MATLAB数据分析方法ppt课件

生成m阶均匀分布的随机矩阵
randn(m)
生成m阶正态分布的随机矩阵
3．矩阵中元素或块的操作
表达式或命令函数 A（k，：） A（：，k） A（：）
A(i1:i2, j1:j2)
A([a b c d],:)
A(：，[e f g h])
功能说明
提取矩阵A的第k行
提取矩阵A的第k列
依次提取矩阵A的每一列，将A拉伸为一个列 向量
④A(k,:)取矩阵A的第k行
；
分号。①在矩阵定义中表示一行的结束；②在命令语句 的结尾表示不显示这行语句的执行结果
…
连续点。一个命令语句非常长一行写不完，可以分几行 写，此时在行的末尾加上连续点，表示是一个命令语句
%
百分号。在编程时引导注释行，而系统解释执行程序时， %后面的内容不作处理
运算符 功能说明
1.4.2矩阵的输入与运算 1．矩阵的输入
（1）直接输入法。
>>A=[2,3,5;1,3,5;6,9,4] %同一行元素之间用空格或逗号，行之间用分号或回 车
A= 235 135 694
（2）外部文件读入法。
事先在记事本中编辑以下数据，保存为文件data1.txt， 11 1 12 3 13 6
round(x) 四舍五入到最近的整 数
floor(x) 朝负无穷方向取整
fix(x) 朝零方向取整
gcd(x,y) 求两整数最大公约数
1.4 矩阵及其运算 1.4.1 操作符与运算符
操作符 使:k:n产
：
生一个数组[m,m+k,…，n]；③A(:,j)取矩阵A的第j列；
5．变量的查询与清除 在命令窗口中，只要输入“who”，就可以看到工作空间中所有曾经设定并至今有效的变量。 如果输入“whos”，不但会显示所有的变量，而且会将该变量的名称、性质等都显示出来， 即显示变量的详细资料。输入“clear”，就清除工作空间中的所有变量。如果输入“clear 变量名”，只清除工作空间中指定变量名的变量。
短格式（缺省格式）缺省时为默认短格式方式与format short 相同
短格式
显示5位定点十进制数
长格式
显示15位定点十进制数
短格式e方式
显示5位浮点十进制数
长格式e方式
显示15位浮点十进制数
短格式g方式
显示5位定点或5位浮点十进制数
格式
中文解释
format long g 长格式g方式
format hex
\
左除运算。两个数a\b表示b÷a，两个可除矩阵相除 （A\B表示B乘以A的逆）
点乘运算。两个同阶矩阵对应元素相乘
.*
点除运算。两个同阶矩阵对应元素相除
./
.^
点乘幂运算。一个矩阵中各个元素的多少次方
点左除运算。两个同阶矩阵对应元素左除
.\
运算符 功能说明
运算符 功能说明
>
判断大于关系 >=
<
判断小于关系 <=
1.2 MATLAB简介
1.2.1 MATLAB概述
1.2.2 MATLAB的特点与主要功能
（1）MATLAB是一个交互式软件系统，输入一条命令，立即就可以得出该命令的结果。
（2）数值计算功能。 （3）符号运算功能。 （4）绘图功能。
（5）编程功能。 （6）丰富的工具箱。
1.2.3 MATLAB7.0界面
3．永久变量 永久变量是变量的一种特殊情况，它在工作空间中看不到，但是使用者可直接调用。
名称 ans pi eps inf NaN i，j
realmax realmin nargin nargout
表1.3
永久变量
取值 用于结果的缺省变量名 圆周率π的近似值（3.1416） 数学中无穷小（epsilon）的近似值（2.2204e-016） 无穷大，如 1/0 = inf （infinity） 非数，如 0/0 = NaN （Not a Number），inf / inf = NaN
值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以 数量的形式给出。数据按照不同的标准进行分类， 可分为：观测数据与试验数据、一手数据与二手 数据、时间序列数据与横截面数据等。
（1）观测数据与试验数据。
（2）一手数据与二手数据。
（3）时间序列数据与横截面数据。
