MATLAB編程與應(yīng)用系列-第1章 MATLAB概述

本系列教程來(lái)源于出版設(shè)計(jì)《基于MATLAB編程基礎(chǔ)與典型應(yīng)用書(shū)籍》,如涉及版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系:156204968@qq.com。 出版社:人民郵電出版社啊送, 頁(yè)數(shù):525。

本系列教程目前基于MATLABR2006a欣孤,可能對(duì)于更高級(jí)版本的功能和函數(shù)有差異馋没,教程中如有問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系:156204968@qq.com

在科學(xué)研究和工程計(jì)算領(lǐng)域經(jīng)常會(huì)遇到一些非常復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題导街,利用計(jì)算器或手工計(jì)算是無(wú)法勝任的披泪,只能借助計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn),MATLAB正是解決這樣復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題的強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算軟件搬瑰。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起款票,提供了大量的內(nèi)置函數(shù),被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算泽论、控制系統(tǒng)艾少、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作翼悴。本章將對(duì)MATLAB進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述缚够,讓用戶對(duì)MATLAB有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí),為逐步深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)鹦赎。本章包括以下內(nèi)容:

  • MATLAB簡(jiǎn)介?
  • MATLAB的安裝
  • MATLAB的啟動(dòng)與退出
  • MATLAB的運(yùn)行環(huán)境
  • MATLAB的幫助系統(tǒng)
  • MATLAB R2006a的新特點(diǎn)

1.1 MATLAB簡(jiǎn)介

MATLAB的名字是由MATrix和LABoratory兩詞的前三個(gè)字母組合而成谍椅。它是一個(gè)可視化的計(jì)算程序,被廣泛地使用于各種計(jì)算機(jī)上古话。
MATLAB具有用法簡(jiǎn)單雏吭、適用范圍廣、程式結(jié)構(gòu)強(qiáng)又兼具有開(kāi)放性和延展性等特點(diǎn)陪踩。它的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面杖们。
(1)數(shù)值運(yùn)算功能強(qiáng)
在MATLAB環(huán)境中,有超過(guò)500種數(shù)學(xué)肩狂、統(tǒng)計(jì)摘完、科學(xué)及工程方面的函數(shù)可使用,函數(shù)的標(biāo)示自然傻谁,使得問(wèn)題和解答像數(shù)學(xué)式子一般簡(jiǎn)單明了孝治,讓使用者可以全力發(fā)揮在解題方面,而不是浪費(fèi)在電腦操作上审磁。
(2)先進(jìn)的資料視覺(jué)化功能
MATLAB具有強(qiáng)有力的二維荆秦、三維圖形工具。MATLAB的物件導(dǎo)向圖形架構(gòu)讓使用者可執(zhí)行視覺(jué)數(shù)據(jù)分力图,并制作高品質(zhì)的圖形步绸,完成科學(xué)性或工程性圖文并茂的文章。
(3)高階但簡(jiǎn)單的程式環(huán)境
做為一種直譯式的程式語(yǔ)言吃媒,MATLAB容許使用者在短時(shí)間內(nèi)寫(xiě)完程式瓤介,所花的時(shí)間約為用FORTRAN或C語(yǔ)言的幾分之一,而且不需要編譯及聯(lián)結(jié)即能執(zhí)行赘那,同時(shí)包含了更豐富刑桑、更易用的內(nèi)建功能。
(4)開(kāi)放及可延伸的架構(gòu)
MATLAB的大多數(shù)核心文件和工具箱文件都是開(kāi)放的募舟,容許使用者接觸大多數(shù)文件的源代碼祠斧,還可以更改現(xiàn)存函數(shù),甚至加入自己的函數(shù)使MATLAB成為使用者所需要的環(huán)境拱礁。
(5)豐富的程式工具箱
MATLAB的工具箱提供了使用者在特別應(yīng)用領(lǐng)域所需的許多函數(shù)∽练妫現(xiàn)有工具箱包括符號(hào)運(yùn)算辕漂、影像處理、統(tǒng)計(jì)分析吴超、訊號(hào)處理钉嘹、神經(jīng)網(wǎng)路、模擬分析鲸阻、控制系統(tǒng)跋涣、即時(shí)控制、系統(tǒng)確認(rèn)鸟悴、強(qiáng)建控制陈辱、弧線分析、最佳化细诸、模糊邏輯沛贪、mu分析及合成和化學(xué)計(jì)量分析等。

