分方程的圖形處理，幾何表示，自適應(yīng)曲面繪制，有限元方法等。 財政金融工具箱(Financial Toolbox)主要應(yīng)用于：成本、利潤分析，市場靈敏度分析，業(yè)務(wù)量及分析優(yōu)化，偏差分析，資金流量估算，財務(wù)報表等。 統(tǒng)計(jì)工具箱(Statistics Toolbox)主要應(yīng)用于：概率分布和隨機(jī)數(shù)生成，多變量分析，

9、回歸分析，主殛分析，假設(shè)檢驗(yàn)等。1.1.2 MATLAB的特點(diǎn)MATLAB集科學(xué)與工程計(jì)算、圖形可視化、圖像處理、多媒體處理于一體，并提供了Windows圖形界面設(shè)計(jì)方法。1功能強(qiáng)大MATLAB功能強(qiáng)大體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 運(yùn)算功能強(qiáng)大MATLAB是以復(fù)數(shù)矩陣為基本編程單元的程序設(shè)計(jì)語言，其強(qiáng)大的運(yùn)算功能使其成為世界頂尖的數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一。MATLAB的數(shù)值運(yùn)算要素不是單個數(shù)據(jù)，而是矩陣，每個變量代表一個矩陣，矩陣有mn個元素，每個元素都可看作復(fù)數(shù)，所有的運(yùn)算包括加、減、乘、除、函數(shù)運(yùn)算等都對矩陣和復(fù)數(shù)有效；另外，通過MATLAB的符號工具箱，可以解決在數(shù)學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和工程計(jì)算領(lǐng)域中常常

10、遇到的符號計(jì)算問題。(2) 功能豐富的工具箱大量針對各專業(yè)應(yīng)用的工具箱的提供，使MATLAB適用于不同領(lǐng)域。(3) 文字處理功能強(qiáng)大MATLAB的Notebook為用戶提供了強(qiáng)大的文字處理功能，允許用戶從Word訪問MATLAB的數(shù)值計(jì)算和可視化結(jié)果。通過使用MATLAB的Notebook，用戶可以創(chuàng)建MATLAB的程序文檔、技術(shù)報告、注釋文檔、手冊或教科書。2人機(jī)界面友好，編程效率高M(jìn)ATLAB的語言規(guī)則與筆算式相似，矩陣的行列數(shù)無需定義，MATLAB的命令表達(dá)方式與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)表達(dá)式非常相近，因此，易寫易讀并易于在科技人員之間交流。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執(zhí)行

11、，鍵入算式無需編譯立即得出結(jié)果，若有錯誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量，提高了編程效率。3強(qiáng)大而智能化的作圖功能MATLAB可以方便地將工程計(jì)算的結(jié)果可視化，使原始數(shù)據(jù)的關(guān)系更加清晰明了，并揭示了數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系。MATLAB能根椐輸入數(shù)據(jù)自動確定最佳坐標(biāo)，可規(guī)定多種坐標(biāo)系(如極坐標(biāo)系、對數(shù)坐標(biāo)系等)，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等，并能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面。4可擴(kuò)展性強(qiáng)MATLAB軟件包括基本部分和工具箱兩大部分，具有良好的可擴(kuò)展性。MATLAB的函數(shù)大多為ASCII文件，可以直接編輯、修改，MATLAB的工具箱可以任意增減。5. Simulink

12、動態(tài)仿真功能MATLAB的Simulink提供了動態(tài)仿真的功能，用戶通過繪制框圖來模擬一個線性、非線性、連續(xù)或離散的系統(tǒng)，通過Simulink能夠仿真并分析該系統(tǒng)。1.2 MATLAB環(huán)境設(shè)置MATLAB 5.3版運(yùn)行時的界面只有命令窗口(Command Window)，而MATLAB6.5版的界面更加方便，MATLAB6.5版啟動后的運(yùn)行界面稱為MATLAB操作界面(MATLABDesktop)，默認(rèn)的操作界面如圖1.1所示。圖1.1 MATLAB 6.5版的默認(rèn)界面菜單歷史命令窗口工作空間窗口/當(dāng)前目錄瀏覽器/交互界面分類目錄窗口開始按鈕工具欄命令窗口MATLAB的操作界面是一個高度集成的

13、工作界面，引入了大量的交互工作窗口按一定的次序和關(guān)系鏈接在一起。它的通用操作界面包括九個常用的窗口(在1.2.3小節(jié)介紹)，圖1.1所示為默認(rèn)界面包括：命令窗口、工作空間窗口/當(dāng)前目錄瀏覽器/交互界面分類目錄窗口、歷史命令窗口，其中命令窗口與MATLAB 5.3版的相同；另外，MATLAB6.5版還增加了“Start”開始按鈕。1.2.1 菜單MATLAB操作界面菜單提供了“File”、“Edit”、“View”、“Web”、“Window”和“Help”菜單，下面分別進(jìn)行介紹。 1File菜單圖1.2 File菜單File菜單用于對文件進(jìn)行操作，F(xiàn)ile菜單如圖1.2所示，對應(yīng)的主要功能如表

