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附录 MATLAB简介.pdf
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附录
MATLAB 简介
这里介绍 MATLAB 一些入门知识,包括 MATLAB 桌面和窗口,MATLAB
命令格式、数据格式、数据文件和变量管理, MATLAB 的数组和矩阵运算,
MATLAB 的字符串、元胞和结构等数据类型, MATLAB 的程序设计方法,
MATLAB作图方法在线帮助的使用和程序文件和目录的管理等。
表一 MATLAB的基本命令
主题词 含义 主题词 含义
format 设置数据显示格式 feval 函数求值
who 显示变量名 input 提示输入
whos 显示变量信息 disp 输出
clear 清除内存变量 tic 启动秒表
save 保存工作变量到文件 toc 时间读数(秒)
load 从文件装载变量 help 帮助
linspace 区间等分 lookfor 查找
length 获取数组长度 type 列程序清单
size 矩阵大小 which 查找文件目录
max 最大值 double 双精度
min 最小值 str2num 字符串转化为数值
sum 求和 num2str 数值转化为字符串
find 条件检索
一、MATLAB 桌面
启动 MATLAB 后,就进入 MATLAB 的桌面,图 1 为 MATLAB6.1 的默认
(Default)桌面。第一行为菜单栏,第二行为工具栏,下面是三个最常用的窗口。
右边最大的是命令窗口( Command Window),左上方前台为发行说明书窗口
(Launch pad),后台为工作空间(Workspace),左下方为命令历史(Command
History)后台为当前目录(Current Directory)。
1.窗口
(1)命令窗口
该窗口是进行 MATLAB操作最主要的窗口。窗口中“>>”为命令输入提示
符,其后输入运算命令,按回车键就可执行运算,并显示运算结果.。
1
图 1
(2)发行说明书窗口
发行说明书窗口是 MATLAB 所特有的,用来说明用户所拥有的 Mathworks
公司产品的工具包、演示以及帮助信息。
(3)工作空间
在默认桌面,位于左上方窗口前台,列出内存中 MATLAB工作空间的所有
变量的变量名、尺寸、字节数。用鼠标选中变量,击右键可以打开、保存、删除、
绘图等操作。
(4)当前目录
在默认桌面,位于左下方窗口后台,用鼠标点击可以切换到前台。该窗口列
出当前目录的程序文件(.m)和数据文件(.mat)等。用鼠标选中文件,击右键
可以进行打开、运行、删除等操作。
(5)命令历史(Command History)
该窗口列出在命令窗口执行过的 MATLAB命令行的历史记录。用鼠标选中
命令行,击右键可以进行复制、执行(Evaluate Selection)、删除等操作。
除上述窗口外,MATLAB常用窗口还有编程器窗口、图形窗口等。
二、数据和变量
1.表达式
在命令窗口作一些简单的计算,就如同使用一个功能强大的计算器,使用变
量无须预先定义类型。
2
例如,设球半径为 r=2,求球的体积
V
4
3
3
r
。
>>r=2 %表达式将 2 赋予变量 r
r= %系统返回 r 的值
2
>>v=4/3*pi*r^3 %pi 为内置常量
,乘方用^表示
v=
33.5103
几个表达式可以写在一行,用分号(;)或逗号(,)分割,用分号(;)使
该表达式运算结果不显示,而逗号(,)则显示结果。也可以将一个长表达式分
在几行上写,用三点(…)续行。
若需要修改已执行过的命令行,可以在命令历史中找到该命令行复制,再粘
贴至命令窗口修改。也可以直接使用键盘↑↓调出已执行过的命令行修改。
2.数据显示格式
MATLAB默认的数据显示格式为短格式(short):当结果为整数,就作为整
数显示;当结果是实数,以小数点后四位的长度显示。若结果的有效数字超出一
定范围,以科学计数法显示(如 3.2000e-006 表示
3.2 10
6
)。数据显示格式可使
用命令 Format 改变。例如:
>> format long;v %长格式,16 位
v =
33.51032163829112
>> format short;v %短格式
v =
33.5103
>> format rational;v %有理格式,近似分数
v =
6501/194
3.复数
MATLAB中复数可以如同实数一样,直接输入和计算。例如:
>> a=1+2i;b=5-4*i;c=a/b
c =
-0.0732 + 0.3415i
4.预定义变量
MATLAB有一些预定义变量(表 1),启动时就已赋值,可以直接使用,如
前我们使用的圆周率 pi 和虚数单位 i.
