MATLAB的特点及其应用

第23期总第177期内蒙古科技与经济
N o.23,the 177th issue
　2008年12月
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy Dec .2008
M AT LA B 的特点及其应用
郑桂莲
(包钢教育培训中心,内蒙古包头　014010)
摘　要:介绍了MAT LAB 的语言特点和应用,进一步说明了M at lab 在许多学科领域中成为计算机辅助设计与分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。

关键词:M ATLAB;编程;图像处理
中图分类号:T P31 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2008)23—0076—011　MAT LAB 概况
M ATLAB 为准确、可靠的科学计算标准软件。

M ATLAB 是矩阵实验室(M atr ix Laboratory )之意,M AT LAB 名字由Matrix 和Laboratory 两词的前三个字母组合而成。

1984年美国的M ath w orks 公司推出M at lab,迄今为止,它已发展成为国际上最优秀的科技应用软件之一。

M AT LAB 是高层次的矩阵/数组语言.具有条件控制、函数调用、数据结构、输入输出、面向对象等程序语言特性。

利用它既可以进行小规模端程,完成算法设计和算法实验的基本任务,也可以进行大规模编程,开发复杂的应用程序,从而使得M at lab 在许多学科领域中成为计算机辅助设计与分析、算法研究和应用开发的基本工具和首选平台。

M ATLAB 的基本数据单位是矩阵。

开放性使M ATLAB 广受用户欢迎,除内部函数外,所有M ATLAB 主工具包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包。

M ATLAB 大家庭有许多成员,包括应用程序开发工具、工具箱、数据存取工具、学生产品、状态流成图、模块集、代码生成工具等。

2　MAT LAB 的特点[1]2.1　编程效率高
用M at lab 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题,M at lab 语言也可通俗地称为演算纸式科学算法语言。

由于它编写简单,所以编程效率高,易学易懂。

2.2　用户使用方便
M at lab 语言把编辑、编译、连接和执行融为一体,其调试程序手段丰富,调试速度快,需要学习时间少。

它能在同一画面上进行灵活操作快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语意错误,从而加快了用户编写、修改和调试程序的速度,可以说在编程和调试过程中它是一种比VB 还要简单的语言。

2.3　扩充能力强
高版本的M at lab 语言有丰富的库函数,在进行复杂的数学运算时可以直接调用,而且M at lab
的库函数同用户文件在形成上一样,所以用户文件也可作为M at lab 的库函数来调用。

因而,用户可以根据自己的需要方便地建立和扩充新的库函数,以便提高M at lab 使用效率和扩充它的功能。

2.4　语句简单,内涵丰富
M at1ab 语言中最基本最重要的成分是函数,其一般形式为(a,6,c …)=fun (d,e,f,…),即一个函数由函数名,输入变量d,e,f,…和输出变量a,b,c ….组成,同一函数名F,不同数目的输入变量(包括无输入变量)及不同数目的输出变量,代表着不同的含义(有点像面向对象中的多态性。

这不仅使Mat lab 的库函数功能更丰富,而大大减少了需要的磁盘空间,使得M at lab 编写的M 文件简单、短小而高效。

2.5　高效方便的矩阵和数组运算
M at lab 语言像Basic 、Fortran 和C 语言一样规定了矩阵的一系列运算符,它不需定义数组的维数,并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数,使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时,显得大为简捷、高效、方便,这是其它高级语言所不能比拟的。

2.6　方便的绘图功能
M at lab 的绘图是十分方便的,它有一系列绘图函数(命令),使用时只需调用不同的绘图函数(命令),在图上标出图题、XY 轴标注,格(栅)绘制也只需调用相应的命令,简单易行。

另外,在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复线或多重线。

3　M ATLAB 的应用
经过M ath Works 公司的不断完善,M AT LAB 已经发展成为适合多学科,多种工作平台的功能强大的大型软件。

在欧美等高校,MA TLAB 已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具;成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。

在国内,M AT LAB 正逐渐受到工程技术人员的欢迎。

在不远的将来,无论从事工程方面的哪个学科,都能在M ATLAB 里找到合适的功能。

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收稿日期:2008-07-25
作者简介:郑桂莲(1964-),女,山西应县人,现在包钢教育培训中心从事教学培训工作,职称:自动控制高级工程师。