14、1.1所示。表1.1 File菜單功能表下拉菜單功能New M-file新建一個M文件，打開M文件編輯/調(diào)試器Figure新建一個圖形文件，打開圖形窗口Model新建一個仿真模型，打開Simulink窗口GUI新建一個圖形用戶設(shè)計(jì)界面(GUI)，打開GUI窗口Open.打開已有文件Close Command Window關(guān)閉命令窗口Import Data.導(dǎo)入其他文件的數(shù)據(jù)Save Workspace as.使用二進(jìn)制的MAT文件保存工作空間的內(nèi)容Page Setup.頁面設(shè)置Set Path.設(shè)置搜索路徑等Preferences.設(shè)置MATLAB工作環(huán)境外觀和操作的相關(guān)屬性等參數(shù)Print.

15、打印Print Selection.打印所選擇區(qū)域Exit MATLAB退出MATLAB2Edit菜單圖1.3 Edit菜單Edit菜單如圖1.3所示，Edit菜單的各菜單項(xiàng)與Windows的Edit菜單相似，只有“Paste Special”有點(diǎn)特殊，可以用來打開數(shù)據(jù)輸入向?qū)υ捒颉癐mport Wizard”，將剪貼板的數(shù)據(jù)輸入到MATLAB工作空間中。3View菜單圖1.4 View菜單View菜單用于對窗口操作，菜單如圖1.4所示，對應(yīng)的主要功能如表1.2所示。表1.2 View菜單功能表下拉菜單功能Desktop Layout界面布局(可選擇各種布局方式)Undock Command

16、 Window與命令窗口分離Command Window打開命令窗口Command History打開歷史命令窗口Current Directory打開當(dāng)前目錄窗口Workspace打開工作空間窗口Launch Pad打開交互界面分類目錄窗口Profiler打開程序性能剖析窗口Help打開幫助窗口4. Web菜單Web菜單可以用來得到MATLAB的網(wǎng)絡(luò)資源，菜單如圖1.5所示，對應(yīng)的主要功能如表1.3所示。圖1.5 Web菜單表1.3 Web菜單功能表下拉菜單功能The MathWorks Web Site連接到MathWorks公司的主頁MATLAB Central連接到MATLAB Cen

17、tralMATLAB File Exchange連接到MATLAB File ExchangeMATLAB Newsgroup Access連接到MATLAB Newsgroup AccessCheck for Updates通過網(wǎng)站檢查版本更新Products連接到產(chǎn)品介紹頁面Membership連接到介紹MathWorks公司的會員制度Technical Support Knowledge Base連接到MathWorks公司的技術(shù)支持網(wǎng)頁5. Windows菜單Windows菜單提供了在已打開的各窗口之間切換的功能。6. Help菜單Help菜單提供了進(jìn)入各類幫助系統(tǒng)的方法。菜單如圖1.

18、6所示，通過菜單項(xiàng)打開幫助窗口，顯示各部分的幫助內(nèi)容。圖1.6 Help菜單7. 開始菜單在MATLAB操作界面的左下角有一個按鈕，該按鈕為6.5版新增的，單擊該按鈕就會出現(xiàn)如圖1.7所示的菜單。開始菜單圖1.7 開始菜單中顯示的為現(xiàn)場菜單，上半部分是交互界面窗口的列表，下半部分是常用的子菜單項(xiàng)，包括：Desktop Tools、Web、Preferences、Help和Demos。1.2.2 工具欄New M-FileCopyCutPasteOpen FileUndoRedoHelpSimulink當(dāng)前路徑圖1.8 工具欄工具欄是在編程環(huán)境下提供的對常用命令的快速訪問。單擊工具欄上的按鈕，則

19、執(zhí)行該按鈕所代表的操作。MATLAB的默認(rèn)工具欄如圖1.8所示，當(dāng)鼠標(biāo)停留在工具欄按鈕上時可顯示出該按鈕的功能。1.2.3 通用操作界面窗口MATLAB操作界面的默認(rèn)窗口如前圖1.1所示，MATLAB的通用操作界面包括九個常用的窗口，分別是：命令窗口、歷史命令窗口、當(dāng)前目錄瀏覽器窗口、工作空間瀏覽器窗口、數(shù)組編輯器窗口、交互界面分類目錄窗口、M文件編輯調(diào)試器窗口、幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口和程序性能剖析窗口。1. 命令窗口(Command Window)命令窗口默認(rèn)地出現(xiàn)在MATLAB界面(如圖1.1)的右側(cè)，是進(jìn)行MATLAB操作的最主要的窗口。在命令窗口中可鍵入各種MATLAB的命令、函數(shù)和表達(dá)式