1.2 MATLAB的安裝

1.3 MATLAB的啟動(dòng)與退出

MATLAB 2006a的啟動(dòng)和退出揍堰,根據(jù)使用系統(tǒng)的不同有著不同的操作鹏浅。
(1)啟動(dòng)
在Windows和Macintosh系統(tǒng)中,程序通常通過(guò)雙擊圖標(biāo)而啟動(dòng)(桌面上的快捷方式或者開(kāi)始菜單中的程序)屏歹。
在UNIX系統(tǒng)中隐砸,程序是通過(guò)在命令行系統(tǒng)提示符后鍵入如下字符啟動(dòng):
matlab
當(dāng)啟動(dòng)MATLAB時(shí),如果matlabrc.mstartup.m文件存在蝙眶,則執(zhí)行這些文件季希。在這些文件中,為滿足個(gè)人需要幽纷,用戶可以給定命令以調(diào)整MATLAB式塌,在提示符>>后鍵入相關(guān)命令。
(2)退出
如果要退出MATLAB系統(tǒng)可以直接在命令窗口中輸入quit命令并回車(chē)來(lái)退出當(dāng)前系統(tǒng)友浸。
quit
另外還可以通過(guò)選擇主菜單“文件”下的“quit”選項(xiàng)或直接點(diǎn)擊MATLAB主窗口右上角的關(guān)閉按鈕來(lái)當(dāng)前系統(tǒng)峰尝。如果想要終止MATLAB正在運(yùn)行的命令或程序,可以同時(shí)按下‘CTRL’和‘c’鍵收恢。MATLAB將停止正在運(yùn)行的所有工作腾节,并且在屏幕上給出提示符扛拨,等待用戶輸入。

注意:命令應(yīng)在提示符>>后鍵入想虎,在本書(shū)后面的其他章節(jié)中凡是要求輸入命令的均是輸入提示符>>后的字符拷姿。

1.4 MATLAB的運(yùn)行環(huán)境

1.4.1MATLAB的工作界面

MATLAB提供了【File】禾酱、【Edit】涣雕、【Debug】四苇、【Desktop】、【W(wǎng)indow】和【Help】菜單。下面對(duì)【File】票编、【Edit】和【Desktop】菜單進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明褪储。

(1)File菜單欄主要負(fù)責(zé)新建M文件,圖形窗口栏妖,仿真模型和GUI設(shè)計(jì)模型乱豆,以及數(shù)據(jù)導(dǎo)入奖恰,路徑和屬性設(shè)置以及退出等功能吊趾,具體各命令的功能對(duì)照表1.1所示。
(2)【Edit】菜單如圖\所示瑟啃,【Edit】菜單的各菜單項(xiàng)與Windows的【Edit】菜單相似论泛;【Paste to Workspace】可以用來(lái)打開(kāi)數(shù)據(jù)輸入向?qū)?duì)話框“Import Wizard”,將剪貼板的數(shù)據(jù)輸入到MATLAB工作空間中蛹屿。

1.4.2 命令窗口

【例1.1】簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算
在命令窗口中輸入以下內(nèi)容:
>>A=[11 12 13;21 22 23; 31 32 33] %創(chuàng)建矩陣A
按回車(chē)屁奏,得出如下結(jié)果:
A = 11 12 13 21 22 23 31 32 33
繼續(xù)輸入指令:
>> B=A*2
按回車(chē),得出如下結(jié)果:
B = 22 24 26 42 44 46 62 64 66

