第1讲 Matlab简介
学习Matlab(Matlab概述)
日日行,不怕千万里;时时学,不怕千万卷。
第一讲 Matlab概述1.1 Matlab的历程和影响Matlab一词是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写。
20世纪70年代后期,时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授为减轻学生编程负担,为学生设计了一组调用LINPACK和EISPACK库程序的“通俗易用”的接口,此即用Fortran编写的萌芽状态的Matlab。
经过几年的校际流传,在Little的推动下,Little、Steve、Bangert合作,于1984年成立了Math Works公司,并把Matlab正式推向市场。
这时的Matlab内核已采用C语言编写,而除了原有的数值计算功能外,还新增加了数据视图功能。
自从Matlab以商品形式出现后,仅短短几年,就以其良好的开放性和运行的可靠性,使原先控制领域里的封闭式软件包纷纷淘汰,而改以Matlab为平台加以重建。
在进入20世纪90年代的时候,已经成为国际公认的标准计算软件。
在欧美大学里,诸如数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通讯、时间序列分析、动态系统仿真等课程的教科书把Matlab作为一项重要的学习内容。
这几乎成了20世纪90年代教科书与旧版书籍的区别性标志。
Matlab是本科、硕士、博士生必须掌握的基本工具。
在国际学术界,Matlab已经被确认为准确、可靠的科学计算标准软件。
在许多国际一流刊物上,尤其是信息科学刊物,都可以看到Matlab的应用。
Matlab将数值分析、矩阵运算、信号处理、图形功能和系统仿真融为一体,使用户在易学易用的环境中求解问题,如同书写数学公式一样,避免了传统复杂的专业编程。
MathWorks公司对Matlab的优点描述是“计算、可视化及编程一体化”。
在设计研究单位和工业部门,被认为是进行高效研究、开发的首选工具。
1.2 Matlab的特点Matlab有不同于其它高级语言的特点,它被称为第四代计算机语言。
[理学]第一讲MATLAB软件基础及使用入门
2019/1/20
x= 2 5 8 3 6 0
天津大学数学系
25.0000 22.0000 99.0000
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指令窗使用简介(c4)
以上矩阵还可以分行输入 A=[1,2,3 4,5,6 7,8,0] (以下是显示结果) A = 1 2 3 4 5 6 7 8 0
2019/1/20 天津大学数学系 19
1.4 MATLAB语言的特点
• 语言简洁紧凑,语法限制不严,程序设
计自由度大,可移植性好
• • • •
运算符、库函数丰富 图形功能强大 界面友好、编程效率高 扩展性强
天津大学数学系 7
2019/1/20
MATLAB 6.x缺省操作界面
返回 Workspace Browser 返回Editor 返回Help之 LaunchPad
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1.2 MATLAB系统的五大部分
开发环境平台(Development Environment); MATLAB 数学函数库(Mathematical Function Library); MATLAB语言; 图形句柄(Handle Graphics); 应用程序界面(Application Program Interface (API))
(1)在键盘上输入下列内容 A = [1,2,3; 4,5,6; 7,8,0] %节尾没有分号; b = [366;804;351]; %节尾有分号; x=A\b %节尾没有分号;
2019/1/20 天津大学数学系 17
指令窗使用简介(c3)
(2)每按一次【Enter】键,指令就被马上执行 (逐行执行)。由于第二条指令节尾有分号,其结 果不被显示出来,其它两条指令的结果被马上显示 出来。最后在指令窗中将显示以下结果:
第一章 Matlab简介
~=
三峡大学理学院 杜廷松
它们用于比较两个元素的大小关系,结果是1表明为 它们用于比较两个元素的大小关系,结果是 表明为 结果是0表明为假 表明为假. 真,结果是 表明为假
3.逻辑运算符 逻辑运算符
&与
| 或
~ 非
它们用于元素或矩阵的逻辑运算. 它们用于元素或矩阵的逻辑运算
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20
三峡大学理学院 杜廷松
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(2) 函数 函数zeros和ones分别产生 和1矩阵 例如 分别产生0和 矩阵 矩阵.例如 和 分别产生 zeros(n) 为阶方阵 zeros(m,n) 为阶矩阵 zeros(size(A)) 为与矩阵 同阶的矩阵 为与矩阵A同阶的矩阵 函数ones与此类同 与此类同. 函数 与此类同 (3) 函数 函数rand(m,n)产生阶随机数矩阵 产生阶随机数矩阵. 产生阶随机数矩阵 (4) 函数 函数diag(A),tril(A),triu(A)分别取矩阵 的 对角、 分别取矩阵A的 对角、 , , 分别取矩阵 下三角、上三角部分.其中 三角矩阵包含对角部分. 其中, 下三角、上三角部分 其中,三角矩阵包含对角部分