20、，并顯示除圖形外的所有運(yùn)算結(jié)果。命令窗口也可以單獨(dú)顯示，如果選擇菜單“View”“Undock Command Window ”，或是單擊命令窗口右上角的按鈕，或者直接拖動命令窗口離開操作界面都會出現(xiàn)如圖1.9所示單獨(dú)的命令窗口。然后選擇命令窗口的菜單“View”“Dock Command Window”命令，可使單獨(dú)的命令窗口返回MATLAB界面。圖1.9 單獨(dú)的命令窗口(1) 命令行的顯示方式MATLAB6.5版運(yùn)行時，命令窗口中的每個命令行前會出現(xiàn)提示符“”。與以前的版本不同，命令窗口內(nèi)顯示的字符和數(shù)值采用不同的顏色，在默認(rèn)情況下，輸入的命令、表達(dá)式以及計(jì)算結(jié)果等采用黑色字體；字符串采用

21、赭紅色；“if”、“for”等關(guān)鍵詞采用藍(lán)色?！纠?.1】在命令窗口中輸入不同的數(shù)值和語句，并查看其顯示方式。 a=12.5a = 12.5000 b=Hellob =Hello if a0 c=5 ,endc = 5其顯示如上圖1.9所示，其中“”符號所在行可輸入命令，沒有“”符號的行顯示結(jié)果。(2) 命令窗口中命令行的編輯由于MATLAB把命令窗口中輸入的所有命令都記錄在內(nèi)存中專門的“歷史命令(Command History)”空間中，因此MATLAB命令窗口不僅可以對輸入的命令進(jìn)行編輯和運(yùn)行，而且可以對已輸入的命令進(jìn)行回調(diào)、編輯和重運(yùn)行。常用操作鍵如表1.4所示。表1.4命令窗口中行編輯

22、的常用操作鍵鍵名作用鍵名作用向前調(diào)回已輸入過的命令行Home使光標(biāo)移到當(dāng)前行的開頭向后調(diào)回已輸入過的命令行End使光標(biāo)移到當(dāng)前行的末尾在當(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向前翻閱當(dāng)前窗口中的內(nèi)容Esc清除當(dāng)前行的全部內(nèi)容Page Down向后翻閱當(dāng)前窗口中的內(nèi)容CTRL+C中斷MATLAB命令的運(yùn)行(3) 命令窗口中的標(biāo)點(diǎn)符號MATLAB中的標(biāo)點(diǎn)符號的作用如表1.5所示。表1.5MATLAB常用標(biāo)點(diǎn)符號的功能名稱符號功能空格用于輸入變量之間的分隔符以及數(shù)組行元素之間的分隔符。逗號,用于要顯示計(jì)算結(jié)果的命令之間的分隔符

23、；用于輸入變量之間的分隔符；用于數(shù)組行元素之間的分隔符。點(diǎn)號.用于數(shù)值中的小數(shù)點(diǎn)。分號;用于不顯示計(jì)算結(jié)果命令行的結(jié)尾；用于不顯示計(jì)算結(jié)果命令之間的分隔符；用于數(shù)組元素行之間的分隔符。冒號:用于生成一維數(shù)值數(shù)組，表示一維數(shù)組的全部元素或多維數(shù)組的某一維的全部元素。百分號%用于注釋的前面，在它后面的命令不需要執(zhí)行。單引號 用于括住字符串。圓括號( )用于引用數(shù)組元素；用于函數(shù)輸入變量列表；用于確定算術(shù)運(yùn)算的先后次序。方括號 用于構(gòu)成向量和矩陣；用于函數(shù)輸出列表?；ɡㄌ?用于構(gòu)成元胞數(shù)組。下劃線-用于一個變量、函數(shù)或文件名中的連字符。續(xù)行號用于把后面的行與該行連接以構(gòu)成一個較長的命令?！癆t”號用

24、于放在函數(shù)名前形成函數(shù)句柄；用于放在目錄名前形成用戶對象類目錄。注意：以上的符號一定要在英文狀態(tài)下輸入，因?yàn)镸ATLAB不能識別中文標(biāo)點(diǎn)符號?！纠?.2】在命令窗口中使用不同的標(biāo)點(diǎn)符號。 a=12.5,b=Hello %逗號表示分隔命令,單引號構(gòu)成字符串,點(diǎn)號為小數(shù)點(diǎn)a = 12.5000b =Helloc=1 2;3 4;5 6 % 表示構(gòu)成矩陣,分號用來分隔行,空格用來分隔元素c = 1 2 3 4 5 6 d=a*. %.表示續(xù)行cd = 12.5000 25.0000 37.5000 50.0000 62.5000 75.0000(4) 數(shù)值計(jì)算結(jié)果的顯示格式及設(shè)置在命令窗口中，默認(rèn)情

