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第一章MATLAB简介

第1章MATLAB 简介

MATLAB是由MathWorks公司于1984年推出的一套科学的计算软件，分为总包和若干个工具箱。它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力，一方面可以实现数值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、信号处理等若干个领域的数学计算，另一方面可以实现二维、三维图形绘制、三维场景创建和渲染、科学计算可视化、图像处理、虚拟现实和地图制作等图形图像方面的处理。

1.1MATLAB的主要特点

该软件的特点可以归纳为以下几点。

(1)简单易学：MATLAB是一门编程语言，其语法规则与一般的结构化高级编程语言如C

语言等大同小异，而且使用方便，具有一般语言基础的用户很快就可以掌握。

(2)代码短小高效：由于MATLAB已经将数学问题的具体算法编成了现成的函数，用户

只要熟练算法的特点、使用场合、函数的调用格式和参数意义等，通过调用函数很快就可以解决问题而不必花大量的时间纠缠于具体算法的实现。

(3)计算功能非常强大：该软件具有强大的矩阵计算功能，利用一般的符号和函数就可

以对矩阵进行加、减、乘、除运算以及转置和求逆等运算，而且可以处理稀疏矩阵等特殊的矩阵，非常适合于有限元等大型数值算法的编程。此外，该软件现有的数十个工具箱，可以解决应用中的很多数学问题。

(4)强大的图形绘制和处理功能：该软件可以绘制常见的二维三维图形，如线形图、条

形图、饼图、散点图、直方图、误差条图、玫瑰花图、极坐标图等。利用有关函数，可以对三维图形进行颜色、光照、材质、纹理和透明性设置并进行交互处理。科学计算要涉及到大量数据的处理，利用图形展示数据场的特征，能显著提高数据处理的效率，提高对数据反馈信息的处理速度和能力。MATLAB提供了丰富的科学计算可视化功能，利用它，可以绘制二维三维矢量图、等值线图、三维表面图、曲面图、二维三维流线图、三维流锥图、流沙图、流带图、流管图、卷曲图和剖面图等，还可以进行动画制作。基于MATLAB句柄图形对象，结合绘图工具函数，可以根据需要用MATLAB绘制自己的图形。

(5)可扩展性：可扩展性能是该软件的一大优点，用户可以自己编写M文件，组成自己

的工具箱，方便地解决本领域内常见的计算问题。此外，利用MATLAB编译器可以生成独立的可执行程序，从而可以隐藏算法并避免依赖MATLAB。MATLAB支持DDE、OLE、ActiveX自动化和COM组件等机制，可以与同样支持该技术的应用程序接口。

利用最近推出的COM生成器和Excel生成器，可以利用给定的M文件和/或MEX文件创建COM组件和Excel插件，从而能够实现与VB、VC等程序的无缝集成。利用Web服务器，可以实现MATLAB与网络的接口。采用互操作技术，可以实现MATLAB 与.NET程序的接口。利用端口API函数，可以实现MATLAB与硬件的接口。

1.2MATLAB桌面简介

启动MATLAB时，第一件事就是查看MATLAB桌面，它有管理文件、变量和有关应用程序的几个工具组成。第一次启动MATLAB时，桌面如下图，可以根据需要改变桌面外观，包括移动、缩放和关闭工具窗口。

MATLAB桌面包括表1—1中的几种工具窗口，在默认情况下，它们中间有一些没有显示。如果喜欢命令运行方式，可以用等价的函数完成桌面工具可以完成的任务。

表1—1 MATLAB的桌面工具

1.2.1启动按钮

打开MATLAB主界面后，单击“Start”按钮，显示一个菜单。利用“Start”菜单及子菜单中的选项，可以直接打开MATLAB的有关工具。

注意：也可以通过同时按下“Alt”键和“S”键来打开“Start”菜单。

1.2.2命令窗口

命令窗口是用输入数据，运行MATLAB函数和脚本并显示结果的主要工具之一。命令窗口没有打开时，从“Desktop”菜单中选择“Command Window”选项可以打开它。

如果更喜欢简单的没有其他工具窗口的命令行界面，依次选择Desktop→Desktop Layout →Command Window Only菜单选项。“＞＞”符号是输入函数的提示符。