三峡大学理学院 杜廷松
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3.矩阵的乘法 3.矩阵的乘法 矩阵的乘、 在Matlab中,矩阵的乘、除、乘方及各种 中 矩阵的乘 函数运算等有两种方式: 函数运算等有两种方式: (1)矩阵运算; 矩阵运算; 矩阵运算 (2)元素运算(.运算) 元素运算( 运算) 元素运算 运算 矩阵乘(*): 两个同维相同的矩阵相乘 两个同维相同的矩阵相乘. 矩阵乘 元素乘(.*): 两个同维的矩阵相应元素 元素乘 相乘. 相乘
二 矩阵运算
1.矩阵转置 矩阵转置
>> x=[1,2,3]' >> A=[1 2 3 456 7 8 9]; >> B=A'
重庆大学MATLAB培训-01-MATLAB简介
MATLAB 程序设计
「活页夹」型式的MATLAB桌面(7.X)
点选Desktop/Desktop Layout/All Tabbed可将各个 小窗口改为「活页夹」的型式。
若要回到默认的桌面配置,可点选Desktop/Desktop Layout/Default
MATLAB 程序设计
命令窗口
MATLABLeabharlann 程序设计MATLAB主要功能
此高级语言可用于技术计算 此开发环境可对代码、文件和数据进行管理 交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题 数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化 以及数值积分等 二维和三维图形函数可用于可视化数据 各种工具可用于构建自定义的图形用户界面 各种函数可将基于 MATLAB 的算法与外部应用程序和语言( 如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel) 集成
MATLAB 程序设计
1-1 MATLAB 由来(2)
MATLAB早在 1978 年即已现身,当时是用 Fortran 撰写的免费软件,其作者是当时任教于新墨西哥大 学的 Cleve Moler 教授。 The Origins of MATLAB
The authors of LINPACK: Jack Dongarra, Cleve Moler, Pete Stewart, and Jim Bunch in 1978.
命令窗口是MATLAB的重要组成部分,是用户和 MATLAB交互的工具,是MATLAB执行函数命令的窗 口。
clc清除命令,home(移动光标),ctrl+c(中断运行)
第一讲 MATLAB语言概述
1.1 MATLAB语言的发展
1984年,Little、Moler、Steve Bangert 合作,成立了MathWorks公司,并把 MATLAB正式推向市场。
内核采用C语言编写,而且除原有的数值 计算能力外,还新增了数据图视功能。
1.1 MATLAB语言的发展
MathWorks公司于1993年推出 MATLAB4.0版本,从此告别DOS版。
是一套高性能的数值计算和可视化数学 软件,“巨人肩上的工具 ” 优点:简洁、入门容易 难点:函数多。
1.2.1 起点高
每个变量代表一个数组(阵列) 每个元素都看作复数 所有运算都对复数数组有效 MATLAB自问世起,就以数值计算称雄 基本处理单位是复数数组 程序高度“向量化”,且易写易读
指令窗运行入门 指令窗操作要旨 历史指令窗口简介 当前目录和搜索路径 内存变量的查阅和删除 数据文件的存取 M脚本编写初步 MATLAB帮助方式概述
1.4.1 指令窗运行入门
学习MATLAB最基本的就是掌握指令窗的 操作
这一小节通过一些算例让大家对MATLAB 的使用方法有一个直观感受
1.4.1.1 指令窗简介
1.4.1.3 数值、变量和表达式
2.变量命名规则
变量名必须以字母开头,可以由字母、数字和 下划线组成,变量名中不能包含空格、运算符 和标点符号 变量名、函数名对字母大小写敏感
变量名的字符长度不应超过63个字符,第63个 字符之后的字符将被忽略
1.4.1.3 数值、变量和表达式
3.MATLAB默认的预定义变量
考核要求:不得缺勤,实验报告齐备
第1章 MATLAB简介
帮助演示
选择菜单Help中的“Demo”选项。 在帮助导航/浏览器窗口中选择“Demo”面板。 在命令窗口中输入“Demo”命令。
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27
1.6 SIMULINK简介
1.6.1 Simulink基本知识
Simulink模块库
在命令窗口输入simulink 或者单击工具栏中的 Simulink图标,打开 Simulink模块库窗口。
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MATLAB主窗口
工具栏
