Matlab基础知识点

MATLAB讲义

第一章 MATLAB系统概述

1.1 MATLAB系统概述

MATLAB（MATrix LABoratory）矩阵实验室的缩写，全部用C语言编写。

特点：

（1）以复数矩阵作为基本编程单元，矩阵运算如同其它高级语言中的语言变量操作一样方便，而且矩阵无需定义即可采用。

（2）语句书写简单。

（3）语句功能强大。

（4）有丰富的图形功能。如plot,plot3语句等。

（5）提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数。目前，有20多个工具箱函数，如信号处理、图像处理、控制系统、系统识别、最优化、神经网络的模糊系统等。

（6）易扩充。

1.2 MATLAB系统组成

（1）MATLAB语言

MATLAB语言是高级的矩阵、矢量语言，具有控制流向语句、函数、数据结构、输入输出等功能。同时MATLAB又具有面向对象编程特色。MATLAB语言包括运算符和特殊字符、编程语言结构、字符串、文件输入/输出、时间和日期、数据类型和结构等部分。

（2）开发环境

MATLAB开发环境有一系列的工具和功能体，其中大部分具有图形用户界面，包括MATLAB桌面、命令窗口、命令历史窗口、帮助游览器、工作空间、文件和搜索路径等。

（3）图形处理

图形处理包括二维、三维数据可视化，图像处理、模拟、图形表示等图形命令。还包括低级的图形命令，供用户自由制作、控制图形特性之用。

（4）数学函数库

有求和、正弦、余弦等基本函数到矩阵求逆、求矩阵特征值和特征矢量等。

MATLAB数学函数库可分为基本矩阵和操作、基本数学函数、特殊化数学函数、线性矩阵函数、数学分析和付里叶变换、多项式和二重函数等。

（5）MATLAB应用程序接口（API）

MATLAB程序可以和C/C++语言及FORTRAN程序结合起来，可将以前编写的C/C++、FORTRAN语言程序移植到MATLAB中。

1.3 MATLAB的应用范围包括：

MATLAB的典型应用包括：

●数学计算

●算法开发

●建模、仿真和演算

●数据分析和可视化

●科学与工程绘图

●应用开发（包括建立图形用户界面）

以矩阵为基本对象

第二章 Matlab基础

2.1 MATLAB快速入门

（1）搜索路径

搜索路径也被看作是MATLAB的路径，其包含的文件被认为在路径上。搜索路径设置存放在文件pathdef.m中，称为当前目录，当要在MATLAB中打开一个文件时，就以当前目录为开始点。

当输入一变量value时，MATLAB的搜索路径次序：

value是否为变量

value是否为内部函数

当前目录中是否存在value.m文件

搜索路径上是否存在value.m文件

path函数可以控制MATLAB的目录搜索路径，主要使用的格式：

path 显示当前的搜索路径

p=path 把当前的搜索路径存到字符变量P中

path('newpath') 设置路径为'newpath'

path(path,'newpath') 向当前路径添加一个新目录

addpath函数向MATLAB的搜索目录中添加一个新目录。

addpath 路径名

path(path,’路径名’)：增加搜索路径

rmpath函数从MATLAB的搜索路径删除一个目录。

rmpath 路径名：删除路径

还可以利用菜单：File->setpath（路径浏览器）

what：显示出搜索路径上的文件名

what路径名：路径名中的文件名

type value：显示变量内容

edit 文件名：对m文件进行编辑

（2）工作空间（Workspace）

工作空间是一个重要而且比较抽象的概念，它是指运行MATLAB 程序或命令所生成和存储在内存中的所有变量和MATLAB提供的常量构成的集合。通过使用函数、运行M文件和装载保存的工作空间，可以向工作空间增加变量。

●save保存整个工作空间或一部分变量，使用方式：

save workspace as 文件名

或

save 文件名 [变量名]

●load恢复工作空间，使用方式：

load workspace

load 文件名

●工作空间浏览器：File->Show Workspace

●还有一组命令来管理这些变量。

who,whos：显示出工作空间中的变量列表。

clear [变量名]：清除变量

（3）MATLAB命令窗口

●输入命令和输出结果。

如输入：help [函数名]

a=6

2.2 矩阵、变量、运算和表达式

（1）矩阵的输入

A．直接输入：

注意：（1）行元素间用空格或逗号（，）隔开；

（2）行与行之间用分号（；）或回车；

（3）整个元素列表用[]括起。

直接输入的矩阵为一全局变量，一直保存在内存中。

例： a=[1 2 3;4 5 6]

a=

1 2 3

4 5 6

a=[1,2,3;4,5,6;7,8,9] ⇔ a=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

矩阵元素：可以灵活地描述矩阵元素，

●矩阵元素a[i,j] 按列存放

通过下标单独对元素赋值

例：a(1,1)=1,a(3,2)=a(1,1) 得到

a =

1

a =

1 0

0 0

0 1

即自动形成一个3行2列矩阵，对未赋值的元素充值0。

●矩阵的元素可以用任意形式的表达式

例：算术表达式

x=[-1,sqrt(5),(2+7)^4]

x =

1.0e+003 *

-0.0010 0.0022 6.5610

●大矩阵可以用小矩阵作为元素

例：a=[1 2;3 4]

b=[a a+5;a-5 zeros(size(a))]

例：A=[1,2,3;4,5,6]

A =

1 2 3

4 5 6

B=[A;7,8,9]

B =

1 2 3

4 5 6

7 8 9

●可以从矩阵中抽取某些元素构成新矩阵

C=A(1:2,:)

C =

1 2 3

4 5 6

例：a=[3,4,5;6,7,8]

b=[+2,4*5,6]

c=[sin(0.5*pi),sqrt(4),0]

d=[a;b;c]

●复数的表示

MATLAB支持复数的运算，复数的虚部用i或j表示。例：a=1+2i或a=1+2j 二者表示的结果一样。

复数可以直接运算，

例：a=3+4i;

b=5+6j

a+b

输出：ans=

8.0000+10.0000i

复数运算的一些常用函数：

①abs 返回复数的模

②angle 返回复数的相角

③conj 返回共轭复数

④imag 返回复数的实部