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1 MATLAB语言概述


MATLAB语言基础

电子信息工程学院

MATLAB课程介绍
?定位:公共基础课 定位: 定位 ?目标:了解MATLAB,能够熟练掌 目标:了解MATLAB, 目标 MATLAB 握数学(矩阵)运算,简单编程, 握数学(矩阵)运算,简单编程, 简单的数据处理及基本图形绘制. 简单的数据处理及基本图形绘制.

/> ?教材:《精讲多练MATLAB》 教材: 精讲多练MATLAB MATLAB》 教材 西安交通大学出版社 ?特点:完全不必具备其它语言 特点: 特点 的基础, 的基础,各相关专业的同学都可 选修。 选修。

MATLAB课程安排 课程安排
?学时 学时: 学时 32学时(基于matlab6.5版本 学时(基于 版本) 学时 版本 考试2学时 考试 学时 ?考核要求:不得缺勤,实验报告必 考核要求:不得缺勤, 考核要求 须齐备。 须齐备。 ?考核方式 考试 考核方式: 考核方式 ?安排: 讲课 学时,上机 学时, 安排: 讲课16学时 上机14学时 学时, 学时, 安排

学习内容
一、MATLAB语言概述 MATLAB语言概述 二、MATLAB语言的基本使用方法 MATLAB语言的基本使用方法 三、MATLAB的数值运算 MATLAB的数值运算 四、MATLAB的符号运算 MATLAB的符号运算 五、计算结果的可视化 六、MATLAB程序设计 MATLAB程序设计 七、用户图形界面设计 八、MATLAB工具箱简介 MATLAB工具箱简介

第一章 MATLAB语言概述
一、MATLAB语言的发展
matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的 设计者的初衷是为解决“线性代 数”课程的矩阵运算问题 取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思

它将一个优秀软件的易用性与可 靠性、通用性与专业性 、一般目 的的应用与高深的科学技术应用 有机的相结合 MATLAB是一种直译式的高级 语言,比其它程序设计语言容易

MATLAB语言与其它语言的关系仿 语言与其它语言的关系仿 佛C语言与汇编语言的关系一样 语言与汇编语言的关系一样 计算机语言的发展
管理、可视化 数值运算 解析运算 智能化

标志着计算机语言向“智能化” 标志着计算机语言向“智能化”方 向发展,被称为第四代编程语言。 向发展,被称为第四代编程语言。

MATLAB已经不仅仅是一个“矩阵实 验室”了,它集科学计算、图像处理; 声音处理于一身,并提供了丰富的 Windows图形界面设计方法 MATLAB语言是功能强大的计算机高 级语言, 它以超群的风格与性能风靡 全世界, 成功地应用于各工程学科的 研究领域

MATLAB在美国已经作为大学工科学 生必修的计算机语言之一 (C, FORTRAN, ASSEMBLER, MATLAB) 近年来,MATLAB语言已在我国推广 使用,现在已应用于各学科研究部门 和许多高等院校 MATLAB语言不受计算机硬件的影响, 286以上的计算机都可以使用

二、matlab能在各领域做什么 工业研究与开发 数学教学,特别是线性代数 数值分析和科学计算方面的教学与研究 电子学、控制理论和物理学等工程和科学 学科方面的教学与研究 经济学、化学和生物学等计算问题的所有 其他领域中的教学与研究

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 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

例、用简短命令计算并绘制在0≤x≤6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)
1 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2 0 - 0 .2 - 0 .4 - 0 .6 - 0 .8 -1 0 1 2 3 4 5 6