工具栏中各项的作用由左到右依次是: 新建一个M文件; 打开一个已有的M文件; 剪切; 复制; 粘贴; 撤销上一步操作; 恢复上一步操作; 打开Simulink仿真器; 打开用户界面设计窗口; 打开MATLAB帮助系统; 设置当前目录
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3
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4
有用的网址
/products/m
atlab/
/ /
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1.2 MATLAB的特点
友好的工作平台和编程环境
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Logic and Bit Operations:逻辑和位操作模数块组
包含常用的逻辑运算(Logical Operator)和关系运算(Relation Operator)模块, 另外还有检测开区间(Interval Test)、动态检测开区间(Interval Test Dynamic)、组合逻辑(Combinatorial Logic)、与零比较 (Compare to Zero)、与常数比较(Compare to Constant)、 位置位(Bit Set)、位清零(Bit Clear)、逐位操作(Bitwise Operator)、移位运算(Shift Arithmetic)、位提取(Extract Bits)、检测递增(Detect Increase)、检测递减(Detect Decrease)、检测跳变(Detect Change)、检测正上升沿 (Detect Rise Positive)、检测负下降沿(Detect Fall Negative)、检测非负上升沿(Detect Rise Nonnegative)、检 测非负下降沿(Detect Fall Nonnegative)。
第1章matlab基础知识
2.Edit菜单
Undo:取消输入。 Redo:重新输入。 Cut:剪切。 Copy:复制。 Paste:粘贴。 Paste to Workspace:将所选内容粘贴到 工作空间。 Select All:全选。 Delete:删除。 Find:寻找。 Find Files:在指定的文件或路径中寻找。 Clear Command Window:清除命令窗口 中的显示。 Clear Command History:清除命令历史窗 口中的显示。 Clear Workspace:清除工作空间变量。
在命令窗口中运行的命令,都会被保留在Command History(命令历史)窗口中,并且标明指令运行 的日期和时间。
1.3.5 Workspace
用于存储各种变量 和结果的内存空间 ,其中显示了工作 空间中所有变量的 名称、大小、最大 及最小值,可以对 变量进行观察、编 辑、保存和删除等 操作。
(2)直观
程序语言设计符合人们的思维习惯和数学表达方式。 丰富的二、三维图形及动画,对计算结果进行可视化 显示,给用户以直观的认识。 Simulink的仿真环境,省去了用户画图布线的烦恼。
(3)简单
丰富的函数库和工具箱,使用户不必进行具体代码的 编写,只需调用简单的函数指令,就可以执行任务操 作,解决问题。 所有数值对象都默认以双精度浮点类型数组存储,无 须用户进行数据类型的声明和转换。
Save Layout:保存当前布局。 Organize Layout:组织布局。 Command Window:显示或隐藏命令窗口。 Command History:显示或隐藏命令历史窗口。 Current Folder:显示或隐藏当前文件夹。 Workspace:显示或隐藏工作空间。 Help:显示或隐藏帮助。 Profiler:显示或隐藏性能分析器。 File Exchange:用于实现文件的切换。 Editor:显示或隐藏编辑器。 Figures:显示或隐藏图形显示窗口。 Web Browser:打开网络浏览器。 Variable Editor:用于显示变量编辑器。 Comparison Tool:打开对照工具。 Toolbars:显示或隐藏工具栏。 Titles:显示或隐藏窗体标题。
1第一章 Matlab语言概述
(Ⅰ)基础篇第一章 Matlab语言概述§1.语言特点MATLAB是Mathworks公司于20世纪80年代推出的数值计算软件。
得到了广泛的应用。
MATLAB的全称是Mateix Laboratory,意思是矩阵实验室。
它是以矩阵运算为基础的新一代程序语言。
MATLAB是集数学运算、图形处理、程序设计和系统建模为一体的著名编程语言软件,它具有功能强大、使用简单等优点,是进行科学研究和工程实践的有力工具。
与Fortran和C相比,MATLAB语句更简洁、明了,更加符合人们的思维习惯。
并且还具有良好的数据可视化功能。
MATLAB包括两部分:基本部分-主要指数据计算和可视化功能。
扩展部分-主要指工具箱。
