MATLAB程序设计与应用课件

《MATLAB程序设计与应用》实验指导书山东建筑大学信息与电气工程学院电子信息教研室前言一、实验目的本课程是电气工程及其自动化、自动化、电力工程与管理专业本科生的学科基础选修课，它在线性代数、信号分析和处理、控制系统设计和仿真等方面有着广泛的应用。

主要是学习MATLAB的语法规则、基本命令和使用环境，使学生掌握MATLAB的基本命令和基本程序设计方法，提高使用该语言的应用能力，具有使用MATLAB语言编程和调试的能力，以便为后续多门课程使用该语言奠定必要的基础。

通过上机实验，使学生掌握MATLAB在线帮助功能的使用、熟悉MATLAB运行环境和MATLAB语言的主要特点，掌握MATLAB语言的基本语法规则及基本操作命令的使用，学会M文件的建立和使用方法以及应用MATLAB实现二维和三维图形的绘制方法，具有使用MATLAB语言编程和调试的能力。

二、实验前预习每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容，明确实验目的、要求；明确实验步骤、测试数据及需观察的现象；复习与实验内容有关的理论知识；预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项；做好预习要求中提出的其它事项。

三、实验注意事项1．实验开始前，应先检查本组电脑设备是否工作正常，matlab软件工作是否正常。

2．实验时每位同学应独立完成实验任务，避免抄袭。

3．实验后应及时将实验数据进行记录与存盘，避免因电脑故障或其它原因造成实验数据的丢失。

4．实验中严格遵循电脑操作规程，如电脑发生异常现象，应立即切断电源，报告指导教师检查处理。

5．测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。

6．未经许可，不得对电脑进行软件及硬件的更改操作。

7．实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，方可关掉电脑离开。

8．爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。

9．自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。

四、实验总结每次实验后，应对实验进行总结，即实验数据进行整理，绘制波形和图表，分析实验现象，撰写实验报告。

实验报告除写明实验名称、日期、实验者姓名、同组实验者姓名外，还包括：1．实验目的；2．实验内容3．实验流程图；4．程序命令清单；5．运行结果；6．实验的收获与体会；7．回答每项实验的有关问答题。

目录实验一matlab集成环境使用与运算基础 (5)实验二matlab矩阵分析与处理 (8)实验三选择结构程序设计 (10)实验四循环结构程序设计 (12)实验五函数文件 (14)实验六matlab高层绘图操作 (16)实验七matlab数据处理与多项式计算 (18)实验八菜单与对话框设计 (21)实验一matlab集成环境使用与运算基础一、实验目的1，熟悉启动和退出matlab的方法。

2，熟悉matlab命令窗口的组成。

3，掌握建立矩阵的方法。

4，掌握matlab各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。

二、实验原理1．Matlab的启动matlab系统的启动有三种常见方法：1）使用Windows“开始”菜单。

2）运行matlab系统启动程序matlab.exe。

3）利用快捷方式。

2．Matlab系统的退出要退出matlab系统，也有三种常见方法：1）在matlab主窗口File菜单中选择Exit matlab 命令。

2）在matlab命令窗口输入Exit或Quit命令。

3）单击matlab主窗口的“关闭”按钮。

3．Matlab帮助窗口进入帮助窗口可以通过以下三种方法：1）单击matlab主窗口工具栏中的help按钮。

2）在命令窗口中输入helpwin、helpdesk或doc。

3）选择help菜单中的“matlab help”选项。

4．Matlab帮助命令1）help命令在matlab命令窗口直接输入help命令将会显示当前帮助系统中所包含的所有项目，即搜索路径中所有的目录名称。

同样，可以通过help加函数名来显示该函数的帮助说明。

2）lookfor命令help命令只搜索出那些关键字完全匹配的结果，lookfor命令对搜索范围内的m文件进行关键字搜索，条件比较宽松。

3）模糊查询用户只要输入命令的前几个字母，然后按tab 键，系统就会列出所有以这几个字母开头的命令。

5．赋值语句 1）变量＝表达式 2）表达式 6．矩阵的建立1）直接输入法：将矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分开，不同行的元素之间用分号分开。

2）利用m 文件建立矩阵3）利用冒号表达式建立一个向量 e1:e2:e3 4)利用linspace 函数产生行向量 linspace(a,b,n).三、实验仪器和设备1．计算机 1台四、预习要求1．复习matlab 启动与退出，熟悉matlab 运行环境，掌握matlab 帮助的使用。

2．复习matlab 中矩阵的建立以及矩阵的加减乘除以及乘方运算的基本原理。

五、实验内容及步骤1，先求下列表达式的值，然后显示matlab 工作空间的使用情况并保存全部变量。

（1）0122sin 851z e=+（2）22121(0.4552i z In x x +⎡⎤=+=⎢⎥-⎣⎦其中（3）0.3,9.2,8.2,...,8.2,9.2,0.3,23.0)3.0sin(23.03.03---=+++-=-a a Ina e ez aa提示：利用冒号表达式生成a 向量，求各点函数值时用点乘运算。