25、況下數(shù)值計(jì)算結(jié)果的顯示格式為：當(dāng)數(shù)值為整數(shù)，以整數(shù)顯示；當(dāng)數(shù)值為實(shí)數(shù)，以小數(shù)后4位的精度近似顯示，即以“短(Short)”格式顯示；如果數(shù)值的有效數(shù)字超出了這一范圍，則以科學(xué)計(jì)數(shù)法顯示結(jié)果。注意：數(shù)值的顯示精度并不代表數(shù)值的存儲精度。用戶可以根據(jù)需要，對命令窗口的字體風(fēng)格、大小、顏色和數(shù)值計(jì)算結(jié)果的顯示格式進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置方法有兩種： 在MATLAB的界面選擇菜單“File”“ Preferences”，則會出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置對話框，如圖1.10所示；在對話框的左欄選中“Command Window”項(xiàng)，在右邊的“Numeric Format”欄設(shè)置數(shù)據(jù)的顯示格式；選擇左欄展開項(xiàng)“Font & Col

26、ors”則可以對字體等進(jìn)行選擇。設(shè)置后立即生效，并且這種設(shè)置不因MATLAB關(guān)閉而改變，除非用戶進(jìn)行重新設(shè)置。圖1.10 參數(shù)設(shè)置對話框 還可以直接在命令窗口中通過輸入 “format” 命令來進(jìn)行數(shù)值顯示格式的設(shè)置。語法：format 格式描述MATLAB的數(shù)值顯示與格式類型如表1.6所示。表1.6數(shù)據(jù)顯示的Format格式命令格式含義例子formatformat short(默認(rèn))通常保證小數(shù)點(diǎn)后四位有效；大于1000的實(shí)數(shù)，用5位有效數(shù)字的科學(xué)計(jì)數(shù)法顯示314.159顯示為314.15903141.59顯示為3.1416e+003format short e5位科學(xué)計(jì)數(shù)法表示顯示為3.1

27、416e+000format short g從format short和format short e中自動選擇最佳計(jì)數(shù)方式顯示為3.1416format long15位數(shù)字表示顯示為3.979format long e15位科學(xué)計(jì)數(shù)法表示顯示為3.9793e+000format long g從format long和format long e中自動選擇最佳計(jì)數(shù)方式顯示為3.79format rat近似有理數(shù)表示顯示為355/113format hex十六進(jìn)制表示顯示為fb54442dl8format +正數(shù)、負(fù)數(shù)、零分別用、空格顯示為+format bank表示(金融)元、角、分顯示為3.14

28、format compact在顯示結(jié)果之間沒有空行的壓縮格式format loose在顯示結(jié)果之間有空行的稀疏格式(5) 命令窗口的常用控制命令在命令窗口中可以直接輸入操作命令，對命令窗口進(jìn)行控制。 clc：用于清空命令窗口中的顯示內(nèi)容。語法：clc more：在命令窗口中控制其后每頁的顯示內(nèi)容行數(shù)。語法：more(n)2. 歷史命令窗口(Command History)歷史命令窗口默認(rèn)地出現(xiàn)在MATLAB界面(如圖1.1)的左下側(cè)，用來記錄并顯示已經(jīng)運(yùn)行過的命令、函數(shù)和表達(dá)式，并允許用戶對它們進(jìn)行選擇、復(fù)制和重運(yùn)行，用戶可以方便地輸入和修改長命令，選擇多行命令以產(chǎn)生M文件。圖1.11 歷史命

29、令窗口只要點(diǎn)擊歷史命令窗口右上角的鍵，就可以使其成為單獨(dú)的窗口，如圖1.11所示。歷史命令窗口包括：每次開啟MATLAB的時間和每次開啟后在命令窗口中運(yùn)行過的所有命令行。歷史命令窗口的功能如表1.7所示。表1.7歷史指令窗口主要功能的操作方法應(yīng)用功能操作方法單行或多行命令的復(fù)制(Copy)選中單行或多行命令，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，再選擇“Copy”菜單，就可以把它復(fù)制。單行或多行命令的運(yùn)行(Evaluate Selection)選中單行或多行命令，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，再選擇“Evaluate Selection”菜單，就可在命令窗口中運(yùn)行，并得出相應(yīng)結(jié)果?；蛘唠p擊選擇的命令行也可運(yùn)行。把

30、多行命令寫成M文件(Create M-File)選中單行或多行命令，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Create M-File”菜單，就可以打開寫有這些命令的M文件編輯/調(diào)試器窗口創(chuàng)建M文件。 例如，復(fù)制和運(yùn)行圖1.11所示歷史命令窗口中的前三行命令。在歷史命令窗口中，先用鼠標(biāo)單擊選擇第一行命令，然后用“Shift”+鼠標(biāo)左鍵選擇第三行，單擊鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，如圖1.12所示。圖1.12 歷史命令窗口的操作選擇菜單項(xiàng)“Evaluate Selection”運(yùn)行三行命令，計(jì)算結(jié)果就出現(xiàn)在命令窗口中；選擇“Copy”復(fù)制三行命令，在命令窗口中單擊鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇菜單項(xiàng)“Paste”，就