在提示符后面输入数据和运行函数。例如，下面的代码的创建一个3×3的矩阵A。

A=[1 2 3；4 5 6；7 8 9

输入命令行以后回车，就可得出矩阵A的值：

1 2 3

4 5 6

7 8 9

运行函数时，键入函数及其变量然后单击回车。例如，在命令行中键入magic(2)

MATLAB返回ans=

4 2

小技巧：在语句末尾添加分号，可以防止输出结果显示到屏幕上。在创建大矩阵时，这个技巧很有用；在操作系统命令前添加“！”，可以在不退出MATLAB的情况下调用工具或者其他可执行程序。例如，!dir ;可以调用DOS系统的dir命令。如果希望外部程序完成任务或退出以后返回MATLAB，在命令行末尾添加“&”字符。!dir&将输出显示在单独的窗口中或者以背景模式运行应用程序；命令窗口中有一些常用的功能键，利用它们可以使操作更简便快捷。常见的功能键如表1—2所示。

1.2.3 命令历史窗口

命令历史窗口显示命令窗口中最近输入的所有语句。

如果当前命令历史窗口没有显示，用“Desktop”菜单打开它，也可以用commandhistory 命令打开。

可以将命令历史窗口中的语句复制到命令窗口或其他窗口中。

小技巧：直接双击命令历史窗口中的语句，可以执行该语句。

1.2.3工作空间窗口

MATLAB工作空间由一系列变量组成。可以通过使用函数、运行M文件和载入已经存在的工作空间来添加变量，例如，键入

t=0:pi/4:2*pi;

y=sin(t);

工作空间会包括这两个变量y和t，每个变量有9个值。

可以用工作空间窗口显示每个变量的名称、值、数组大小和类型。用who函数可以列出当前工作空间中的所有变量，用whos函数列出变量和它们的大小及类型等信息。

who

Name Size Bytes Class

t 1x9 72 double array

y 1x9 72 double array

Grand total is 18 elements using 144 bytes

用exist函数查看指定变量是否在工作空间中，例如,

exist t

ans=

返回值为1，说明工作空间中存在变量t。

退出MATLAB时，工作空间中的内容随之清除。可以将当前工作空间中的部分或全部变量保存到一个MAT文件中，它是一种二进制文件，扩展名为.mat扩展名。然后可以在以后使用它时载入它。

1.4 本章小结

本章介绍了MATLAB的基本特点和编程环境。MATLAB是目前最成功的科学计算软件之一，其强大的计算、绘图功能，课编程特性以及开放的设计理念是它取得成功的主要原因。本章介绍了MATLAB界面上的主要窗口，以及可以提供帮助的主要工具。

第一章基本MATLAB基本命令

MATLAB学习指南第1章．基本MATLAB指令 1.1.基本数量运算首先，我们来谈一谈怎样向程序中添加注释（例如此行）。注释就是我们向程序中添加的文字，用来解释我们在做什么。所以，如果我们或其他人以后读到此代码，就能很容易地理解代码在执行什么指令。在一个MATLAB文件中，如果百分号%出现在一行文字中，百分号后面的所有文字都是注释，而不是MATLAB想要进行解释的指令。首先，我们向屏幕输入信息，告诉计算机我们开始运行1.1节。指令disp('字符串')在屏幕上展示了文本字符串。接下来，我们令一个变量等于1。如果x没有被声明，这一指令先为变量x在内存中分配一个空间，然后又将x的值1存储在所分配的空间中。同时，这一指令会将"x = 1"显示在屏幕上。通常，我们不希望像这样的输出结果把屏幕弄得杂乱，所以我们在指令的最后加上一个分号就可以使指令变得“不可见”。例如，我们使用下列指令把x的值“不可见地”变为2，然后将结果显示在屏幕上。x=2；x的值发生了改变，但是却没有显示在屏幕上 disp('我们已经改变了x的值')；然后，通过输入“x”，不带分号，我们显示x的值。现在，我们来看如何声明其它变量。 y=2*x; 对y的值进行初始化，使其等于x的值的2倍。 x=x+1;使x的值增加1。 z=2*x; 声明了另一变量z。因为在声明变量z时x的值已经发生了变化，所以z不等于y。接下来，我们想看存储在内存中的变量的列表。我们使用指令“who”来实现。通过使用“whos”我们能得到更多的信息我们也可使用这些指令来得到有关仅有的某些变量的信息。