3．数据分析的过程
数据分析的目的是利用数据来研究一个领域 的具体问题。数据分析的过程包括确定数据 分析的目标、研究设计、收集数据、分析数 据、解释结果。
1.3 变量与函数 1.3.1常量与变量
1．常量 MATLAB中的数据有常量与变量之分，常量也称为数值。
5 、+5 、-5.55 、0.0056、6.5e-5
显示格式 在命令窗口中用format命令临时改变显示方式
表1.2 数据的输出格式控制
格式
中文解释
说明
format
format short format long format short e format long e format short g
加法运算。两个数相加或两个同阶矩阵相加。如果是
+
一个矩阵和一个数字相加，则这个数字自动扩展
为与矩阵同维的一个矩阵
-
减法运算。两个数相加或两个同阶矩阵相减
*
乘法运算。两个数相乘或两个可乘矩阵相乘
/
除法运算。两个数或两个可除矩阵相除（A/B表示A 乘以B的逆）
^
乘幂运算。数的方幂或一个方阵的多少次方
运算符 功能说明
矩阵的函数 功能 运算命 令
det(A)
求矩阵A的行列 式
用有理数逼近显示数据
数据之间无空行
数据之间有空行
2．变量 MATLAB中的变量可用来存放数据，也可用来存放向量或矩阵，并进行各种运算。 变量的命名的规则是：①变量名区分大小写；②变量名以字母开头，可以由字母、数字、 下画线组成，但不能使用标点；③变量名长度不超过63位，最多只能含有63个字符，后 面的字符无效。
虚数单位：i = j = 1
系统所能表示的最大数值 系统所能表示的最小数值 函数的输入参数个数 函数的输出参数个数
4．符号变量 在MATLAB中进行符号运算时需要先用syms命令创建符号变量和表达式，如： >> syms x syms不仅可以声明一个变量，还可以指定这个变量的数学特性，比如： 声明变量x,y为实数类型，可用命令 >> syms x y real 声明变量x,y为整数类型，可用命令 >> syms x y positive
(启动后的界面)
命令历史记录窗 口
当前工作 目录
命令窗口
（2）主菜单包括“File”、“Edit”、“Debug”、“Desktop”、“Window”和“Help”菜 单。
变量 记录
输入
1.2.4 MATLAB的联机帮助
表1.1 命令窗口中获得MATLAB帮助的命令
命令 help lookfor
在MATLAB命令窗口中输入：
>> load data1.txt
>> data1
%显示数据
data1=
11 1
12 3
13 6
（3）复制粘帖法。 打开数据文件（如WORD,EXCEL），复制文件中的数据，
在命令窗口中输入矩阵名等于空的方括号（注意不要按回车键），如： A=[];
将光标置于方括号内，右击选择粘帖，这样数据就输入了。
doc helpwin
helpdesk demo
说
明
在命令窗口中显示M文件帮助
在命令窗口中显示具有指定参数特征函数的M文件帮 助
在帮助浏览器中显示指定函数的参考信息
打开帮助浏览器，并且将初始界面置于MATLAB函数 的M文件帮助信息
打开一个名为“help”的帮助窗口
打开一个“help”的演示模型界面，从而方便地了解 MATLAB的基本功能.
16进制格式
format +
+格式
format bank
银行格式
format rat
有理数格式
format compact 压缩格式
format loose 自由格式
说明
显示15位定点或15位浮点十进制数
以16进制格式显示
以＋，-和空格分别表示矩阵中的正数，负 数和零元素
按元、角、分（小数点后具有两位）的固定 格式显示
抽取矩阵A的第k条对角线下面的部分 抽取矩阵A的第k条对角线上面的部分 矩阵A进行上下行翻转 矩阵A进行左右翻转 矩阵A的转置 矩阵A逆时针旋转90°
4. 矩阵的运算
表达式 功能说明
A+B(A-B) A与B为同型矩阵，对应元素相加（减）.
A*B
A/B A\B A.*B
A的列数要等于B的行数，按代数学中定义的矩阵乘法 法则计算.