31、粘貼到命令窗口中了。3. 當(dāng)前目錄瀏覽器窗口(Current Directory Browser)當(dāng)前目錄瀏覽器窗口默認(rèn)地出現(xiàn)在MATLAB界面(如圖1.1)的左上側(cè)的后臺，用來設(shè)置當(dāng)前目錄，可以隨時顯示當(dāng)前目錄下的M、MDL等文件的信息，包括文件類型、文件名、最后修改時間和文件的說明信息等，并可以復(fù)制、編輯和運(yùn)行M文件以及裝載MAT數(shù)據(jù)文件。使用與前面同樣的方法可以使當(dāng)前目錄瀏覽器窗口成為單獨(dú)的窗口，如圖1.13所示。包括當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)，文件詳細(xì)列表以及M或MAT文件描述區(qū)。(1) 當(dāng)前目錄的設(shè)置MATLAB的啟動如果是通過單擊Windows桌面上的MATLAB圖標(biāo)觸發(fā)，則啟動后的默認(rèn)當(dāng)前目

32、錄是“matlab/work”；而如果MATLAB的啟動是由單擊“matlab/bin/win32”目錄下的“matlab.exe”，則默認(rèn)當(dāng)前目錄是“matlab/bin/win32”。當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)文件詳細(xì)列表圖1.13 當(dāng)前目錄瀏覽器窗口 M或MAT文件描述區(qū)在MATLAB環(huán)境中，如果不特別指明存放數(shù)據(jù)和文件的目錄，那么MATLAB總默認(rèn)地將它們存放在當(dāng)前目錄上。因此，應(yīng)把用戶自己的目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄。把用戶目錄設(shè)置成當(dāng)前目錄的方法有兩種： 在當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)設(shè)置。在上圖中或MATLAB界面工具欄的右邊都有當(dāng)前目錄設(shè)置區(qū)， 可以在“設(shè)置欄”中直接填寫待設(shè)置的目錄名，或單擊鍵選擇待設(shè)置目錄。

33、 通過命令設(shè)置使用“cd”命令設(shè)置當(dāng)前目錄。語法：cd %顯示當(dāng)前目錄cd 目錄 %指定當(dāng)前目錄cd . %指定上一級目錄為當(dāng)前目錄例如，要設(shè)置當(dāng)前目錄為“c:MyDir”：cd c:MyDir(2) 文件詳細(xì)列表區(qū)的使用文件詳細(xì)列表區(qū)的主要應(yīng)用功能和操作如表1.8所示。表1.8文件詳細(xì)列表區(qū)的主要應(yīng)用功能功能操作方法運(yùn)行M文件(Run)選擇待運(yùn)行文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇 “Run” 菜單 運(yùn)行M文件。打開M文件(Open)選擇待運(yùn)行M文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Open”菜單，則M文件出現(xiàn)在M文件編輯/調(diào)試器窗口中?；蛘唠p擊該M文件也可打開文件。把MAT文件全部數(shù)據(jù)輸入內(nèi)存

34、(Open)選擇待裝入的MAT數(shù)據(jù)文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Open”菜單，此文件的數(shù)據(jù)就全部裝入工作空間?；蛘唠p擊該MAT文件也可實(shí)現(xiàn)。把MAT文件部分?jǐn)?shù)據(jù)輸入內(nèi)存(Import Data)選擇待裝載MAT數(shù)據(jù)文件，按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Import Data”菜單，出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入向?qū)υ捒颉癐mport Wizard”，選擇待裝入的數(shù)據(jù)變量名，然后單擊“Finish”按鈕。(3) M或MAT文件描述區(qū)M或MAT文件描述區(qū)顯示M文件的幫助注釋內(nèi)容；對MAT文件則顯示所含的變量名、大小、字節(jié)數(shù)及類型。在默認(rèn)情況下，不顯示M或MAT文件描述區(qū)。要添加M或MAT文件描述區(qū)方法是：選

35、擇菜單“File”“preferences”，在“Preferences”對話框中點(diǎn)擊左側(cè)的“Current Directory”選項(xiàng)，在對話框的右邊“Brower Display Options”中選擇“Show M-file Comments and MAT-file Comments”復(fù)選框，然后單擊“OK”按鈕，則在當(dāng)前目錄瀏覽器窗口中就會出現(xiàn)文件描述區(qū)。 4. 工作空間瀏覽器窗口(Workspace Browser)工作空間瀏覽器窗口(又稱內(nèi)存瀏覽器窗口)默認(rèn)地出現(xiàn)在MATLAB界面(如圖1.1)的左上側(cè)后臺，用于顯示所有MATLAB工作空間中的變量名、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型、大小和字節(jié)數(shù)。

36、在該窗口中，還可以對變量進(jìn)行觀察、編輯、提取和保存。例如，在命令窗口輸入： a=12.5 b=Hello圖1.14 工作空間瀏覽器窗口 c=1 2;3 4;5 6圖1.14為工作空間窗口的單獨(dú)窗口顯示。圖1.14的工作空間窗口顯示了變量a、b、c的名稱、大小、字節(jié)數(shù)和類型，還用不同圖標(biāo)表示內(nèi)存變量類型。(1) 當(dāng)前目錄瀏覽器窗口中變量的操作對當(dāng)前目錄瀏覽器窗口中的變量可以進(jìn)行多種操作，操作方法如表1.9所示。表1.9工作空間瀏覽器主要功能的操作方法功能操作方法變量的字符顯示選中變量按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Open”菜單，則數(shù)值類、字符類變量顯示在“Array Editor”數(shù)組編輯器窗口