注意(1)每行命令的后面如果加上“错负;”符號(hào)表示這行命令的計(jì)算結(jié)果不顯示坟瓢,否則默認(rèn)每行命令所產(chǎn)生的變量結(jié)果都顯示。
(2)MATLAB命令窗口中可以使用連續(xù)3個(gè)或3個(gè)以上的黑點(diǎn)“…”來(lái)表示續(xù)行犹撒,即表示下一行是這一行的繼續(xù)折联,但要注意,在Notebook中運(yùn)行不能使用續(xù)行號(hào)识颊,要任其自動(dòng)回繞诚镰。
(3)符號(hào)“%”表示其之后的內(nèi)容為注釋,程序?qū)⒉挥枰杂?jì)算祥款。

通過(guò)例1.1可以看出命令窗口的使用方法清笨,接下來(lái)介紹關(guān)于命令的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
(1)輸出格式的重新定義
命令窗口中數(shù)值的輸出格式根據(jù)數(shù)值類型的不同顯示不同的格式刃跛。當(dāng)需要顯示的數(shù)值為整數(shù)時(shí)抠艾,則以整數(shù)形式顯示;當(dāng)需要顯示的數(shù)值為實(shí)數(shù)時(shí)桨昙,則以小數(shù)后4位的精度近似顯示检号,即以“短(Short)”格式顯示,如果數(shù)值的有效數(shù)字超出了這一范圍绊率,則以科學(xué)計(jì)數(shù)法顯示結(jié)果谨敛。

用戶可以根據(jù)輸出數(shù)據(jù)的顯示要求來(lái)更改輸出數(shù)據(jù)的顯示格式。第一種方法是滤否,選擇【File】菜單的【Preferences】命令脸狸,在彈出的“Preferences”對(duì)話框中,選擇“Command Window”項(xiàng),并對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改炊甲,

另外一個(gè)方法是在MATLAB工作空間中執(zhí)行format命令泥彤,可以重新定義輸出格式。MATLAB提供的輸出格式有以下幾種.

指令 含義
format 默認(rèn)值卿啡,相當(dāng)于format short
format short 保證小數(shù)點(diǎn)后有四位有效數(shù)字
format long 用15位數(shù)字表示
format short e 用5位科學(xué)計(jì)數(shù)法表示
format long e 用15位科學(xué)計(jì)數(shù)法表示
format short g 從format short和format short e中選擇最佳輸出方式
format hex 用16進(jìn)制表示
format bank 用貨幣形式表示
format rat 用近似的有理數(shù)表示
format compact 顯示變量之間不加空行
format loose 顯示變量之間加空行
format + 顯示大矩陣用吟吝;正數(shù)、負(fù)數(shù)颈娜、零分別用+剑逃、-、空格表示

(2)常見(jiàn)的通用操作指令
MATLAB提供了一些基本的操作指令官辽,例如查看蛹磺、保存或刪除當(dāng)前工作空間中的變量等,熟悉和掌握這些通用的基本的操作指令同仆,對(duì)后面的學(xué)習(xí)將會(huì)提供很大的幫助萤捆。表1.4列出了一些常見(jiàn)的通用操作指令及其具體含義。

指令 含義
clc 擦去一頁(yè)命令窗口,光標(biāo)回屏幕左上角
clear 從工作空間清除所有變量
clf 清除圖形窗口內(nèi)容
who 列出當(dāng)前工作空間中的變量
whos 列出當(dāng)前工作空間中的變量及信息或用工具欄上的Workspace瀏覽器
delete <文件名> 從磁盤(pán)刪除指定文件
whech <文件名> 查找指定文件的路徑
clear all 從工作空間清除所有變量和函數(shù)
help <命令名> 查詢所列命令的幫助信息
save name 保存工作空間變量到文件name.mat
save name x y 保存工作空間變量x y到文件name.mat
load name 下載‘name’文件中的所有變量到工作空間
load name x y 下載‘name’文件中的變量x y到工作空間
diary name1.m 保存工作空間一段文本到文件name1.m
type name.m 在工作空間查看name.m文件內(nèi)容
what 列出當(dāng)前目錄下的m文件和mat文件