（4）⎪⎩⎪⎨⎧=<≤<≤<≤+--=5.2:5.0:0,322110,121,2224t t t t t t t t z 其中提示：用逻辑表达式求分段函数值。

2，已知 1234413134787,2033657327A B --⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦求下列表达式的值：（1） A+6*B 和A-B+I （其中I 为单位矩阵） （2） A*B 和A.*B （3） A^3和A.^3 （4） A/B 及B\A（5） [A,B]和[A （[1，3]，：）；B^2] 3，设有矩阵A 和B1234530166789101769A ,111213141502341617181920970212223242541311B ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦（1） 求它们的乘积C ；（2） 将矩阵C 的右下角3*2子矩阵赋给D ； （3） 察看matlab 工作空间的使用情况。

4，完成下列操作：（1）求[100,999]之间能被21整除的数的个数。

提示：先利用冒号表达式，再利用find 和length 函数。

（2）建立一个字符串向量，删除其中的大写字母。

提示：利用find 函数和空矩阵六、实验报告要求实验报告应包括实验目的、实验内容、流程图、程序清单、运行结果以及实验的收获与体会。

实验二matlab矩阵分析与处理一、实验目的1，掌握生成特殊矩阵的方法；2，掌握矩阵分析的方法；3，用矩阵求逆法求解线性方程组。

二、实验原理1，通用的特殊矩阵常用的产生通用特殊矩阵的函数有：zeros：产生全0矩阵；ones：产生全1矩阵eye：产生单位矩阵；rand：产生0－1间均匀分布的随机矩阵；randn：产生均值为0，方差为1的标准正态分布的随机矩阵。

2，矩阵运算1）矩阵加减运算：假定有两个矩阵A和B，则可以由A+B和A-B实现矩阵的加减运算。

2）假定有两个矩阵A和B，若A为m×n矩阵，B为n×p矩阵，则C=A*B 为m×p矩阵。

3）如果A矩阵是非奇异方阵，A\B等效与A的逆左乘B矩阵，inv(A)*B,而B/A等效于A矩阵的逆右乘B矩阵，也就是B*inv(A).4)矩阵的乘方。

一个矩阵的乘方运算可以表示成A^x，要求A为方阵，x为标量。

3，矩阵点运算在matlab中，有一种特殊的运算，因为其运算苻是在有关算术运算苻前面加点，因此叫点运算。

点运算苻有.*,./,.\和.^。

两个矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。

三、实验仪器和设备1.计算机1台四、预习要求1．复习特殊矩阵的产生。

2．复习矩阵的加减乘除与乘方运算，以及相应的点运算。

五、实验内容及步骤1， 设有分块矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2*23*22*33*3S O R E A ，其中E 、R 、O 、S 分别为单位矩阵、随机矩阵、零矩阵和对角阵，试通过数值计算验证⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=22S ORS R EA 。

2， 建立一个5×5矩阵，求它的行列式的值、迹、秩和范数。

3，下面是一个线性方程组：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡52.067.095.06/15/14/15/14/13/14/13/12/1321x x x （1）求方程的解；（2）将方程右边向量元素b 3改为0.53，再求解，并比较b 3的变化和解的相对变化。

4，建立A 矩阵，试比较sqrtm(A)和sqrt(A)，分析它们的区别。

六、实验报告要求实验报告应包括实验目的、实验内容、流程图、程序清单、运行结果以及实验的收获与体会。

实验三选择结构程序设计一、实验目的1，掌握建立和执行m文件的方法。

2，掌握利用if语句实现选择结构的方法。

3，掌握利用switch语句实现多分支选择结构的方法。

4，掌握try语句的使用。

二、实验原理1，m文件用matlab语言编写的程序，称为m文件。

M文件根据调用方式的不同分为两类，命令文件（Script file）和函数文件（Function file）。

2，程序控制结构1）顺序结构2）选择结构（1）if语句a) 单分支if语句b) 双分支if语句c) 多分支if语句（2）switch 语句（3）try语句3）循环结构（1）for 语句（2）while语句（3）break语句与continue语句（4）循环的嵌套3，函数文件function 输出形参表＝函数名（输入形参表）注释说明部分函数体语句三、实验仪器和设备1.计算机1台四、预习要求1．复习matlab中流程控制语句。

2．复习matlab函数文件的建立与调用。

五、实验内容及步骤1，求分段函数的值。

⎪⎩⎪⎨⎧≠≠<≤≠<--+--+=其它及且－且325x 03x 0,1,65,6222x x x x x x x x x y用if 语句实现，分别输出x=-5.0,-3.0,1.0,2.0,2.5,3.0,5.0时的y 值。

2，输入一个百分制成绩，要求输出成绩等级A 、B 、C 、D 、E 。

其中90分～100分为A ，80分～89分为B ，70～79分为C ，60～69分为D ，60分以下为E 。

要求：（1） 分别用if 和swtich 语句实现；（2） 输入百分制成绩后要判断成绩的合理性，对不合理的成绩应输出出错信息。