§2 基本操作和简单语句输入1. 简单语句输入(简单计算器用法)例1:计算a⨯y÷⨯=(a = 2,b =3,c = 5 )+acbb[程序] 在命令窗口输入>> a=2;b=3;c=5;>> y=a*b+c*b/a 回车[输出] y =13.5000例2:计算64(tan3⨯+45)/2760cos[程序] >> (tan(pi/4)+cos(pi/3))*27^(1/3)/sqrt(64)ans =0.56252. 变量表达式数值(1)变量* matlab语句一般形式为:变量=表达式(或数),若变量和“=”省略,输出时自动建立“ans”默认变量。
* 对大小写敏感,如sqrt(平方根)对,而SQRT,Sqrt全错。
* 变量名第一个字符必须是英文字母,最多可包含31个字符,(含英文、数字、下连符)。
不得包含空格和标点。
* 系统遇到一个新变量名时,它会自动生成变量,若该变量早已存在,系统会自动更新内容。
表1-1 默认预定义变量(永久变量)例3:无穷大的使用>> x =1/0Warning: Divide by zero.x =Inf* 在MATLAB中这样的操作不会引起程序执行中断,只是在给出警告信息的同时,用一个特殊的符号Inf来表示。
MATLAB介绍1
MATLAB介绍1MATLAB介绍1MATLAB(Matrix Laboratory)是一种强大的数值计算环境和编程语言,广泛应用于工程、科学和数学领域。
它被设计用于进行高效的数值计算、数据可视化和科学与工程中的算法开发。
MATLAB的最新版本是MATLAB R2024a,由MathWorks公司开发。
MATLAB的主要特点之一是其强大的矩阵操作能力。
它可以方便地进行矩阵和向量的计算和操作,使得编写线性代数相关的算法变得非常简单。
此外,MATLAB还内置了大量的数值计算和线性代数函数,包括求解线性方程组、特征值分解、矩阵求逆等等,这些函数可以大大提高数值计算的效率。
除了数值计算外,MATLAB还提供了丰富的数据可视化功能。
它可以轻松地生成二维和三维图形,使得用户可以直观地观察和分析数据。
MATLAB支持各种图形类型,包括散点图、曲线图、柱状图、表面图等等。
用户可以通过使用MATLAB的图形函数进行定制和修改,以满足特定的可视化需求。
MATLAB还具有灵活的编程语言,使用户可以轻松地编写和调试自己的算法和函数。
它支持面向对象的编程范式,允许用户创建自定义的数据类型和类,以实现更高级的算法和数据结构。
此外,MATLAB还支持脚本文件和函数文件的编写,用户可以将一系列的计算步骤组织成可重复使用的代码块。
MATLAB支持与其他编程语言和工具的集成,使用户可以方便地与其他软件进行数据交换和通信。
MATLAB可以读取和写入各种文件格式,如文本文件、Excel文件、图像文件和音频文件等。
它还提供了与C、C++、Java和Python等编程语言的接口,使用户可以调用其他编程语言的函数和库。
除了核心功能外,MATLAB还提供了大量的工具箱(Toolbox),用于解决特定领域的问题。
这些工具箱包括信号处理、图像处理、统计分析、控制系统、优化、机器学习等等。
用户可以根据自己的需求选择和安装相关的工具箱,以扩展MATLAB的功能和应用范围。
第1讲 matlab简介及其基础
也可以利用菜单命令实现 例如: >>dir d:\MyProg 清单 >>edit d:\MyProg\exm013_9.m >>which exm013_9.m
%显示d:\MyP rog目录下的文件 %打开编辑器编辑exm013_9.m %指出exm013_9.m所在的目录
2. 历史命令窗口(command history)
功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功 能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能,功能性工具箱用 于多种学科。 学科性工具箱是专业性比较强的,面向专门的学科领域。如 control toolbox, signl proceessing toolbox, commumnication toolbox等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家 编写的,所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序,而可 直接进行高,精,尖的研究。
(六)matlab界面介绍 界面介绍
Matlab 常用的交互界面
命令窗口(command window) 历史命令窗口(command history) 当前目录窗口(current directory) 工作空间浏览器(workspace browser) 开始按钮(start)
1.命令窗口(command window)
命令窗口常用控制指令
指 令 cd clf clc clear dir edit 清除图形窗 清除指令窗中显示的内容 清除内存变量 列出指定目录的文件清单 打开M文件编辑器 含 义 设置当前工作目录 指 令 exit/quit open md more type which 打开文件 创建目录 使显示内容分页显示 显示M文件的内容 指出文件所在目录 含 义 退出MATLAB
1.Matlab基础知识
c y
m magenta
figure(2);
plot(x,sin(x),'bo:');
MATLAB 语言简介 2、MATLAB的工作环境