37、中?；蛘唠p擊該變量也可顯示。變量的圖形顯示選中變量按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Graph”的下拉菜單，則系統(tǒng)就以該繪圖命令使變量可視化顯示。全部內(nèi)存變量保存為MAT文 件按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Save Workspace As”菜單，則可把當(dāng)前內(nèi)存中全部變量保存為數(shù)據(jù)文件。部分內(nèi)存變量保存為MAT文件選中若干變量按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Save Selection As”菜單，則可把所選變量保存為數(shù)據(jù)文件。刪除部分內(nèi)存變量選中一個或多個變量按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Delete”菜單。出現(xiàn)“Confirm Delete”對話框，單擊“Yes”按鈕?；蛘哌x擇工作空間瀏覽器窗口

38、的菜單“Edit”“Delete”。刪除全部內(nèi)存變量按鼠標(biāo)右鍵出現(xiàn)快捷菜單，選擇“Clear Workspace”菜單。 (2) 通過命令管理變量 把工作空間中的數(shù)據(jù)存放到MAT數(shù)據(jù)文件語法：save FileName 變量1 變量2 -參數(shù) %將變量保存到文件中說明：FileName為MAT文件名；變量1、變量2可以省略，省略時則保存工作空間的所有變量；參數(shù)為保存的方式，有-ASCII、-append等方式。例如： save FileName1 %把全部內(nèi)存變量保存為FileName1.mat文件 save FileName2 a b %把變量a，b保存為FileName2.mat文件 sa

39、ve FileName3 a b -append %把變量a，b添加到FileName3.mat文件中 從數(shù)據(jù)文件中取出變量到工作空間語法：load FileName 變量1 變量2 說明：變量1、變量2可以省略，省略時則裝載所有變量。例如： load Filename1 %把FileName1.mat文件中的全部變量裝入內(nèi)存 load FileName2 a b %把FileName2.mat文件中的a，b變量裝入內(nèi)存 查閱MATLAB內(nèi)存變量變量名語法：who 例如，查閱工作空間中的a、b、c三個變量： whoYour variables are:a b c 查閱MATLAB內(nèi)存變量變量名

40、、大小、類型和字節(jié)數(shù)語法：whos例如： whos Name Size Bytes Class a 1x1 8 double array b 1x5 10 char array c 3x2 48 double arrayGrand total is 12 elements using 66 bytes 刪除工作空間中的變量語法：clear %刪除內(nèi)存中的所有變量clear 變量名1變量名2 %刪除內(nèi)存中的多個變量例如，在工作空間中刪除變量a： clear a whoYour variables are:b c 當(dāng)執(zhí)行M文件結(jié)束后，如果再次執(zhí)行經(jīng)常需要使用clear命令來清除在工作空間中的變量。

41、注意：用clear命令清除工作空間的變量系統(tǒng)不會要求確認(rèn)，而是無條件清除，不會恢復(fù)。 查詢工作空間中是否存在某個變量語法：i=exist(X) %查詢工作空間中是否有X變量說明： i=1 ：表示存在一個變量名為X的變量； i=2 ：表示存在一個名為X.m的文件； i=3 ：表示存在一個名為X.mex的文件； i=4 ：表示存在一個名為X.mdl文件； i=5 ：表示存在一個名為X的內(nèi)部函數(shù)； i=0 ：表示不存在以上變量和文件。5. 數(shù)組編輯器窗口(Array Editor)在默認(rèn)情況下，數(shù)組編輯器窗口不隨MATLAB操作界面的出現(xiàn)而啟動。只有在工作空間窗口中當(dāng)選擇數(shù)值、字符變量，按鼠標(biāo)右鍵出

42、現(xiàn)快捷菜單，選擇“Open”菜單或者雙擊該變量時才會出現(xiàn)“Array Editor”數(shù)組編輯器窗口，并且變量會出現(xiàn)在該窗口中。用戶可以直接在數(shù)組編輯器窗口中修改打開的數(shù)組，甚至可以更改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和顯示方式。圖1.15 “Array Editor”數(shù)組編輯器窗口圖1.15為變量“c=1 2;3 4;5 6”在“Array Editor”數(shù)組編輯器窗口中的顯示?？梢栽凇癆rray Editor”數(shù)組編輯器窗口中對變量進(jìn)行編輯和修改： 在“Numeric format”欄中改變變量的顯示類型。 在“Size”、“by”欄中改變數(shù)組的大小。 逐格修改數(shù)組中的元素值。圖1.16 交互界面分類目錄窗口6.

