Matlab之基礎(chǔ)入門.ppt

1、1,歡迎學(xué)習(xí)MATLAB,2,專業(yè)軟件應(yīng)用之MATLAB,教師：張?jiān)姴?郵箱： 聯(lián)系電話3,學(xué)好計(jì)算機(jī)的唯一途徑是 你的編程能力與你在計(jì)算機(jī)上投入的時間成,上機(jī)練習(xí),正比,4,專業(yè)軟件之MATLAB教學(xué)計(jì)劃,5,第一部分 MATLAB入門基礎(chǔ),6,本章目標(biāo),了解MATLAB的基本知識 熟悉MATLAB的上機(jī)環(huán)境 熟悉矩陣、數(shù)組、字符串等基本數(shù)據(jù)類型操作,7,主要內(nèi)容,1.1 MATLAB基礎(chǔ)入門 1.2 MATLAB桌面 1.3 數(shù)組及其操作 1.4 多維數(shù)組及其操作 1.5 字符串及其操作 1.6 矩陣及其操作,8,1.1 MATLAB基礎(chǔ)入門,MATLAB發(fā)展歷程

2、 matlab語言是由美國的Clever Moler博士于1980年開發(fā)，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Matrix Laboratory “矩陣實(shí)驗(yàn)室”的意思。 1980s， Moler等組建MathWorks軟件開發(fā)公司，并于1984年推出第一個MATLAB商業(yè)版本，其核心用C語言編寫。,9,1992年，推出具有劃時代意義的MATLAB1.0版本； 1999年推出5.3版 2000年10月推出6.0版 2001年6月，推出MATLAB6.1/Simulink4.1 2003年6月推出MATLAB6.5/Simulink5.0 2004年9月推出MAT

3、LAB7.0/Simulink6.0 1997年，MATHWORKS公司總裁兼首席科學(xué)家Moler因其對MATLAB的貢獻(xiàn)當(dāng)選為美國工程科學(xué)院院士。,10,11,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，是“第四代”計(jì)算機(jī)語言。,12,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

4、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,13,MATLAB軟件已成為應(yīng)用代數(shù)、自動控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號處理、時間序列分析和動態(tài)系統(tǒng)仿真等課程的基本教學(xué)工具，成為學(xué)生所必須掌握的基本軟件之一。 MATLAB的典型應(yīng)用包括 數(shù)學(xué)計(jì)算 算法開發(fā) 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)建模和仿真 數(shù)據(jù)分析和可視化 科學(xué)和工程繪圖 應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）,14,MATLAB解決實(shí)際問題的幾個例子,15,例、用一個簡單命令求解線性系統(tǒng),3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1

5、.4 A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4; x=Ab x = 1.4818 -0.4606 0.3848,16,17,例、用簡短命令計(jì)算并繪制在0 x6范圍內(nèi)的sin(2x)、sinx2、sin2x。 x=linspace(0,6) y1=sin(2*x),y2=sin(x.2),y3=(sin(x).2; plot(x,y1,x, y2,x, y3),18,19,20,例：三維繪圖,二元函數(shù)peaks繪圖 peaks z = 3*(1-x).2.*exp(-(x.2) - (y+1).2) . - 10*(x/5 - x.3 - y.5).*exp(-x

6、.2-y.2) . - 1/3*exp(-(x+1).2 - y.2) surf(peaks),21,22,例：二元匿名函數(shù)ezsurf(x,y)(x.2-y.2),-1 1 -1 1),23,直方圖x=randn(1,1000) hist(x,20),24,25,26,27,28,29,MATLAB系統(tǒng)結(jié)構(gòu),MATLAB開發(fā)環(huán)境 MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫 MATLAB語言 MATLAB圖形處理系統(tǒng) MATLAB應(yīng)用程序接口（API）,30,MATLAB的特點(diǎn),簡單易學(xué)：學(xué)過一門計(jì)算機(jī)語言后即可掌握它，無需事先定一變量、數(shù)組； 代碼短小高效：用戶只要明確問題，調(diào)用已有程序即可實(shí)現(xiàn)； 計(jì)算功能強(qiáng)大

7、 有強(qiáng)大的矩陣處理能力 多項(xiàng)式運(yùn)算、微積分運(yùn)算 一般的計(jì)算數(shù)學(xué) 龐大的工具箱 強(qiáng)大的圖形表現(xiàn)能力（二維、三維圖形；等值線圖；圖形學(xué)中的光照模型） 強(qiáng)大的擴(kuò)展能力（M文件，與其它語言轉(zhuǎn)換）,31,MATLAB 7工具箱,MATLAB主工具箱 符號數(shù)學(xué)工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系統(tǒng)工具箱 信號處理工具箱 圖象處理工具箱 通訊工具箱 系統(tǒng)辨識工具箱 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱 金融工具箱 ,32,Simulink 用于發(fā)動機(jī)仿真,33,Simulink 用于液壓缸仿真,34,許多學(xué)科，在MATLAB中都有專用工具箱，現(xiàn)已有30多個工具箱，但MATLAB語言的擴(kuò)展開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，各學(xué)科的相互促

