第一章 基础准备及入门

31
（3）预定义变量 见P6表1.3-1。 每当MATLAB启动，这些变量就被产生。这些变 量都有特殊含义和用途。 建议：用户在编写指令和程序时，应尽可能不对表 1.3-1所列预定义变量名重新赋值，以免产生混淆。
例如， 要求产生一个复数变量var1，使其实部为3， 虚部为4。
i=3;
var1=3+4*i 运行结果为： var1 = 15
21
(5).MATLAB工具包
• • • • • • • • • • MATLAB主工具包 符号数学工具包 SIMULINK仿真工具包 控制系统工具包 信号处理工具包 图像处理工具包 通讯工具包 系统辨识工具包 神经网络工具包 金融工具包
22
(6)MATLAB的兼容功能 语言扩展: 可与C语言、FORTRAN语言跨平台兼容 可扩充性： MATLAB的函数大多为ASCII文件，可以直 接编辑、修改 支持多种文件: .txt .dat .gif .bmp .jpg .avi .wav .au .csv .xls .wk1
32
如何定义变量？
C语言: int var1,var2=0; char str[5]={ „c‟,‟h‟,‟I‟,‟n‟,‟a‟}; char str1=“china”; int a[3][3]={{1,2,3 },{4,5,6 },{7,8,9 }} 结论： matlab: var1=0
var2=0
2
MATLAB课程介绍
目标（in MATLAB）： 掌握数学（矩阵）运算 掌握简单编程 掌握简单的数据处理及基本图形绘制 Simulink仿真的使用
3
学习内容
一、基础准备及入门 二、符号计算 三、数值数组及向量化运算
四、数值计算
五、数据和函数的可视化
六、M文件和函数句柄
七、Simulink交互式仿真集成环境
15
二.MATLAB的安装
安装选项： Typical： 用到光盘上MATLAB的所有功能及工具包，要 求硬盘的自由空间大于3G。 Custom： 可根据需要，在“Select products to install” 栏中勾选相应的组件。对一般用户来说，完全 不必采取全部安装，而应根据需要有所选择。
8
MATLAB的应用例子
例、用简短命令计算并绘制在0x6范围内的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)
9
信号和图像处理
举例： a=imread(„winter.jpg‟); imshow(a);
2. C语言可以先定义变量，用到时再赋值，如上面var1，matlab不允许定义空值， 如str1。 3.语句后面的;不是必需的，如果没有，则定义的变量的值会显示出来，加上;则不显 示。;也可以作为同一行中多语句的分隔。 4.变量的作用域以Workspace中有无此变量为基准（函数除外），有则可用，无 则不可以用。 5.matlab不用声明数组的维数，由输入值自动判断。
27
【例2】指令的“续行输入”法 由于指令太长，或出于某种需要，输入指令 行必须多行书写时，该如何处理。 S=1-1/2+1/3-1/4+ ... 1/5-1/6+1/7-1/8 S= 0.6345 观察执行前和执行后的workspace变化。
28
Workspace是什么？
当我们在matlab软件中执行程序，或者命令行 模式下输入命令执行，执行的结果都被放置到一 个叫Workspace的空间里，应该理解为一段专门 的内存把以前执行的结果都存放起来，这样后续 的输入指令，程序都可以用前面的结果。 这是 matlab软件的特色。 当Matlab软件关闭时，这些变量也将消失！
(2)用于指令的结尾，抑制计算结果的显示 (3)用于指令间的分隔 MATLAB常用标点的功能见表1.4-2(P16)
37
（5）面向复数的计算 所有的运算都定义在复数域上，运算时直接把复 数考虑成一般的数即可。
z1=4+3*i
rl_z1=real(z1)
i_z1=imag(z1) an_jiao=angle(z1) m_fuzhi=abs(z1) z2=5-3*i
26
说明要点：
• >>是指令输入符，它是matlab给出的，自动生成的， 相当于dos光标位置提示符； • MATLAB的运算符+ - * / ^和数学符号相同，是各种 计算机程序中常见的习惯符号； • 一条指令输入结束后，必须按[Enter]键，该指令才 被执行； • 计算结果没有赋给指定变量，系统自动把结果赋给 了MATLAB的一个名为ans的默认变量。 注：系统只有一个ans变量，存在覆盖可能。
16
三.MATLAB的Desktop操作桌面简介
即MATLAB工作界面
17
四. Matlab常见功能介绍
(1).矩阵运算功能
变量 矩阵，运算 矩阵的运算
