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预备知识-Matlab 基础知识 (2).docx
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第一讲 Matlab 基础知识
本次课的目的:
熟悉上机环境;了解并掌握 Matlab 的基本操作,并掌握基本的数学运算。
1.1 Matlab 概述:
Matlab 来源于 Matrix Laboratory, 它的首创者是在数值代数领域颇具影响的
Cleve
Moler 博士(也是 Math Works的创始人之一)。Matlab 本身是一种科学计算软件,专门以矩
阵的形式处理数据。它把高性能的计算与可视化集成在一起,同时提供了大量的内置函数,
来提供了一种高级的解释型编程语言——M语言。同时针对每一类问题开发了工具包
(Toolbox), 并且大多都是开放的,这样就使得工程技术人员、科研人员在使用 Matlab 的同
时可以很容易的对其扩充,这使其更具竞争力。
Matlab 历史:1984-2010,不同的版本 不断地完善。
Matlab 优点:
• 编程简单,类似于其他语言,如 C
• 集成度更高,扩展性更好
• 数学问题数值解能力强大
• 由 Maple 内核构成的符号运算工具箱可以继承Maple 所有解析解的求解能力
• 在数学、工程领域有各种“工具箱”
• 强大的系统仿真能力,Simulink 建模,在控制界是国际首选的计算机语言
Matlab 的功能:
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三大基本功能:数值计算、符号计算、图形处理
程序设计与应用程序接口
MATLAB科学计算中的应用
在数值分析中的应用
多项式与插值、数据的曲线拟合
数值微分与数值积分
线性代数
非线性方程求根
微分方程
在最优化问题中的应用
在概率统计中的应用
在偏微分方程解法中的应用
在复变函数中的应用
数学问题的非传统解法
模糊逻辑与模糊推理
神经网络在数据拟合中的应用
遗传算法在最优化求解中的应用
„„
在建模仿真中的应用
„„
Matlab 安装: 2009a,2009b 以前的版本,安装无需激活。2009a-2010b 再安装之后需要激
活。
介绍 Matlab 操作界面
打开 Matlab 后,有几个窗口:Command Window(命令窗口); Workspace; Command History.
Command Window: 可以直接输入命令行来实现计算或作图功能。它也可以单独显
示。举个例子:在命令窗口输入
A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] %(注释符) 创建矩阵 A
输出 A =
1
4
7
2
5
8
3
6
9
(变量名,注释,空格,逗号)
输入 A*3
ans =
3
6
9
12
21
15
24
18
27
(ans 它是 answer 的缩写。同时在 Workspace 中会有两个变量:A, ans)
接下来输入 a=3.141592 回车后输出
a=3.141592
a =
3.141592000000000
输入>> format short
>> a
a =
3.1416
(format short 命令是数据显示的控制命令,表示 小数点后有 4 位有效数字,
format long, 表示 小数点 有 15 位有效数字, 类似的还有一些数据显示格式的控制指令:
format short e 表示用 5 位科学计数法表示, format long e 表示用 15 位科学计数法表示)
a = 3.1416e+000,( c =1.1111e-001,),3.141592000000000e+000,
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(2)常见的通用操作指令
Matlab 提供了一些基本的操作指令,如查看、保存或删除当前工作空间中的变量等。
clc
clear
清除 Command Window, 光标回到屏幕的左上角
清除 Workspace 中所有变量
who
列出当前 Workspace中的变量
whos
delete<文件名>
what
clear all
help
列出当前 Workspace中的变量和信息
删除磁盘中的指定文件
列出当前目录下的 m 文件和 mat 文件
清除 Workspace 中所有变量和函数
查询所列命令的帮助信息
(3)Command Window 中的标点符号
空格
逗号(,)
用于变量之间的分隔符及数组行元素之间的分隔符
用于要显示计算结果的命令之间的分隔符;用于变量之间
的分隔符及数组行元素之间的分隔符
冒号(:)
分号(;)
用于生成一维数组,还可以表示一维数组的全部元素和多
维数组某一维的全部元素。
用于不显示计算结果命令行的结尾,用于不显示计算结果
命令行之间的分隔符,用于数组元素行之间的分隔符