MATLAB的工作界面主要由菜单、工具栏、当前工作目 录窗口、工作空间管理窗口、历史命令窗口和命令窗口组 成,如图1-1所示。点击左下角start, 弹出快捷菜单, 其中有工具箱、帮助和演示等多个选项,可选择需要的菜 单进入相关界面。
MATLAB 语言简介
5、求2和3对应元素相乘的结果矩阵。
6、计算向量a=(1, 2, 3)、b=(4, 5, 6)和c=(-3, 6, -3) 的 混合积
MATLAB 绘图语句
常用的 MATLAB 绘图语句有 figure 、 plot 、 subplot 、 stem 等,
图形修饰语句有title、axis、text等。
MATLAB 语言简介
3)当前工作目录窗口
在当前工作目录窗口可显示或改变当前目录,如图1-4 所示。
图1-4 MATLAB7.0的当前工作目录窗口
MATLAB 语言简介
4)工作空间管理窗口 工作空间管理窗口显示目前内存中所有的MATLAB变量的变量 名、数据结构、字节数以及类型等信息,如图1-5所示。
路径设置对话框
Байду номын сангаас
• 单击Add Folder... 按钮可以将你的一个文件夹加 入到系统路径中 • Add with Subfolders... 允许把一个文件夹包括其所 有的子文件夹加入到系统路径中 • 按Revert按钮取消所有未保存的改动 • 按Default按钮将还原到MATLAB安装时的路径设 置 按Help按钮则启动帮助系统解答疑难。
1 matlab软件概述
数据导出
利用菜单项File: Import Data
利用操作指令Load(使用方法同save) 例:以数据文件的形式保存变量X,Y,Z。
mkdir(‘d:\’,’mat_study’); %在D盘上创建目录mat_study cd d:\mat_study %将d:\mat_study设置为当前目录 save ex17 X Y Z %将变量保存成ex17.mat数据文件 dir %显示目录上的文件
第一章
matlab语言概述
§1.1 MATLAB简介
matlab语言是由美国的Clever Moler博士于 1980年开发的。设计者的初衷是为解决“线性代数 ”课程的矩阵运算问题,取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思。
经过几十年的研究与不断完善,已成为应用代 数、数理统计、数字信号处理、自动控制理论等课 程的基本教学工具,成为学生需要掌握的基本软件 之一。
利用path指令
内存变量管理
语句执行后,所有的变量都存储在workspace中。
变量的查询用who或whos指令; 要删除内存中的变量用clear指令;
也可在workspace窗口直接进行相应的操作;
清除工作空间中的所有变量 清除工作空间中的变量var1和var2 清除工作空间中所有的变量、全局 变量、编译过的M函数和MEX链接 清除工作空间中名为fun的函数
当前目录浏览器
Current Directory是指MATLAB运行文件时
的工作目录,在当前目录窗口中可以显示或改
变当前目录,还可以显示当前目录下的文件并 提供相应的操作。 注意:只有在当前目录或搜索路径下的文件、 函数可以被运行或调用。
第一讲 MATLAB入门
现在
计算机 程序
MATLAB语言是目前最好的科学 计算语言
MATLAB作为线性系统的一种分析和仿真
工具,是理工科大学生应该掌握的技术工具,它 作为一种编程语言和可视化工具,可(最好的)解 决工程、科学计算和数学学科中许多问题。 MATLAB建立在向量、数组和矩阵的基 础上,使用方便,人机界面直观,输出结果可 视化。 矩阵是MATLAB的核心
a5=a(2:-1:1,:)
a6=a(:,3:-1:2) a7=a;a7(1:2,:)=[] a8=a;a8(:,1)=[] a9=[a a2]
a10=[a;a1]
3、矩阵的运算
(1)标量-矩阵运算 同标量-数组运算。 (2)矩阵-矩阵运算 [1] 元素对元素的运算,同数组-数组运算。 A.*B A.^B A./B A.\B …
例:
结果: x=
x=[1 2 3 4 5 8 7 18]
y=1:7 z=3:2:9 v=[y z] u=linspace(2,9,11)
u=
1 y= 1 z= 3
2
3
4
5
8
7
18
2
3
4
5
6
7
5
7
9
v=
1 2 3 4 5 6 7 3 5 7 9
Columns 1 through 9
2.0000 2.7000 3.4000 4.1000 4.8000 5.5000 6.2000 6.9000 7.6000 Columns 10 through 11
二、数
组
1、创建简单的数组 x=[a b c d e f ] 创建包含指定元素的行向量
x=first:last 创建从first开始,加1计数,到last结束的行向量 x=first:increment:last 创建从first开始,加increment计数,last结束的 行向量 x=linspace(first,last,n) 创建从first开始,到last结束,有n个元素的行向量 x=logspace(first,last,n) 创建从开始,到结束,有n个元素的对数分隔行向量.