例如 C = A + B ，A,B,C都是矩阵,是 矩阵的加运算
即使一个常数，Y=5，MATLAB也看做
是一个11的矩阵
18
(2).符号运算功能 • 符号运算即用字符串进行数学分析 • 允许变量不赋值而参与运算 • 用于解代数方程、微积分、复合导数、积分、 二重积分、有理函数、微分方程、泰勒级数
在MATLAB中，解方程的方法： A=[3 1 -1;1 2 4;-1 4 5]; b=[3.6;2.1;-1.4]; x=A\b x= 1.4818 -0.4606 0.3848
7
可视化
计算结果很容易通过plot,plot3等画图的
方式表现出来。除此之外，很多工具箱 也带有自己的图形辅助界面，设计人员 几乎可以以所见即所得的方式来进行设 计。比如滤波器设计，自动控制系统设 计，图像处理。
13
• Matlab和C语言的简单比较：
Matlab是用C语言编写的，主要面向计算，绘 制计算结果图，工程计算仿真为目的，是一款应用 型的软件，不适合开发windows驱动程序，数据库 应用程序。 Matlab对数据的图形化展示效果好，在计算型 任务编程简单快捷好过C语言， Matlab编写的程序一般要有Matlab软件环境才 能执行，C等语言编写的程序可以独立执行。
25
五. Command Window运行入门
1. 最简单的计算器使用法
[12 2 (7 4)] 32 的算术运算结果。 【例1】求
（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容 >> (12+2*(7-4))/3^2 （2）在上述表达式输入完成后，按 [Enter] 键， 该指令被执行，并显示如下结果。 ans = 2
刘丽杰（liulijie@）
1
上 课 周 数: 15 周 每 周 上 课 时 数: 2 学时 总 学 时: 30 学时 时间分配 讲 课: 14 学时 实 验: 7×2 学时 考 试 及 测 试: 2 学时 5. 上机时间和地点： 时间: 双周周一下午13:30-15:10 地点: 学院机房 6. 公共邮箱：dianxinmatlab@ 密码：123456 1. 2. 3. 4.
33
（4） 运算符和表达式
见p7表1.3-2。 注意： 数组运算的“乘、除、幂”规则与相应矩 阵运算根本不同。 左斜杠或右斜杠分别表示“右除”或“左 除”运算。对标量而言，“左除”和“右除” 的作用结果相同。但对矩阵来说，“左除”和 “右除”将产生不同的结果。
34
（4）运算符和表达式 a=[1 -2 3;4 21 6; 28 8 9]; b=[1 7 6;8 13 2;14 10 3]; c=a./b; d=a/b; % d a b1 e a 1 b e=a\b; %
str='this is an example„ str1 %如果是命令行模式且没有定义则出错
a=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 ]
1. Matlab中定义变量不需要数据类型指示，在内部都采用8字节的长度存储变量（对
于符号计算，图像数据另外有长度规定），变量定义不用 int ,float等类型。
4
第一章 基础准备及入门
一. MATLAB简介
MATLAB是什么 ?
1980年，美国的Clever Moler博士 为了解决“线性代数”课程的矩阵运算问题， 编写了一套完整的计算机程序，取名 MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室。 一个高性能数值计算和可视化工程数学软件。 关键词：数值计算 可视化 工程数学
0.5000 3.0000 3.0000
35
(4) 运算符和表达式 二维数组（即矩阵）的输入方法 1 3 以A 为例 2 4 (1)一行输入法 A=[1,3;2,4] 或A=[1 3;2 4]
(2)分行输入法
A=[1,2
3,4]
36
“；”在MATLAB中的功能：
(1)数组元素的行间分隔符
5
数值计算
在数值计算方面，可以进行基本加减乘 除，微积分，方程组求解，函数拉格朗日展
开，矩阵求解，求特征值，概率分布，插值
函数等。
6
数值计算应用例子 例、用一个简单命令求解线性系统
3x1+ x2 - x3 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 对于线性系统有Ax=b -x1+4x2+5x3 = -1.4
10
工程数学
电子学、控制理论和物理学等工程和科学学科方 面的研究 经济学、化学和生物学等计算问题的所有其他领 域中的研究 动态过程仿真：实时的和非实时的 数据来源：Excel、数据库等 嵌入式的控制 神经元网络、小波分析等
虚拟现实仿真