(3)常見(jiàn)的指令行編輯操作
常見(jiàn)的命令窗口中指令行的編輯操作方法及其具體含義見(jiàn)表1.5所示俗批。
表1.5 命令窗口中實(shí)施指令行編輯的常用操作鍵

鍵名 快捷鍵 作用
Ctrl+p 調(diào)用上一次的命令
Ctrl+n 調(diào)用下一行的命令
Ctrl+b 退后一格
Ctrl+f 前移一格
Ctrl +← Ctrl+r 向右移一個(gè)單詞
Ctrl +→ Ctrl+l 向左移一個(gè)單詞
Home Ctrl+a 光標(biāo)移到行首
End Ctrl+e 光標(biāo)移到行尾
Esc Ctrl+u 清除一行
Del Ctrl+d 清除光標(biāo)后字符
Backspace Ctrl+h 清除光標(biāo)前字符
Ctrl+k 清除光標(biāo)至行尾字
Ctrl+c 中斷程序運(yùn)行

(4)命令窗口中的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)
標(biāo)點(diǎn)符號(hào)在MATLAB中具有重要的地位俗或,在使用過(guò)程中讀者一定要注意。各標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的功能見(jiàn)表1.6所示岁忘。
表1.6 MATLAB常用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的功能

名稱 符號(hào) 功能
空格 用于輸入變量之間的分隔符以及數(shù)組行元素之間的分隔符辛慰。
逗號(hào) , 用于要顯示計(jì)算結(jié)果的命令之間的分隔符;用于輸入變量之間的分隔符臭觉;用于數(shù)組行元素之間的分隔符昆雀。
點(diǎn)號(hào) . 用于數(shù)值中的小數(shù)點(diǎn),對(duì)于矩陣向量相乘時(shí)蝠筑,表示對(duì)應(yīng)位置元素相乘狞膘。
分號(hào) ; 用于不顯示計(jì)算結(jié)果命令行的結(jié)尾;用于不顯示計(jì)算結(jié)果命令之間的分隔符什乙;用于數(shù)組元素行之間的分隔符挽封。
冒號(hào) : 用于生成一維數(shù)值數(shù)組,表示一維數(shù)組的全部元素或多維數(shù)組的某一維的全部元素臣镣。
百分號(hào) % 用于注釋的前面辅愿,在它后面的命令不需要執(zhí)行。
單引號(hào) ‘ ’ 用于括住字符串忆某。
圓括號(hào) ( ) 用于引用數(shù)組元素点待;用于函數(shù)輸入變量列表;用于確定算術(shù)運(yùn)算的先后次序弃舒。
方括號(hào) [ ] 用于構(gòu)成向量和矩陣癞埠;用于函數(shù)輸出列表状原。
花括號(hào) { } 用于構(gòu)成元胞數(shù)組。
下劃線 - 用于一個(gè)變量苗踪、函數(shù)或文件名中的連字符颠区。
續(xù)行號(hào) 用于把后面的行與該行連接以構(gòu)成一個(gè)較長(zhǎng)的命令。
“At”號(hào) @ 用于放在函數(shù)名前形成函數(shù)句柄通铲;用于放在目錄名前形成用戶對(duì)象類目錄毕莱。

注意:以上的符號(hào)一定要在英文狀態(tài)下輸入,因?yàn)镸ATLAB不能識(shí)別中文標(biāo)點(diǎn)符號(hào)颅夺。

作者:德特?cái)?shù)據(jù)
聯(lián)系方式:156204968@qq.com

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