第1讲_MATLAB基础知识
2.2 数值、变量和表达式
2、特殊变量名 ,由系统使用,不能用的(如使用会造成混乱)
ans pi 默认的结果变量 圆周率
eps
inf NaN
计算机中的最小数
无穷大 不定数
i(j)
nargin nargout realmin realmax varargin varargout
复数中的虚数单位
所用函数的输入变量数目 所用函数的输出变量数目 最小正实数 最大正实数 函数输入的变量中,可变变量的输入个数 可变的函数输出个数
Format short e 5位浮点表示,所谓的科学计数法
Format long e
15位浮点表示,同上
Format short g 5位浮点和定点之间选择 Format long g 15位定点表示,显示到小数点后第14位
2.2 数值、变量和表达式
1、命名规则 由字母、下划线及数字组成 • 以字母打头 • 区分大小写 • 不超过63个字符,多的字符串将被忽略 合法命名:a, a113, Abs123_ce, abs123_ce
1.2 运行环境介绍
4 命令历史窗口
1.2.1 MATLAB中的窗口
显示所有执行过的命令,一方面查看执行过的命令,另一 方面可重复利用原来的命令。
1.2 运行环境介绍
5 当前目录窗口
1.2.1 MATLAB中的窗口
显示当前目录下的所有文件的文件名、文件类型和最后修 改时间。
1.2 运行环境介绍
1、命令行运行方式:直接在命令行中输入命令 2、M文件运行方式:将命令集写到M文件中,通过执行 M文件来执行一批命令命令窗口(Command Window) 区别:两者的执行效果一样,M文件可以进行调试及重复 调用。
MATLAB程序设计第一讲
• 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。 lookfor命令只对M文件的第一行进行关键 字搜索。若在lookfor命令加上-all选项,则 可对M文件进行全文搜索。
2.绘图功能 MATLAB提供了两个层次的绘图操作:一 种是对图形句柄进行的低层绘图操作,另 一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘 图操作。 利用MATLAB的高级图形命令可以轻而易 举地绘制二维、三维乃至四维图形,并可 进行图形和坐标的标识、视角和光照设计、 色彩精细控制等等。
3.编程语言 MATLAB具有程序结构控制、函数调用、 数据结构、输入输出、面向对象等程序语 言特征,而且简单易学、编程效率高。 4.MATLAB工具箱 MATLAB包含两部分内容:基本部分和各 种可选的工具箱。 MATLAB工具箱分为两大类:功能性工具 箱和学科性工具箱。
1.5 变量和数据操作
1.5.1 变量与赋值 1.变量命名规则 (i).变量名必须是以字母开头,后可接字 母、数字或下划线; (ii). 变量名最多不超过63个字符; (iii).变量名严格区分字母的大小写。
2.赋值语句 (1) 变量=表达式 (2) 表达式 其中表达式是用运算符将有关运算量连接 起来的式子,其结果可以是一个数值,也 可以是一个矩阵。 • MATLAB书写表达式的规则与“手写算式” 差不多相同。 • 如果一个指令过长可以在结尾加上...(代表 此行指 令与下一行连续)。
matlab
第1讲绪论MATLAB:是 MATrix LABoratory 的缩写,是由美国MathWorks公司开发的工程计算软件,迄今MATLAB已推出了7.0版。
MATLAB集成环境主要包括五个部分:MATLAB语言、MATLAB工作环境、句柄图形、MATLAB 数学函数库和MATLAB API (application program interface)。
MATLAB语言是以数组为基本数据单位,包括控制流程语句、函数、数据结构、输入输出及面向对象等特点的高级语言,具有以下主要特点:1)运算符和库函数极其丰富,语言简洁,编程效率高。
MATLAB除了提供和C语言一样的运算符外,还提供广泛的矩阵和向量运算符。
2)既具有结构化的控制语句(如for循环、while循环、break语句、if语句和switch语句),又有面向对象的编程特性。
3)图形功能强大。
它既包括对二维和三维数据可视化、图像处理、动画制作等高层次的绘图命令,也包括可以完全修改图形局部及编制完整图形界面的、低层次的绘图命令。
4)功能强大的工具箱。
工具箱可分为两类:功能性工具箱和学科性工具箱。
功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。
而学科性工具箱是专业性比较强的,如优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、小波工具箱、图象处理工具箱、通信工具箱等。
5)易于扩充。
除内部函数外,所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件,用户可修改源文件和加入自己的文件,它们可以与库函数一样被调用。
MATLAB既是一种语言,又是一个编程环境。
这一节将集中介绍MATLAB提供的编程环境。
作为一个编程环境,MATLAB提供了很多方便用户管理变量、输入输出数据以及生成和管理M 文件的工具。
所谓M文件,就是用MATLAB语言编写的、可在MATLAB中运行的程序。
下面将分别介绍MATLAB的命令窗口、工作区、程序编辑/调试器和帮助系统。