43、交互界面分類目錄窗口(Launch Pad)交互界面分類目錄窗口默認(rèn)地出現(xiàn)在MATLAB界面(如圖1.1)的左上側(cè)，以可展開的樹狀結(jié)構(gòu)羅列著當(dāng)前MATLAB安裝的所有交互界面，便于用戶迅速調(diào)用查閱。圖1.16所示為單獨(dú)的交互界面分類目錄窗口，顯示了當(dāng)點(diǎn)擊“MATLAB”條目時下拉的分類目錄，當(dāng)雙擊樹狀結(jié)構(gòu)上的分類圖標(biāo)，就會出現(xiàn)相應(yīng)的幫助、演示、Web頁以及各種應(yīng)用界面。 雙擊應(yīng)用條目“Import Wizard”、“Profiler”和“GUIDE”，就出現(xiàn)相應(yīng)的界面窗口。 雙擊“Help” 條目，就打開幫助文件出現(xiàn)幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口。 雙擊“Demos”條目，就出現(xiàn)幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口的Dem

44、os選項(xiàng)卡。 雙擊“Product Page(Web)”條目，就會上網(wǎng)連接支持網(wǎng)站的相應(yīng)產(chǎn)品頁面。7. M文件編輯調(diào)試器窗口(EditorDebugger)圖1.17 M文件編輯調(diào)試器窗口在默認(rèn)情況下，M文件編輯調(diào)試器窗口不隨MATLAB界面的出現(xiàn)而啟動。只有需要編寫M文件(擴(kuò)展名為.m)時，才啟動該窗口。如圖1.17為M文件編輯調(diào)試器窗口。圖1.17顯示打開了一個“Ex0101.m”文件的M文件編輯調(diào)試器窗口，M文件編輯調(diào)試器不僅可以編輯M文件，而且可以對M文件進(jìn)行交互式調(diào)試；不僅可處理帶.m擴(kuò)展名的文件，而且可以閱讀和編輯其他ASCII碼文件。M文件編輯調(diào)試器窗口的啟動方法有以下幾種： 單

45、擊MATLAB界面上的圖標(biāo)，或者單擊菜單“File”“New”“M-file”，可打開空白的M文件編輯器。 單擊MATLAB界面上的圖標(biāo)，或者單擊菜單“File”“Open”，在打開的“Open”對話框中填寫所選文件名，單擊“打開”按鈕，就可出現(xiàn)相應(yīng)的M文件編輯器。 用鼠標(biāo)雙擊當(dāng)前目錄窗口中的M文件(擴(kuò)展名為.m)，可直接打開相應(yīng)文件的M文件編輯器。 8. 幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口(Help NavigatorBrowser)幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口在默認(rèn)情況下并不隨MATLAB界面的出現(xiàn)而啟動，當(dāng)單擊工具欄的圖標(biāo)；或選擇菜單“View”“Help”；或選擇菜單“Help”“MATLAB Help”都能出

46、現(xiàn)幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口，MATLAB幫助的應(yīng)用在1.3小節(jié)詳細(xì)介紹。9. 程序性能剖析窗口(Profiler)圖1.18 程序性能剖析窗口程序性能剖析窗口用來對MATLAB的M文件中各命令的耗時進(jìn)行分析，是MATLAB6.5新增的窗口。選擇菜單“View”“Profiler”；或在命令窗口輸入“profile viewer”命令都可以獨(dú)立出現(xiàn)程序性能剖析窗口，如圖1.18所示，可以使用菜單“View”“Dock profiler”命令將該窗口放到MATLAB的操作界面中。在該窗口中可以查看命令的運(yùn)行時間，以便提高運(yùn)行速度(在5.4.3小節(jié)中詳細(xì)地介紹)。1.3 MATLAB的幫助MATLAB6.

47、5的幫助方式有很多種，用戶可以通過快捷方便的幫助系統(tǒng)來迅速掌握MATLAB的強(qiáng)大功能。2. 幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口通過上節(jié)介紹的方法打開幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口，如圖1.19所示。圖1.19 幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口圖1.19所示的幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口界面由左側(cè)的Help Navigator(幫助導(dǎo)航器)和右側(cè)的Help Browser(幫助瀏覽器)兩部分組成。幫助導(dǎo)航器的功能是向用戶提供各種不同的幫助手段，分為“Contents”、“Index” 、“Search”、“Demos”和“Favorites” 五個選項(xiàng)窗口。(1) Contents選項(xiàng)窗口Contents選項(xiàng)窗口為可展開的樹形結(jié)構(gòu)，向用戶提供全方

48、位系統(tǒng)幫助的向?qū)D，當(dāng)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊目錄條則在左邊的幫助瀏覽器中就會顯示出相應(yīng)的HTML幫助文件。Contents選項(xiàng)窗口顯示的目錄條目中用戶經(jīng)常使用的有： “Begin Here”是主要簡介MATLAB的特點(diǎn)、內(nèi)容和方法。 “Release Notes For Release R13” 是專門介紹版本升級的變化。 “Installation”是介紹各種環(huán)境下的安裝方法。 “MATLAB”下的各條目是最常使用的?！癎etting Started”是對MATLAB的環(huán)境、圖形和編程進(jìn)行簡單介紹；“Examples”則是較全面進(jìn)行舉例；“Development Environment”介紹了MATLA