表示字符串
单引号(’ ’)
百分号(%)
方括号([ ])
圆括号( ( ) )
表示注释,它后面的命令不执行
用于构成向量和矩阵,用于函数输出列表
运算的先后次序,用于函数输入变量列表,引用数组元素
当前目录(current folder; Current Directory)
一般默认 “Matlab /work”, 单击“Matlab/bin/win32/matlab.exe”, 则默认为
“Matlab/bin/win32”
Worspace(工作空间浏览器窗口)
同时提供了保存(save, load 等命令)
Command History
它有很多实用的功能,如:单行或多行的复制(选中 ---copy), 单行或多行命令的运行
(Evaluate Selection), 双击某一行,执行该行命令,方向
键的使用
Matlab 的帮助系统
Matalb 提供了数目繁多的命令和函数,要把他们都记录下来,很不现实。可行的办法是先
掌握一般的、基本的内容,然后在实践中不断总结和积累,逐步掌握其他内容。而通过软件
系统本省提供的帮组系统来学习软件的使用时非常有效的方法。其次可以利用网络资源,如
Mathworks 公司的主页(http://www.mathworks.com),国内也有很多网站有丰富的信息。
帮助命令:
要了解 Matlab 最简洁的方式是在 Command Window 通过帮助命令对特定的内容进行快速
查询。 常用的命令是 help.
例如: help 回车 会出现许多内容, 如:
matlab\elfun
- Elementary math functions.
- Help commands.
- Examples and demonstrations.
- Simulink
matlab\helptools
matlab\demos
simulink\simulink
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finance\finance
finance\calendar
finance\findemos
- Financial Toolbox
- Financial Toolbox calendar functions.
- Financial Toolbox demonstration
function.
finance\ftseries
finderiv\finderiv
- Financial Toolbox Times Series Functions.
- Financial Derivatives Toolbox
help elfun 回车后就会看见 基本初等函数: 三角函数(Trigonometric. sin cos tan
cot, asin, acos, atan, acot, Exponential. exp, log, log2, log10,
pow2
- Base 2 power and scale floating point number.
- Power that will error out on complex result.
- Natural logarithm of real number.
- Square root of number greater than or equal to zero.
- Square root.
realpow
reallog
realsqrt
sqrt
nthroot
nextpow2
- Real n-th root of real numbers.
realpow(3,2)
ans =
9
输入 help demos (会出现各种例子和演示,这是很好的学习方法,缺点需要时间耐心的看
完)
基本初等运算:放在 1.2 节讲(注意它的特别之处)
1.2 Matlab 基本知识
实数的运算法则 + - * / ^; a+b, a-b, a*b, a/b, a^b(取 a,b 为具体的数计算)
abs(a)为数 a 的绝对值。
我们要学习常量的表示:数组和矩阵及其运算
数组(array)
1. 一维数组的标识、访问与赋值
一维数组本身就是一行向量。如何在 Matlab 中输入一个数组呢?(或
者表示一个数组呢)看一个例子:
例子:输入向量 (1,2, 3,4 )
在 Commad Window 窗口输入:
[1 2 3 4],然后回车得到
ans =
1
2
3
注意:数组需要用使用方括号,数组的元素用空格隔开,也可以用逗
4
号隔开上述数组也可以在如下输入:
[1,2,3,4] 回车后看 到答案是
ans =
1
2
3
4
若令 a=[1 2 3 4](这是个赋值语句,把数组[1 2 3 4]给变量 a).现在想查
询 a 的第三个元素,可如下操作,在 Command Window 中输入:
a=[1 2 3 4];a(3) 回车得到答案:
ans =
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