? 阶梯图

用四种方法描述cos(x)*sin(y)图形
1 0 .5 0 - 0 .5 -1 4 2 0 -2 -4 -5 0 5

4 3 1 2 0 .5 1 0 0 -0 .5 -1 4 2 0 -2 -4 -5 0 -4 -4 -2 0 2 4 5 -1 -2 -3

50 100 150 200 250 300 350 400 450 100 200 300 400 500 600

语言的特点: 二、MATLAB语言的特点: 语言的特点
? 语言简洁紧凑,语法限制不严,程序设计 语言简洁紧凑,语法限制不严,
? ? ? ? 自由度大, 自由度大,可移植性好 运算符、 运算符、库函数丰富 图形功能强大 界面友好、 界面友好、编程效率高 扩展性强

语言的功能: 三、MATLAB语言的功能: 语言的功能
?高质量、强大的数值(矩阵)计算功能 高质量、强大的数值(矩阵) 高质量 ?强大的符号运算功能 强大的符号运算功能 ?高级与低级兼备的图形功能(计算结果的 高级与低级兼备的图形功能( 高级与低级兼备的图形功能 可视化功能) 可视化功能) ?强大的非线性动态系统建模和仿真功能 强大的非线性动态系统建模和仿真功能 ?灵活的程序接口功能 灵活的程序接口功能 ?信息量丰富的联机检索功能 信息量丰富的联机检索功能

1.矩阵运算功能
?MATLAB提供了丰富的矩阵运算处理功
能,是基于矩阵运算的处理工具。

?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1×1的矩阵

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、 泰勒级数展开等等,可求得解析符号解.

3.丰富的绘图功能与计算结果的可视化
? 具有高层绘图功能——两维、三维 绘图 ? 具有底层绘图功能——句柄绘图 ? 使用plot函数可随时将计算结果可视 化

4.图形化程序编制功能
? 动态系统进行建模、仿真和分析的 软件包 ? 用结构图编程,而不用程序编程 ? 只需拖几个方块、连几条线,即可 实现编程功能

5.丰富的MATLAB工具箱
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? MATLAB主工具箱 主工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 仿真工具箱 控制系统工具箱 信号处理工具箱 图象处理工具箱 通讯工具箱 系统辨识工具箱 神经元网络工具箱 金融工具箱

许多学科, 许多学科,在MATLAB中都有专 中都有专 用工具箱,现已有 多个工具箱 多个工具箱, 用工具箱,现已有30多个工具箱, 但MATLAB语言的扩展开发还远 语言的扩展开发还远 远没有结束,各学科的相互促进, 远没有结束,各学科的相互促进, 将使得MATLAB更加强大 更加强大 将使得

6.MATLAB的兼容功能 的兼容功能
? 可与C语言、FORTURE语言跨 可与 语言、 语言跨 语言 平台兼容 ? 用函数 用函数CMEX、FMEX实现 、 实现 ? 此功能不推荐使用

7.MATLAB的容错功能 ?非法操作时,给出提示,并不影响其 操作 1/0 Warning: Divide by zero ans = Inf

8.MATLAB的开放式可扩充结构
? matlab 所有函数都是开放的 ? 用户可按自己意愿随意更改 ? 正因为此功能,使得matlab的应用越来越 广泛

9.强大的联机检索帮助系统
? 可随时检索matlab函数 ? 可随时查询matlab函数的使用方法

三、 启动MATLAB
? 开机执行程序
c:\matlab\bin\matlab.exe

? 用鼠标双击matlab图标)

MATLAB 6.1.lnk

即可打开matlab平台,可以运行界面如下:

1 待机状态 2

5

3

4

四、MATLAB界面
的窗口界面类似, 与Windows的窗口界面类似,有菜单项 的窗口界面类似 有菜单项File、 、 Edit、Option、Windows、Help等项可以选择 、 、 、 等项可以选择 。 菜单项File,其功能如下 New 建立新文件 Open 打开已有文件 Close Command Windows关闭该子窗口 关闭该子窗口 Save Workspace As 将工作区另存为文件 等等

五、matlab 与dos兼容 的命令

1.dir 可列出指定目录下的文件和 dir— dir 子目录清单 例如: 例如: ?Dir 可显示当前目录下的所有文件 Dir ?Dir c:\matlab Dir c:\ ?Dir c:\matlab\*.m Dir c:\matlab\