Matlab入门-1:基础
3、利用数据文件建立指定矩阵
4、利用已建好的矩阵建立更大的矩阵
1.直接输入法
a.将矩阵的所有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隔,不同行的元 素之间用分号分隔。如,输入命令: A = 1 2 3 >>A=[1,2,3;4,5,6;7,8,9] 4 5 6 7 8 9 b.矩阵元素也可以是表达式,MATLAB将自动计算结果。如: >>B=[10,5-sqrt(7),sin(pi/2);7,4*8,abs(-7)]
(5)全局变量 需要某个变量作用于多个函数上时,可选择全局变量; 使用前声明,作为约定俗成的规则,Matlab程序员应尽 量用大写字母写全局变量。
如:
Global E;E=2.71828
2、变量的管理
(1)内存变量的显示与删除 显示在MATLAB工作空间中已经驻留的变量名清单。 >>who >>whos 区别:whos在给出驻留变量名的同时,还给出它们的维数、 所占字节数以及变量的类型。 删除MATLAB工作空间中的变量 >> clear MATLAB工作空间窗口专门用于内存变量的管理。 变量编辑器如图
第四节 MATLAB的变量和数据操作
1、变量与赋值
2、变量的管理
3、数据的输出格式
1、变量与赋值
(1)变量命名 在MATLAB 7.X中,变量名是以字母开头,后接字母、数字或 下画线的字符序列,最多63个字符。例如x、x_1、xy12 在MATLAB中,变量名区分字母的大小写。例如addr、Addr 和ADDR表示3个不同的变量。 (2)赋值语句 MATLAB赋值语句有两种格式: a)变量=表达式, 将表达式的值赋给左边的变量 b)表达式, 将表达式的值赋给MATLAB的预定义变量ans (3)编辑规则 a)在语句的最后加分号,那么,MATLAB仅仅执行赋值操作, 不再显示运算的结果。 b)注释以%开头。
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浮点数举例
下边3个式子的计算结果是相同的,但是由于这些 数字都是使用二进制存储的,在使用双精度数来 表达这些数时,往往就会出现一些误差
• • • • • • • • • • >> a=0.33-0.5+0.17 a= 2.7756e-017 >> b=0.33+0.17-0.5 b= 0 >> c=0.17-0.5+0.33 c= 5.5511e-017 >>
矩阵的生成
矩阵的生成有多种方式, 通常使用的有4种方法:
在命令窗口中直接输入 矩阵 通过语句和函数产生矩 阵 在M文件中建立矩阵 从外部的数据文件中导 入矩阵
• >> matrix=[1 ,1, 1, 1;2, 2, 2, 2;3, 3, 3, 3;4, 4, 4, 4] • matrix = • 1 1 1 1 • 2 2 2 2 • 3 3 3 3 • 4 4 4 4
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Matlab与数学建模
天津农学院 计算机科学与信息工程系 软件工程教研室 许晓华 xuxiaohua@
第1讲
Matlab简介
Matlab = Matrix +laboratory MathWorks公司开发的科学计算类软件。
MATLAB的主要应用领域
(1)、数值分析。 (2)、数值和符号计算。 (3)、工程与科学绘图。 (4)、控制系统的设计与方针。 (5)、数字图像处理。 (6)、数字信号处理。 (7)、通讯系统设计与仿真。 (8)、财务与金融工程。
• • • • • • • • • • • • •
>> a2=[15,21,27,93,101]; >> a1=[15;21;27;93;101]; >> a1 a1 = 15 21 27 93 101 >> a2 a2 = 15 21 27 93 101 >>
(2)等差元素向量的生成
当向量的元素过多,同 时向量各元素有等差的 规律,此时采用直接输 入法将过于繁琐。针对 该种情况 ,可以使用冒 号(:) 和linspace函数来 生成等差元素向量。
复数
MATLAB 7语言对复数的处理也是十分简便的, 在处理复数问题时,不需要进行其他任何的附加 操作。
• • • • • • • • >> a2=pi+3.14j a2 = 3.1416 + 3.1400i >> >> b=4*(1+3/sqrt(-1)) b= 4.0000 -12.0000i >>
MATLAB 7的当前目录
在命令窗口中输入cd命令,并按Enter键确 认,即显示有当前MATLAB 7工作所在目录。
• >> cd • C:\MATLAB71\work • >>
MATLAB 的数据类型
常量和变量
常量 变量
浮点数和复数
浮点数 复数
常量
MATLAB 7中的常量主要有pi、inf和eps等。
数值运算举例
加减法
• • • • • • • • • >> X=[1 4 7]; >> Y=[2 5 8]; >> Z=X-Y Z= -1 -1 -1 >> V=X+Y V= 3 9 15 >>
乘方
• • • • • • • • • >> X=[1 4 7] X= 1 4 7 >> Y=[2 5 8] Y= 2 5 8 >> Z=X.^Y Z= 1 1024 5764801
MATLAB 的主界面
菜单栏 工具栏
工作区窗口 命令窗口
命令历史窗口
简单的数学运算
最简单的计算器使用法
直接输入法