我们想要去掉变量“差”。使用指令“clear”来实现。接下来，我们想要去掉变量x和y。我们再次使用指令“clear”。一般来说，好的程序设计模式都要求每行只编写一个指令；但是，MATLAB却允许将多个指令放在一行。更普遍的情况是，由于语句结构的长度使得我们希望一个指令能够分成多行。这可通过使用3个点来实现。最后，当使用指令“clear all”时，我们可一次去掉所有变量。 1.2.基本向量运算声明一个变量最简单的，但不值得推荐的方法就是逐一输入其分量。 x显示x的值一般来说，最好一下子声明一个变量，因为这样的话MATLAB从一开始就知道它需要分配多少内存。对于大型向量，这会更加有效。 y=[1 4 6] 与上述代码作用相同。注意到这次声明了一个行向量。为得到一个列向量，我们或者使用转置（复合x的伴随矩阵）算符xT=x’;把实行向量x进行转置，或从一开始就将其变成列向量。为了看到行向量和列向量在大小上的不同，使用指令“size”便可返回向量或矩阵的大小。

第一章MATLAB基础知识

第一章MATLAB基础知识 1.1 MATLAB开发环境 1.MATLAB操作桌面 MATLAB4.0以上版本都是在Windows以上环境支持下操作与运行的，因此，这里必须假定读者对Windows有一定的了解和掌握。本书以Windows98环境，MATLAB6.5版本为例介绍。书中绝大多数例子在MA TLAB5.3版本中亦能使用. 要想进入MATLAB系统，方法有二：（1）在Windows98的桌面上双击MATLAB快捷图标。（2）单击Windows98的“开始”按钮，再依次单击：程序/MA TLAB/MA TLAB6.5；图1-1 MATLAB6.5除保留了传统的命令窗口外，还增加了启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口、当前路径窗口等窗口，与新的M文件编辑器和新的在线帮助浏览器等共同构成了MA TLAB6.5的开发环境。 MATLAB的开发环境是MATLAB语言的基础和核心部分，MATLAB语言的全部功能都是在MA TLAB的开发环境中实现的，MA TLAB的仿真工具Simulink、MATLAB

的工具箱等其他附加功能的实现也必须使用MATLAB开发环境，因此，掌握MATLAB 的开发环境是掌握MATLAB语言的关键。启动MA TLAB后，将显示包括命令窗口、启动平台窗口、工作空间窗口、命令历史窗口和当前路径窗口等5个窗口和主菜单组成的操作桌面（图1-1）。本节对操作桌面的各个窗口作简要介绍，部分窗口的功能和使用将在以后的章节中详细介绍。操作桌面缺省状态下显示3个窗口，当前路径和工作空间窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方的箭头或窗口标签来切换，命令历史窗口和当前目录窗口在同一位置显示，可以通过该窗口下方窗口标签来切换。每个窗可以脱离操作桌面独立出来。也可以通过菜单View来选择显示哪些窗口。 MATLAB还设定了几种特定的窗口布局方式，在View菜单的Desktop Layout选项中，给定了6种布局方式： Default（缺省方式） Command Window Only（只显示命命令窗口方式） Simple（简单方式，只有命令历史窗口和命令窗口） Short History（低命令历史窗口方式） Tall History（高命令历史窗口方式） Five Panel（5个窗口平铺方式） 2.MATLAB的通用参数设置 MATLAB的通用参数和各功能窗口的参数可以通过主菜单中的file/Preferences项设置，这里先介绍通用参数的设置。在主菜单中选择Preferences项，打开Preferences窗口（图1-2），缺省状态为通用参数设置，其选项包括： Display（显示选择）Show tooltips（显示相关信息），当单选框选择后，鼠标放在工具栏的快捷按钮上时显示相关信息。 Toolbox caching（工具箱缓冲区）对于远程使用MATLAB的用户，应选择单选框Enable Toolbox caching（打开工具箱缓冲区），建立一个高速缓冲区，以提高使用速度，对单机用户该选项作用不大。 Figure window printing（图形窗口打印）有3个选项，分别为Use printer default（按打印机缺省设置输出）、Always send as black and white（按黑白图形输出）和Always send as color（按彩色图形输出）。