　总第177期内蒙古科技与经济
信息采集系统的数据库共5张表,管理员表存储管理员信息、班级表存储班级信息、学生信息表存储采集到的学生的信息、信息采集表存储不同的信息采集项、
系统状态表存储系统状态信息。

图2　活动图描述系统动作与动作的关系
3　信息采集系统的设计
系统可以划分为用户登录模块、信息录入模块、信息查询模块和信息管理模块。

用户的登陆模块实现管理员登陆系统,信息录入模块实现学生进行信息录入,信息查询模块实现学生录入信息和考试结果的查询,信息管理模块实现学生信息管理、信息分类、班级管理、系统信息管理和报表生成等。

3.1　视图设计
管理员登陆页面实现管理员登陆信息管理系统管理模块;信息录入页面实现学生录入和提交信息;信息查询页面实现用户查询学生录入的信息;信息管理管理页面实现信息管理的所有功能(如图3所示)。

3.2　模型设计
模型设计也就是程序的业务逻辑设计,JAVA 程序员通常使用Java Bean 实现模型。

根据系统的各个功能设计不同的Java Bean 实现不同的功能。

在这个系统中包含操纵数据库功能、管理员信息功能、学生信息管理功能、班级管理功能、信息采集项管理和报表生成功能几个Java Bean 。

3.3　控制器设计
控制器通过继承Action 、Action Form 实现有机的协调模型和视图的运行。

针对不同的视图设计
不同的Actio n Fo rm 的子类。

Action 对象中调用业务操作,处理完毕后,由Struts 的Actio n Servlet 转向到JSP 页面,将处理结果返回给客户端。

Struts 框架通过两个配置文件web .x ml 和struts -config .x ml ,配置Struts 系统中的各个模块之间的交互,把Struts 框架中M VC 的各个部分联系起来,实现MVC
系统。

图3
4　结束语
M VC 是一种概念,Struts 是实现这种概念的一种程序设计框架,在项目开发的过程中按照这种框架的需求将项目划分,并且套用这个框架,从而达到使用M VC 模式的目的。

虽然M VC 对程序有了自己较为明确的划分,但具体项目开发的过程中,需要设计者丰富的经验,从而达到事半功倍的效果。

[参考文献]
[1]　张桂元,贾燕枫.Str uts 开发入门与项目实现
[M ].北京:人民邮电出版社,2005.
[2]　孙卫琴.精通Struts 设计与开发[M ].北京:电
子工业出版社,2005.
[3]　张海藩.软件工程[M ].北京:人民邮电出版
社,2002.(上接第76页)
M ATLAB 的特点使它获得了对应用学科(特别是边缘学科)的极强适应力,并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、教学,乃至科技文字处理不可缺少的基础软件,尤其在图像处理中。

图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的,所支持的图像处理操作有:几何操作、区域操作和块操作;线性滤波和滤波器设计;变换(DCT 变换);图像分析和增强;二值图像操作等。

在图像处理中,经常要对噪声污染的图像进行去噪声操作。

由于MAT LAB 强大的数学功能,无论使用连续或是离散方法,都是可能的。

例如,如果图像质量降低是由于附加了背景噪声图案而引起,那么只要知道了背景图案,两幅图相差就可以较好的恢复原图像,这在MAT LAB 中用两个矩阵相减就可实现。

目前,M ATLAB 已经推出了6.5的版本,并得到广泛的应用。

在许多国际一流学术刊物上,都可以看到M ATLAB 更加广泛的应用。

4　结束语
目前,MAT LAB 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具,它已经成为了一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言,有人称它为“第四代”计算机语言,其语言的功能也越来越强大。

可以预见,在科学运算、自动控制与科学绘图领域M ATLAB 语言将长期保持其独一无二的地位。

[参考文献]
[1]　飞思科技研发中心编著.M AT LAB 6.5辅助
优化计算与设计[M ].北京:电子工业出版社,2003.
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