电子教案与课件：化学信息学 第八课
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— 常用软件（一）
1
化学软件-概述
化学软件是当前化学工作者日常工作 的基本工具，国外的计算机信息产业 之所以发达，其中很重要的一个原因 就是软件非常规范和丰富，特别是专 业应用软件，计算机只有做到 “有用 ”，才真正体现到它的价值。
2
化学软件常用分类一
物理化学软件
分析化学软件 其他化学软件
有机化学软件 化学教育软件
6
Matlab
MATLAB (Matrix Laboratory)是一款商 业软件，主要应用于算法开发、数据 可视化、数据分析以及数值计算的高 级技术计算语言和交互式的环境 （)。
7
Matlab的特点
（1）友好的工作平台和编程环境 （2）强大的科学计算机数据处理能力 （3）出色的图形处理功能 （4）应用广泛的模块集合工具箱 （5）实用的程序接口和发布平台
无机化学软件
生物化学软件
化学软件 3
化学软件常用分类二
分子模拟软件
化学编排软件 谱图库软件
化学计算软件 画图作图软件
仪器分析软件
化学学习软件
化学软件 4
化学软件常用分类三
结构化学
LIMS 化学信息学 生物信息学
通用软件 量化计算软件 分子模拟软件
化学软件 5
语言软件和依托算法的化学计算软件
➢ Matlab ➢ R语言
22
While循环语句
20
If语句
If expression
statements
end 其中expression为设定的执行条件，当满足条件时程 序将执行statements语句。另外也可采用if…else…结 构进行多条判断：
If expression 1
statement 1
elseif expression 2
statement 2
矩阵数据输入
在MATLAB的工具菜单栏中的“导入数据” 选项可从Excel文件中读入数据，如图9-4所示，
图9-4 在MATLAB文件管理区中使用“导入数据”菜单功能 18
矩阵数据输入
图9-5数据导入向导
图9-6 数据导入结果
19
MATLAB中的流控制
MATLAB软件中提供了if、if…else…以 及switch…case…三种常用的条件控制 语句；提供了while和for两种常用的循 环控制语句。
矩阵数据输入
d)从Excel文件中读入数据 用户还可以先将数据存入Excel表格中，再 通过MATLAB提供的数据导入功能直接从 Excel中导入矩阵数据。
16
矩阵数据输入
【例9-7】从Excel文件中导入数据矩阵 首先将数据存入名为data.xls的Excel文件中，如 图9-3所示，
图9-3 在名为data.xls的文件中存入矩阵数据
end
21
Switch…case语句
Switch expression case case 1,
statement 1 case case 2,
statement 2 otherwise
statement 3 end
a) 当程序遇到判断条 件expression时会做 出选择，当结果为c ase 1时将执行statem ent 1语句；当结果 为case 2时将执行sta tement 2语句；当结 果为其他时将执行st atement 3语句。
Hale Waihona Puke eye(n)产生n行×n列的单位阵
rand(m, n) 产生m行×n列，数值范围为[0, 1]的均匀随机数矩阵
randn(m, n) 产生m行×n列，满足正态分布的随机矩阵
magic(n)
产生n行×n列的魔方阵
diag(v)
产生以向量v为对角元素的对角阵
linspace(a, b, n)生成 n 个元素的向量，它们在区间 [a, b] 间线形分布15
8
Matlab
图9-1显示了MATLAB运行的主界面，在主界面 运行环境中输入helpdesk、doc和helpwin均可得 到MATLAB软件的相关帮助信息
图9-1 Matlab R2016b版工作界面
9
Matlab版本及帮助信息
图9-2 MATLAB软件帮助信息列表
10
变量控制及基本操作符
隔，不同行的元素以分号分隔。
13
矩阵数据输入
b)使用范围运算符 一般格式为：A = Start：step：End。其中St art为向量的起始值，step为步长（如设定的 step值为1时可以省略），End为向量的终 止值。通过该命令可生成等差数列。
【例9-4】生成向量 B 1 1.5 2 2.5 3
a)Clear – 清除工作区中的所有变量，使用Clear variable清除指定名称的变量。 b)Clc – 清除当前命令窗口显示的所有内容。 c)Disp(variable) – 显示指定名称的变量内容。 d)Save Filename – 将工作区中的所有变量存入 文件中，使用Save variable Filename将指定名称 的变量存入文件中。 e)Load Filename – 将文件中的所有变量读入MA TLAB工作区中，使用Load variable Filename将
范围 ： 建立数
组 [] 字符 ‘’
索引 ()
数组转 置
'
12
矩阵数据输入
a)直接输入法
1 2 3 4
【例9-2】输入矩阵
B 2
4
6
8
1 3 5 7
7 8 9 10
直接输入：B = [1, 2, 3, 4; 2, 4, 6, 8; 1, 3, 5, 7;
7, 8, 9, 10]。
注意，矩阵中同一行的元素一般以逗号分
直接输入：B = 1：0.5：3
14
矩阵数据输入
c)使用函数生成特殊矩阵
除了手工输入数据外，用户还可以使用MA
TLAB提供的函数方便地生成相应的特殊矩
阵，函数名称与相关说明参见表9-3。
表9-3 特殊矩阵生成函数
函数名称
函数简介
zeros(m, n) 产生m行×n列，所有元素为0的矩阵
ones(m, n) 产生m行×n列，所有元素为1的矩阵
指定名称的变量读入MATLAB工作区中。
11
变量控制及基本操作符
表9-2 MATLAB中常用的运算符
基本运算符 加+ 减乘* 除/ 乘方 ^ 开方 sqrt()
矩阵运算符
乘
*
点乘 .*
除
/
点除 ./
关系运算符