2.cd—可改变当前工作目录 可改变当前工作目录
? cd _ _ —— 显示当前子目录 ? cd c:\matlab\toolbox ? cd _ . . —— 退出当前子目录到上一级目录 ? cd _\ ——回到根目录 回到根目录

3.type — 可显示指定文件的 全部内容 ? type myfile.m ? 与dos下的用法完全一样 下的用法完全一样

4.delete — 删除指定文件 ? del abc — 删除当前目录下的 文 删除当前目录下的abc文
件 ? del c:\matlab\aaa.m 注意:只可删除用户文件, 注意:只可删除用户文件,其它文件 不要轻易删除,否则系统会瘫痪 不要轻易删除,

命令使用 后会在 Command History窗 体内显示, 可以快速 访问使用 过的命令

六、matlab的数据与变量

1. 变量查询函数 变量查询函数who与whos 与 ? 作用都是列出在matlab工作 作用都是列出在 工作 空间中已经驻留的变量名清 单 ? 不同的是 不同的是whos在给出驻留变 在给出驻留变 量的同时, 量的同时,还给出他们的维 数及性质

2.永久变量 ? 在matlab工作内存中 驻留了几 工作内存中,驻留了几 工作内存中
个由系统本身在启动时定义的变 量,我们称为永久变量 ? 永久变量用 永久变量用who指令是查看不到 指令是查看不到 的,只可随时调用

? eps — 容差变量,定义为 到最近浮 容差变量,定义为1.0到最近浮
点数的距离,在 机上 机上= 点数的距离 在 pc机上 2-52 ? pi — 圆周率π的近似值 圆周率π的近似值3.1415926 ? inf或Inf — 表示正无大 定义为 表示正无大,定义为 定义为1/0 或 ? NaN — 非数,它产生于 × ∞,0/0, 非数,它产生于0× , ∞/∞ 等运算 ∞ ? i,j — 虚数单位 , ? ans — 对于未赋值运算结果,自动赋 对于未赋值运算结果, 给ans

3. what 程序查询指令
? what 按扩展名分类列出当前目录 上的文件 ? what *.m 列出当前目录中所有 列出当前目录中所有m 文件

七、文件系统与路径函数

? which 列出指定文件所在的目录
which test.m 显示 显示test.m所在的路 所在的路 径 ? path 路径函数 path 显示 显示matlab启动时设定的搜 启动时设定的搜 索路径

? path(path,’c:\mydir’) 将根目录下 的 mydir 临时纳入搜索路径 ? 可将你需要的目录永久纳入 matlab搜索路径 搜索路径 打开c:\matlab\matlabrc.m文件 文件 打开 在所有搜索路径后加上 ‘c:\mydir\;’,…

八、matlab联机帮助命令 matlab联机帮助命令 matlab ?
help 功能提供 功能提供matlab大部分主题的在线 大部分主题的在线 帮助信息 help 显示help 主题一览表 显示 help plotxyz 显示有关三维做图指令帮助 信息 help [ 显示特殊字符与符号帮助信息 help help 显示 显示help 的帮助信息

虽然help可以随时提供帮助,但必须知道 可以随时提供帮助, 虽然 可以随时提供帮助 准确的函数名称。 准确的函数名称。当不能确定函数名称 时,help就无能为力了。 就无能为力了

? Lookfor函数 它可提供通过一般的关 函数— 函数
键词, 键词,搜索出一组与之相关的命令 lookfor fourier 寻找含有傅立叶变换的相 关指令

lookfor fouri 寻找所有包含 寻找所有包含fouri的指令 的指令 和注释 如 FFT Discrete Fourier transform

help、lookfor 两个指令构成 、 了matlab语言相当完善的在 语言相当完善的在 线帮助查询系统

九、matlab的演示功能 的演示功能 ? intro 入门演示 ? demo 在线演示


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