>> 3*30+3*35+4*30+4*32 ans = 443 >>
存储变量法
>> grade1=3*30 grade1 = 90 >> grade2=3*35 grade2 = 105 >> total=grade1+grade2 total = 195 >>
0.4057 0.9355 0.9169 0.4103 0.8936
0.0579 0.3529 0.8132 0.0099 0.1389
Matlab的图 形 处 理
(1)基本的绘图命令
绘制基本线性图的函数表
函 数 名 plot plot3 loglog semilogx semilogy plotyy 功能描述 在x轴和y轴都按线性比例绘制二维图 形 在 x 轴 、 y 轴和 z 轴都按线性比例绘制 三维图形 在x轴和y轴按对数比例绘制二维图形 轴按对数比例, 在x轴按对数比例,y轴按线性比例绘 制二维图形 轴按对数比例, 在y轴按对数比例,x轴按线性比例绘 制二维图形 绘制双y轴图形
(2)绘图的一般步骤
基本的绘图步骤
步 骤 典型代码
1. 准备绘图数据
x = 0:0.2:12;y1 = bessel(1,x);
2. 选择一个窗口并在窗口中给图形定位 figure(1) ,subplot(2,2,1) 3. 调用基本的绘图函数 4. 选择线型和标记特性 h = plot(x,y1,x,y2,x,y3); set(h,'LineWidth',2,{'LineStyle'},{' --';':';'-.'})
标点符号的使用
标点符号 定义 标点符号 定义 MATLAB 中,标点符号有着充分的意义,可
以用标点符号进行运算,或者标点符号 Nhomakorabea以 数组行分隔符; 小数点; 数组行分隔符;取 小数点;结构体成员 分号( ) 分号(;) 点(.) ) 消运行显示 访问 包含特定的意义。
逗号( ) 逗号(,) 冒号( ) 冒号(:) 数组列分隔符; 数组列分隔符;函 数参数分隔符 省略号( ) 省略号(…) 续行符
绘制二维曲线图
• • • •
>> x= 0:0.01:10; >> y=tan(x); >> plot(x,y) >>
(4)极坐标图形的绘制
• >> vec1=10:5:60 • vec1 = • 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 • >> vec2=linspace (10,60,11) • vec2 = • 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
(3) 向量与数的四则运算
• >> vec1=80:-9:10 • vec1 = • 80 71 62 53 44 35 26 17 • >> vec1+101 • ans = • 181 172 163 154 145 136 127 118 • >>
1100
1100
2. 数组及其运算
数组寻址和排序 数组的基本数值运算
(1) 数组寻址和排序
通过对数组下标的访问来 实现数组寻址
• >> A=rand(1,5) • A= • 0.9501 0.2311 0.6068 0.4860 0.8913 • >> • >> A(4) • ans = • 0.4860 • >> >> A(2:3) • ans = • 0.2311 0.6068
使用sort函数对数组进行 排序
• • • • • • • • • • >> X = [3 7 5 0 4 2] >> sort(X,1) ans = 0 4 2 3 7 5 >> sort(X,2) ans = 3 5 7 0 2 4
(2)数组的基本数值运算
数组的加法(减法) 数组的乘法(除法) 数组的乘方
在数组中应用较多, 在数组中应用较多, 引号(‘’) 引号(‘’) 定义字符串 如生成等差数列 等号(=) 等号( ) 感叹号( ) 感叹号(!) 赋值语句 调用操作系统运算
指定运算优先级; 指定运算优先级; 圆括号(( )) 函数参数调用;数 圆括号( ) 函数参数调用; 组索引 方括号( ) 方括号([ ]) 定义矩阵 花括号( ) 花括号({ }) 定义单元数组
特殊矩阵构造
特殊矩阵的生成举例
• >> rand(5) • ans = • 0.9501 • 0.2311 • 0.6068 • 0.4860 • 0.8913 • >>
0.7621 0.4565 0.0185 0.8214 0.4447
0.6154 0.7919 0.9218 0.7382 0.1763
向量及其运算
在命令窗口中直接输入向量 等差元素向量的生成 向量与数的四则运算 向量与向量之间的加减运算
(1)在命令窗口中直接输入向量
在MATLAB 7中,生成向量最 简单的方法就是在命令窗口中 按一定格式直接输入。 输入的格式要求是,向量元素 用“[ ]”括起来,元素之间用空 格、逗号或者分号相隔。 用空格或逗号生成行向量;用 分号生成列向量。
MATLAB 的数学运算符
需要注意的是,右除和左除的意义并不相同。 3+5=8 加法 右除为常规的除法,而左除的意义为: 3-5=-2 减法 a\b=b/a。 * 3*5=15 矩阵乘法
+ .* / ./ \ .\ ^ .^ ' .' 乘,点乘,即数组乘 点乘, 法 右除 数组右除 左除 数组左除 乘方 数组乘方 矩阵共轭转置 矩阵转置 3^5= 243 3\5= 1.6667 3/5 =0.6000 符号 功能 实例