MATLAB快速入门第一章

。下面将对菜单进行介绍。图1-8 1.3.1 M文件 M文件有两种类型：文本M文件和函数M文件。（一）文本M文件一个比较复杂的程序常常要作反复的调试，这时你不妨建立一个文本文件并把它储存起来，可以随时调用进行计算。建立文本文件可以在File菜单中选择New，再选择M-file，这时MATLAB将打开一个文本编辑窗口，在这里输入命令和数据。储存时文件名遵循MA TLAB变量命名的原则，但必须以m 为扩展名，其一般形式为 < M文件名>.m 如juzhen.m, pp.m等。值得注意的是，文本M文件中的变量都是全局变量，在执行过程中, 文本M 文件中的命令可以使用目前工作区中的变量，它所产生的变量也将成为工作区的一部分。例如我们把下面的程序保存为名为budijifen1.m的文本M文件：function budijifen1 x=-4*pi:0.014*pi;a=1; for C=-3:3 y =1/2*(-sin(a*x)+a*x)/a+C plot(x,y) hold on end grid hold off xlabel('自变量 X') ylabel('因变量 Y') title('不定积分的积分曲线族') legend('不定积分的积分曲线族') 然后在MA TLAB工作窗口中输入文件名：

>> budijifen1 运行后屏幕显示计算结果(略)和图形(见图1-9)。再如，将下面的一个生成矩阵的程序保存为名为juzhen.m 的文本M 文件： for i=1:k for j=1:n b(i,j)=7/(2*i+3*j-6); end end a=rats(b) 然后在MA TLAB 工作窗口中输入： >> k=3;n=4; juzhen,b 图1-9 名为budijifen1.m 的文本M 文件的图形运行后屏幕显示运行结果如下： a = -7 7/2 7/5 7/8 7 7/4 1 7/10 7/3 7/6 7/9 7/12 b = -7.0000e+000 3.5000e+000 1.4000e+000 8.7500e-001 7.0000e+000 1.7500e+000 1.0000e+000 7.0000e-001 2.3333e+000 1.1667e+000 7.7778e-001 5.8333e-001 （二）函数M 文件函数M 文件是另一类M 文件，我们可以根据需要建立自己的函数文件，它们能够像库函数一样方便地调用，从而极大地扩展MA TLAB 的能力。如果对于一类特殊的问题，建立起许多函数M 文件，就能最终形成独立的工具箱。函数M 文件的第一行有特殊的要求，其形式必须为 function <因变量>= <函数名>（<自变量>）其他各行为从自变量计算因变量的语句，并最终将结果赋予因变量。而这个M 文件的文件名必须是<函数名>.m 。下面给出函数文件的一个简单例子。如果我们要在某个程序中要调用函数π= 21y e 22x -，就必须建立并保存下面的名为fun.m 的函数M 文件。 function y = fun(x)

第一章 MATLAB 的基础简介

第一章 MATLAB 基础简介三．MATLAB 的系统开发环境(System Developing Environment) 1．操作桌面(Operating Desktop) （1）桌面布局：6个窗口（图示、操作演示） *命令窗口（Commend Window） *工作空间窗口（Workspace） *当前目录浏览器（Current Directory ） *命令历史窗口（Commend History ） *启动平台（Launch Pad）6.x版 *帮助窗口（Help） *M文件优化器（Profiler） Profiler for Improving Performance：One way to improve the performance of your M-files is using profiling tools. MATLAB provides the M-file Profiler, a graphical user interface that is based on the results returned by the profile function. Use the Profiler to help you determine where you can modify your code to make performance improvements. 窗口的切换、放大与关闭。(switching, Amplification, tun-off) 7.0版Desktop菜单中的desktop layout菜单中提供的4种可选布局： *Default *Command Window Only * History and Command Window *All Tabbed （2）．菜单和工具栏；(Menu and toolbar)操作桌面上有6个菜单和带有10个快捷按钮的工具栏组，（图示、操作演示）（3）．改变桌面设置：(Setting) File 菜单中Preference对话框中设置（图示、操作演示） 2. 命令窗口：(Command window)MATLAB的主要交互窗口。

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