8、進(jìn)，將使得MATLAB更加強(qiáng)大,35,MATLAB7.0 的安裝、退出與卸載,MAtlab7.0對系統(tǒng)軟、硬件資源的要求 CPU：最低要求是Pentium或相應(yīng)產(chǎn)品，最好是Pentium 或更高 內(nèi)存：最低要求128M，最好是256M或更多。 硬盤：至少預(yù)留200M以上的空間，當(dāng)然多些更好。 光驅(qū)：至少20倍速或以上 顯卡：最小為8位256色或以上的圖形適配器，最好是24位或是32位OpenGL圖形適配器。 系統(tǒng)：Windows98/NT/2000/xp或其它相關(guān)產(chǎn)品 瀏覽器：Netscape Navigator 4.0 或 Microsoft Internet Exprorer 4.0及其以

9、上產(chǎn)品。 預(yù)裝軟件： 安裝Office97/2000/xp，用以運(yùn)行Matlab的Notebook、Excel Builder、 Excel Link等軟件。 安裝Microsoft Visual C/C+5.0/6.0/7.0 或Compaq Visual Fortran 5.0/6.1/6.6 或Borland C/C+5.0/5.02 或 Borland C+ Builder3.0/4.0/5.0/6.0 或 Watcom 10.6/11或LCC2.4. Adobe Acrobat Reader3.0及以上版本的PDF文件瀏覽器,36,Matlab7.0的安裝過程,歡迎安裝界面,37,用

10、戶信息和注冊碼輸入界面,38,啟動選項(xiàng)對話框,39,MATLAB桌面,工作界面（主窗口）,40,命令窗口,當(dāng)前工作目錄,當(dāng)前工作空間,輸入命令的歷史記錄,命令 提示符,41,主窗口兼容其它6個子窗口，本身還包含6個菜單(File、Edit、Debug、Desktop、Windows、Help)和一個工具條 Matlab主窗口的工具條含有10個按鈕控件，從左至右的按鈕控件的功能依次為：新建、打開一個Matlab文件；剪切、復(fù)制或粘貼所選定的對象、撤銷或恢復(fù)上一次的操作、打開Simulink主窗口、打開UGI主窗口、打開Matlab幫助窗口、設(shè)置當(dāng)前路徑。,42,命令窗口（Command Wind

11、ow） Matlab7.0命令窗口是主要工作窗口。當(dāng)Matlab啟動完成，命令窗口顯示以后，窗口處于準(zhǔn)備編輯狀態(tài)。符號“”為運(yùn)算提示符，說明系統(tǒng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)用戶在提示符后輸入表達(dá)式按回車鍵之后，系統(tǒng)將給出運(yùn)算結(jié)果，然后繼續(xù)處于系統(tǒng)準(zhǔn)備狀態(tài),43,命令歷史記錄窗口（Command hiatory） 在默認(rèn)情況下，命令歷史記錄窗口會保留自安裝以來所有用過的命令的歷史記錄，并詳細(xì)記錄了命令使用的日期和時間，為用戶提供了所使用的命令的詳細(xì)查詢，所有保留的命令都可以單擊后執(zhí)行,44,當(dāng)前目錄窗口（Current Directory） 當(dāng)前目錄窗口的主要功能是顯示或改變當(dāng)前目錄，不僅可以顯示當(dāng)前目錄下

12、的文件，而且還可以提供搜索。通過上面的目錄選擇下拉菜單，用戶可以輕松地選擇已經(jīng)訪問過的目錄。單擊右側(cè)的按鈕，可以打開路徑選擇對話框，在這里用戶可以設(shè)置和添加路徑。也可以通過上面一行超鏈接來改變路徑。,45,工作空間窗口（Workspace） 工作空間窗口是MATLAB的一個重要組成部分。該窗口的顯示功能有顯示目前內(nèi)存中存放的變量名、變量存儲數(shù)據(jù)的維數(shù)、變量存儲的字節(jié)數(shù)、變量類型說明等。工作空間窗口有自己的工具條，按鈕的功能從左至右依次新建變量、打開選擇的變量、載入數(shù)據(jù)文件、保存、打印和刪除等,46,幫助窗口 （Help） Matlab7.0的幫助系統(tǒng)非常強(qiáng)大，是該軟件的信息查詢、聯(lián)機(jī)幫助中心。