49、B的工作環(huán)境，有較綜合的計(jì)算實(shí)例；“Mathematics ” 是詳細(xì)介紹MATLAB的數(shù)學(xué)運(yùn)算；“Programming and Data Types”介紹M文件編程和數(shù)據(jù)類型；“Graphics”介紹繪圖功能和圖形用戶界面設(shè)計(jì)；“Printable Documentation”則是給出可打印的PDF文件列表等等。(2) Index選項(xiàng)窗口Index選項(xiàng)窗口是MATLAB提供的術(shù)語索引表，可以查找命令、函數(shù)和專用術(shù)語等。(3) Search選項(xiàng)窗口Search選項(xiàng)窗口是通過關(guān)鍵詞來查找全文中與之匹配的章節(jié)條目。(4) Demos選項(xiàng)窗口Demos選項(xiàng)窗口用來運(yùn)行MATLAB提供的Demo。(

50、5) Favorites選項(xiàng)窗口Favorites選項(xiàng)窗口羅列用戶自己以前所做的讀書標(biāo)記(或稱書簽)，以供今后查閱方便。2. 通過命令實(shí)現(xiàn)幫助通過MATLAB的幫助命令可以得到純文本形式的幫助信息，因?yàn)镸ATLAB的命令、函數(shù)的M文件都有純文本形式的注釋，用來簡扼地描述該文件的調(diào)用格式和輸入輸出變量的含義。 help：顯示MATLAB命令和M文件的幫助信息。 語法：help %列出所有主要的幫助主題，每個幫助主題與MATLAB搜索路徑的一個目錄名相對應(yīng)help topic %給出指定主題的幫助，主題可以是函數(shù)、目錄或局部路徑例如，在命令窗口輸入“help abs”(絕對值函數(shù))命令，顯示該M文

51、件的注釋行，得出具體函數(shù)的用法說明： help abs ABS Absolute value. ABS(X) is the absolute value of the elements of X. When X is complex, ABS(X) is the complex modulus (magnitude) of the elements of X. See also SIGN, ANGLE, UNWRAP. Overloaded methods help sym/abs.m lookfor：在所有的幫助條目中搜索關(guān)鍵字，常用來查找具有某種功能而不知道準(zhǔn)確名字的命令。語法：lookf

52、or topic % 把在搜索中與關(guān)鍵字相匹配的所有M文件的H1行(第一行注釋)都顯示出來lookfor topic all %在所有M文件中搜索關(guān)鍵字例如，在命令窗口輸入“l(fā)ookfor simulink”，查看幫助信息。 helpwin：打開并顯示幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口(如圖1.19所示)。語法：helpwinhelpwin topic %打開幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口顯示指定的主題信息3. PDF幫助MATLAB 6.5把幫助導(dǎo)航瀏覽器中的部分內(nèi)容制作成了PDF文件，PDF文件被分類存放在“.matlabhelppdf-doc”文件夾中。閱讀這種文件需要Adobe Acrobat Reader軟件支

53、持。打開這種PDF文件的兩種主要方法： 利用資源管理器，直接在“.matlabhelppdf-doc”文件夾下的分類子文件夾中，用鼠標(biāo)雙擊文件即可打開。 在幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口的左側(cè)幫助導(dǎo)航器中，用鼠標(biāo)展開所需主題的目錄樹，再選中該主題下的“Printable Documentation(PDF)”，在打開的超文本頁面中，點(diǎn)擊PDF超鏈接，就會自動引出Acrobat Reader并打開相應(yīng)的PDF幫助文件。 4. 其他幫助 (1) Demos演示Demos演示界面操作非常方便，為用戶提供了圖文并茂的演示實(shí)例。演示程序是一個很好的學(xué)習(xí)過程，可以作為對MATLAB功能的瀏覽。打開“MATLAB De

54、mos Window”有幾種方法： 在MATLAB命令窗口中，運(yùn)行“demo”命令。 在交互界面分類目錄窗口(Lauch Pad)中，單擊展開“MATLAB”主題，再雙擊該主題下的Demos圖標(biāo)。 在MATLAB界面單擊菜單“Help”“Demos”命令。 在幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口中，選擇“Demos”選項(xiàng)窗口。單擊演示內(nèi)容簡介演示內(nèi)容列表圖1.20 Demos 選項(xiàng)卡MATLAB6.5版的Demos窗口與前面版本不同，是在幫助導(dǎo)航瀏覽器窗口中，選擇“Demos”選項(xiàng)卡就出現(xiàn)如圖1.20所示的“Demos ”窗口。通過單擊圖1.20左側(cè)內(nèi)容列表來顯示下拉列表項(xiàng)，在右側(cè)單擊“Run this demo”就可以看到演示。(2) 通過Web查找?guī)椭畔?MathWorks公司提供了技術(shù)支持網(wǎng)站，通過該網(wǎng)站用戶可以找到相關(guān)的MATLAB書籍介紹、MATLAB使用建議、