表 1 常用预定义变量
变量名 说 明
i 或 j 虚数单位
1
pi 圆周率 3.14159…
eps 浮点数识别精度 2^(-52)=
2.2204 10
16
realmin 最小正实数
2.2251 10
308
realmax 最大正实数
1.7977 10
308
inf 无穷大
3
NaN 没有意义的数
预定义变量在工作空间观察不到。如果预定义变量被用户重新赋值,则原来
的功能暂不能使用。当这些用户变量被清除(clear)或 MATLAB 重新启动后,
这些功能得以恢复。
5.用户变量
MATLAB变量名总以字母开头,以字母、数字或下划线组成,区分大小写,
有效字符长度为 63 个。如 A,a,a1,a_b 都是合法的,且 a 与 A 表示不同变量。在
Command Window 中使用的变量一旦被赋值,就会携带这个值存在于工作空间,
直到被清除或被赋予新的值。
ans 是系统一个特别的变量名。若一个表达式运算结果没有赋予任何变量,
系统自动用 ans 存放答案。例如:
>> A=5+4i;b=5-4*i;B=1;A*b %没有定义 A*b 的输出变量
ans =
41 %ans 来接受计算结果,注意这是大写 A 与
小写 b 的乘积,尽管我们可以使用工作空间来查询和清除变量,但使用下列命令
方式更快捷:
>> whos %查询 Workspace 中的变量列表
Name Size Bytes Class
A 1x1 16 double array (complex)
B 1x1 8 double array
a 1x1 16 double array (complex)
ans 1x1 8 double array
b 1x1 16 double array (complex)
c 1x1 16 double array (complex)
Grand total is 6 elements using 80 bytes
>> A %查询变量 A 的值
A =
5.0000 + 4.0000i
>> clear A %清除变量 A
>> A %再查询 A 的值,已经不存在了
??? Undefined function or variable 'A'.
>> clear %清除 Workspace 中所有变量
>> whos %Workspace中已没有任何变量了
三、数组和矩阵运算
MATLAB基本数据单元是无需指定维数的数组。数组运算是 MATLAB 最鲜
明的特点,一方面可以使得计算程序简明易读,另一方面可以提高计算速度。
1.数组的输入
最常用的数组是双精度数值数组(double array)。一维数组相当于向量,二
维数组相当于矩阵,一维数组可以视为二维数组的特例。二维数组的第一维称为
“行”,第二维称为“列”。MATLAB 数组无需预先定义维数。直接输入数组的
4
元素,用中括号([])表示一个数组,同行元素间用空格或逗号分隔,不同行间
用分号或回车分隔,例如:
>> clear;a=[1,2,3;4,5,6;7,8,9]
a =
1 2 3
4 5 6
7 8 9
或
>> a=[1 2 3 %这种方式特别适用于大型矩阵
4 5 6
7 8 9]
a =
1 2 3
4 5 6
7 8 9
对于等差数列构造的一维数组,可用冒号运算生成,也可用函数 linspace 生
成。
>> b=0:3:10 %初值:增量:终值
b =
0 3 6 9
>> b=0:10 %增量为 1 可省略
b =
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
> >b=10:-3:0 %递减
b =
10 7 4 1
>> b=linspace(0,10,4) %将区间[0,10]等分为 4-1=3 份
b =
0 3.3333 6.6667 10.0000
>> length(b) %查询 b 的长度
ans =
4
>> b(3) %查询 b 的第三个元素
ans =
6.6667
>> b([1,end]) %查询 b 的首和尾元素
ans =
0 10
二维数组元素双下标编址按通常方式,单下标编址按列排序。
>> size(a) %查询数组 a 的尺寸
ans =
3 3
>> a(3,2),a(6)
5
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