A(i1:i2，：)=[ ] 删除A的第i1~i2行，构成新矩阵
A(：，j1:j2)=[ ] 删除A的第j1~j2列，构成新矩阵
[A B]或[A；B] 将矩阵A和B拼接成新矩阵
diag(A,k)
抽取矩阵A的第k条对角线元素向量
tril(A,k) triu(A,k) flipud(A) fliplr(A) A’ rot90(A)
2．特殊矩阵的建立
生成特殊矩阵的命 功能说明 令函数
a=[ ]
生成空矩阵，当对一项操作无结果时，返 回空矩阵，空矩阵的大小为零.
b=zeros(m，n) 生成一个m行、n列的零矩阵
c=ones(m，n) 生成一个m行、n列的元素全为1的矩阵
d=eye(m，n) 生成一个m行、n列的单位矩阵
rand(m)
asin(x) 反正弦函数 acos(x) 反余弦函数 atan(x) 反正切函数 log10(x) 以10为底数的对数 sqrt(x) 开平方
函数名 中文解释
函数名 中文解释
abs(x) 绝对值或向量的长度 max(x) 最大值
min(x) 最小值
sum(x) 元素求和
sign(x) 符号函数 ceil(x) 朝正无穷方向取整
A+c (A-c) A中每个元素加（减）常数c.
A*c (c*A) A中每个元素乘常数c.
A/c
A中每个元素除常数c。
c./ A
常数c分别被A中对应每个元素相除.
c.^A
常数c的对应与A中对应每个元素的乘方运算。
A.^ c
对应与A中每个元素对应常数的c次乘方运算。
A^ c
A是方阵，当c大于0时表示矩阵的方幂，当 c小于0时表示A逆的方幂
1.3.2函数
MATLAB系统提供了近20类基本命令函数，它们有一部分是MATLAB的内部命令，有一部 分是以M文件形式出现的函数。
表1.4 数学基本函数表
函数名 中文解释
函数名 中文解释
sin(x) cos(x) tan(x) exp(x) log(x)
正弦函数 余弦函数 正切函数 以e为底的指数 自然对数
普通高等院校计算机课程规划教材
MATLAB数据分析方法
1.1 数据分析与MATLAB
1.1.1 数据分析概述 1.数据分析的概念 数据分析是指用适当的统计方法对收集来的大量第一手资料和第二手资料进行详细研 究，提取有用信息和形成结论，以求最大化地开发数据资料的功能与发挥数据的作用。
2．数据的来源与分类 数据是数据分析的关键之一。数据也称观测
X=A/B是线性方程组XA=B的解。当A是可逆的矩阵时， A/B=A*B -1。
X=A\B是线性方程组AX=B的解。当A是可逆的矩阵时， A\B=A -1*B。
A与B为同型矩阵，对应元素相乘.
A./B
A与B为同型矩阵，对应元素相除.
A.^B
A与B为同型矩阵，A中元素对应B中元素乘方运算。
矩阵与标量 功能说明 （设A为矩阵，c为标量） 的运算表 达式
= = 判断等于关系 ~=
判断大于等于关系 判断小于等于关系 判断不等于关系
逻辑运算符 功能说明 逻辑运算符 功能说明
&
与运算， ~
非运算
|
或运算 xor(a,b) 异或运算
逻辑运算符主要用于逻辑表达式和进行逻辑运算，参与运算的逻辑量以0代表“假”，以 任意非0数代表“真”。逻辑表达式和逻辑函数的值以0表示“假”，以1表示“真”。
提取矩阵A的第i1~i2行、第j1~j2列，构成新 矩阵
提取矩阵A的指定的第a 、b、 c、 d行，构成 新矩阵
提取矩阵A的指定的第e、f、g、h列，构成新 矩阵
A(i2:-1：i1，：) 以逆序提取矩阵A的第i1~i2行，构成新矩阵
A(:, j2:-1：j1 ) 以逆序提取矩阵A的第j1~j2列，构成新矩阵
1.1.2 MATLAB在数据分析中的位置和作用
从数据分析的整个过程来看，软件的使 用主要是在第四阶段，即数据整理与分析阶 段。软件所起的作用主要是整理、计算、绘 制图表等。
MATLAB是一套高性能的数值计算和可视化软件，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图 形显示于一体，构成了一个界面友好、使用方便的用户环境，是实现数据分析与处理的有 效工具,其中MATLAB统计工具箱更为人们提供了一个强有力的统计分析工具．