大于 > 小于 < 大于等 于 >= 小于等 于 <= 等于 == 不等于 ~=
特殊运算符
1
化学软件-概述
化学软件是当前化学工作者日常工作 的基本工具，国外的计算机信息产业 之所以发达，其中很重要的一个原因 就是软件非常规范和丰富，特别是专 业应用软件，计算机只有做到 “有用 ”，才真正体现到它的价值。
2
化学软件常用分类一
物理化学软件
分析化学软件 其他化学软件
有机化学软件 化学教育软件
6
Matlab
MATLAB (Matrix Laboratory)是一款商 业软件，主要应用于算法开发、数据 可视化、数据分析以及数值计算的高 级技术计算语言和交互式的环境 （)。
7
Matlab的特点
（1）友好的工作平台和编程环境 （2）强大的科学计算机数据处理能力 （3）出色的图形处理功能 （4）应用广泛的模块集合工具箱 （5）实用的程序接口和发布平台
无机化学软件
生物化学软件
化学软件 3
化学软件常用分类二
分子模拟软件
化学编排软件 谱图库软件
化学计算软件 画图作图软件
仪器分析软件
化学学习软件
化学软件 4
化学软件常用分类三
结构化学
LIMS 化学信息学 生物信息学
通用软件 量化计算软件 分子模拟软件
化学软件 5
语言软件和依托算法的化学计算软件
➢ Matlab ➢ R语言
22
While循环语句
20
If语句
If expression
statements
end 其中expression为设定的执行条件，当满足条件时程 序将执行statements语句。另外也可采用if…else…结 构进行多条判断：
If expression 1
statement 1
elseif expression 2
statement 2
矩阵数据输入
在MATLAB的工具菜单栏中的“导入数据” 选项可从Excel文件中读入数据，如图9-4所示，
图9-4 在MATLAB文件管理区中使用“导入数据”菜单功能 18
矩阵数据输入
图9-5数据导入向导
图9-6 数据导入结果
19
MATLAB中的流控制
MATLAB软件中提供了if、if…else…以 及switch…case…三种常用的条件控制 语句；提供了while和for两种常用的循 环控制语句。
矩阵数据输入
d)从Excel文件中读入数据 用户还可以先将数据存入Excel表格中，再 通过MATLAB提供的数据导入功能直接从 Excel中导入矩阵数据。
16
矩阵数据输入
【例9-7】从Excel文件中导入数据矩阵 首先将数据存入名为data.xls的Excel文件中，如 图9-3所示，
图9-3 在名为data.xls的文件中存入矩阵数据
end
21
Switch…case语句
Switch expression case case 1,
statement 1 case case 2,
statement 2 otherwise
statement 3 end
a) 当程序遇到判断条 件expression时会做 出选择，当结果为c ase 1时将执行statem ent 1语句；当结果 为case 2时将执行sta tement 2语句；当结 果为其他时将执行st atement 3语句。
Hale Waihona Puke eye(n)产生n行×n列的单位阵
rand(m, n) 产生m行×n列，数值范围为[0, 1]的均匀随机数矩阵
randn(m, n) 产生m行×n列，满足正态分布的随机矩阵
magic(n)
产生n行×n列的魔方阵
diag(v)
产生以向量v为对角元素的对角阵
linspace(a, b, n)生成 n 个元素的向量，它们在区间 [a, b] 间线形分布15
8
Matlab
图9-1显示了MATLAB运行的主界面，在主界面 运行环境中输入helpdesk、doc和helpwin均可得 到MATLAB软件的相关帮助信息
图9-1 Matlab R2016b版工作界面
9
Matlab版本及帮助信息
图9-2 MATLAB软件帮助信息列表
10
变量控制及基本操作符
隔，不同行的元素以分号分隔。
13
矩阵数据输入
b)使用范围运算符 一般格式为：A = Start：step：End。其中St art为向量的起始值，step为步长（如设定的 step值为1时可以省略），End为向量的终 止值。通过该命令可生成等差数列。
【例9-4】生成向量 B 1 1.5 2 2.5 3
a)Clear – 清除工作区中的所有变量，使用Clear variable清除指定名称的变量。 b)Clc – 清除当前命令窗口显示的所有内容。 c)Disp(variable) – 显示指定名称的变量内容。 d)Save Filename – 将工作区中的所有变量存入 文件中，使用Save variable Filename将指定名称 的变量存入文件中。 e)Load Filename – 将文件中的所有变量读入MA TLAB工作区中，使用Load variable Filename将
范围 ： 建立数
组 [] 字符 ‘’
索引 ()
数组转 置
'
12
矩阵数据输入
a)直接输入法
1 2 3 4
【例9-2】输入矩阵
B 2
4
6
8
1 3 5 7
7 8 9 10
直接输入：B = [1, 2, 3, 4; 2, 4, 6, 8; 1, 3, 5, 7;
7, 8, 9, 10]。
注意，矩阵中同一行的元素一般以逗号分
直接输入：B = 1：0.5：3
14
矩阵数据输入
c)使用函数生成特殊矩阵
除了手工输入数据外，用户还可以使用MA
TLAB提供的函数方便地生成相应的特殊矩
阵，函数名称与相关说明参见表9-3。
表9-3 特殊矩阵生成函数
函数名称
函数简介
zeros(m, n) 产生m行×n列，所有元素为0的矩阵
ones(m, n) 产生m行×n列，所有元素为1的矩阵
指定名称的变量读入MATLAB工作区中。
11
变量控制及基本操作符
表9-2 MATLAB中常用的运算符
基本运算符 加+ 减乘* 除/ 乘方 ^ 开方 sqrt()
矩阵运算符
乘
*
点乘 .*
除
/
点除 ./
关系运算符
大于 > 小于 < 大于等 于 >= 小于等 于 <= 等于 == 不等于 ~=
特殊运算符