13、Matlab的幫助系統(tǒng)主要包括三大系統(tǒng)：聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)、聯(lián)機(jī)演示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程幫助系統(tǒng)和命令查詢系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需要選擇任何一個幫助系統(tǒng)尋求幫助。,47,MATLAB主菜單及其功能,File: New:建立新的.m文件、圖形、模型和圖形用戶界面 Open:打開文件 Close Command Window：光比命令窗口 Import Data：從其它文件導(dǎo)入數(shù)據(jù) Save Workspace As：把工作空間的數(shù)據(jù)存放到相應(yīng)的路徑的文件中 Set Path：設(shè)置工作路徑 Preferences：設(shè)置命令窗的屬性 ,48,Edit Clear Command Window: ,49,Debug Ope

14、n M-Files when Debugging Step: 單步調(diào)試程序 Step in：單步調(diào)試進(jìn)入子函數(shù) Step Out：單步調(diào)試從子函數(shù)跳出 Continue：程序執(zhí)行到下一個斷點(diǎn) Clear Breakpoints in All Files：清除所有打開文件中的斷點(diǎn)。 ,50,Desktop Undock Command Window：將命令窗口變?yōu)槿溜@示 Save layout：保存選定的工作區(qū)設(shè)置 ,51,Window ,52,Help Demos ,53,MATLAB的通用命令,常用命令,54,標(biāo)點(diǎn),55,逗號或分號的區(qū)別,x=2, y=3 %逗號隔開，屏幕有回顯 x =

15、2 y = 3 m=2; n=3;%分號隔開，無回顯 m %在提示符后直接輸入變量名可查看變量的值 m = 2,56,MATLAB基本算術(shù)運(yùn)算符,57,例1-1 求解算術(shù)表達(dá)式的值, (12+2*(7-4)/33 ans = 0.6667,58,比較,A=1 2 1;2 3 5 B=8 9 6;5 7 8 C=A.*B D= A*B E=B F= A*E,59,邏輯運(yùn)算,邏輯運(yùn)算符用于將關(guān)系表達(dá)式或邏輯量連接起來，構(gòu)成較復(fù)雜的邏輯表達(dá)式。邏輯表達(dá)式的值也是邏輯量。,60,format命令,61,數(shù)學(xué)函數(shù),62,應(yīng)用舉例,已知三角形的三邊長分別為3、4、5，求其面積。 a=3; b=4; c=5

16、;% 三角形的三個邊長 s=(a+b+c)/2; area=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c) area = 6,63,關(guān)系運(yùn)算,64,1.3 基本數(shù)據(jù)類型,MATLAB數(shù)據(jù)類型 數(shù)值 邏輯 字符串 元胞數(shù)組 結(jié)構(gòu) java類 函數(shù)句柄,65,66,數(shù)值類型,分類方法一： 雙精度型 （系統(tǒng)默認(rèn)類型） 單精度型 帶符號整數(shù) 無符號整數(shù) 分類方法二 標(biāo)量 數(shù)組 矩陣 分類方法三 實(shí)數(shù) 復(fù)數(shù) z1=1+2i z1 = 1.0000 + 2.0000i z2=3+4j z2 = 3.0000 + 4.0000i,67,例：數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 x=325;y=325.99;z=325.5; xx

17、=int16(x) xx= 325,68,MATLAB中的取整函數(shù),69,字符串類型,字符串：包含在一對單引號中的字符集合 s=hello, MATLAB%定義字符串變量s s = hello, MATLAB,70,變量和表達(dá)式,變量的命名方式： 變量名由字母、數(shù)字和下劃線組成； 變量名中的英文字母大小寫是有區(qū)別的； 不要把函數(shù)名用作變量名 變量名的最大長度是有規(guī)定的 不同版本的系統(tǒng)規(guī)定不同：19個字符、31或63個字符等 可調(diào)用namelengthmax函數(shù)得到系統(tǒng)規(guī)定長度,71,MATLAB系統(tǒng)的特殊變量和常數(shù),72,變量的使用,clear%刪除工作區(qū)中所有定義過的變量 whos%查看當(dāng)前

18、工作區(qū)內(nèi)變量信息，無顯示表示沒有定義的變量 xy=1; yx=2; %對變量賦值 xy%查看變量xy的當(dāng)前數(shù)值 xy = 1 whos Name Size Bytes Class xy 1x1 8 double array yx 1x1 8 double array Grand total is 2 elements using 16 bytes clear xy yx%刪除變量xy及yx whos xy%這時變量xy已經(jīng)不存在了 ? Undefined function or variable xy.,73,應(yīng)用舉例,計(jì)算下式的結(jié)果，其中x= 45 x=pi/180*(45);%將角度單位由度轉(zhuǎn)換為函數(shù)要求的弧度值 z=(sin(x)+sqrt