最新天津理工大学中环信息学院ppt课件ppt课件.ppt
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1、天津理工大学中环信息学院天津理工大学中环信息学院pptppt课件课件 第第2 2章章 MATLABMATLAB语言基础语言基础主要内容:主要内容:1 1、数据结构与语句结构、数据结构与语句结构2 2、基本控制流程结构、基本控制流程结构3 3、M-M-函数设计函数设计4 4、图形可视化、图形可视化5 5、数据处理、数据处理 数据结构数据结构:在在MATLABMATLAB里共有六种数据类型,每一种里共有六种数据类型,每一种类型可以是一维、二维和多维的。类型可以是一维、二维和多维的。双精度型双精度型数值量常用数值量常用doubledouble(),(),取值范围(取值范围(-1.7-1.710103
2、083081.7101.710308308)字符串型字符串型单引号扩起来,单引号扩起来,hellohello多维数组多维数组是矩阵的拓展,用是矩阵的拓展,用 括起来。括起来。单元数组单元数组是矩阵的直接扩展,可存储是矩阵的直接扩展,可存储 任意类型的信息任意类型的信息,Ai,j,Ai,j类与对象类与对象如传递函数类,如传递函数类,tf(G)tf(G)符号变量符号变量syms asyms a可用于公式推导可用于公式推导 数据的存储与读取 数据存储:save fname A1 A2.Am其中fname为文件名,自动生成fname.mat的数据文件类型。数据读取:load fname A1 A2.A
3、m 注意:需要存储的数据A1 A2.Am之间用空格隔开,不能采用逗号隔开举例说明4、基本语句结构基本语句结构:(1 1)直接赋值语句)直接赋值语句 变量名列表变量名列表=赋值表达式赋值表达式 等号左边的变量名列表为等号左边的变量名列表为MATLABMATLAB语句的返回值,语句的返回值,若一次返回多个结果,则变量列表用若一次返回多个结果,则变量列表用 括起来,括起来,各变量间用各变量间用逗号逗号分隔;分隔;等号右边为表达式,可以是矩阵运算或函数调等号右边为表达式,可以是矩阵运算或函数调用,可以由用,可以由分号分号(;)(;)、逗号、逗号(,)(,)或回车或回车结束。结束。注意注意:语句结尾有无
4、分号的显示结果区别是什么。:语句结尾有无分号的显示结果区别是什么。如:var1=2,5,6,7,8,3运行结果:var1=2 5 6 7 8 3如果不想显示结果,在赋值语句的结尾加一个分号。var1=2,5,6,7,8,3;如果省略了赋值变量和等号,则表达式运算的结果将赋值保留变量ans。ans将存放最后一次无赋值变量语句的结果。如:2,5,6,7,8,3 运行结果:ans=2 5 6 7 8 3 基本语句结构基本语句结构:(2 2)函数调用语句)函数调用语句 返回变量列表返回变量列表=函数名(输入变量列表)函数名(输入变量列表)一般函数名应对应在一般函数名应对应在MATLABMATLAB路径
5、下的一个文件,路径下的一个文件,如,函数名如,函数名my_funmy_fun应该对应在应该对应在my_fun.mmy_fun.m文件;文件;返回变量列表和输入变量列表可以有若干变量,返回变量列表和输入变量列表可以有若干变量,变量间用变量间用“,”分隔,此外,返回变量还允许用分隔,此外,返回变量还允许用“空格空格”分隔分隔如:如:A_inv=inv(A)A_inv=inv(A)(其中(其中invinv求解逆矩阵)求解逆矩阵)u,s,v=svd(X)(u,s,v=svd(X)(其中其中svdsvd对矩阵对矩阵X X进行奇进行奇异值分解,异值分解,s s为对角矩阵,为对角矩阵,X=u*s*v)X=u
6、*s*v)5 5、矩阵的、矩阵的MATLABMATLAB表示表示:矩阵的赋值 矩阵用“”扩起来 “分号”表示换行 “,”或“空格”表示同一行元素分隔如:直接输入 A=1 2,3;4 5 6;7,8 9 冒号操作符 a=0:1:10 a=linspace(0,1,10)a=logspace(1,2,10)下标操作:矩阵下标(按列优先排列)用两个下标来表示。第i行j列的元素用A(i,j)来表示用一个下标来表示。对于矩阵按列操作,可用单下标引用A(i)。在下标的表达式中使用冒号表示矩阵的一部分。下标引用从序号1开始。矩阵行列删除B=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B(2,:)=B=1 2 3 7
7、 8 9选择特定行列B=1 2 3;4 5 6;7 8 9;B(2,:)B=4 5 6 下标操作:例:A=1 4 7 2 5 8 3 6 9 A(4)+A(8)矩阵的尺寸:为了判断矩阵的尺寸,Matlab提供了以下函数:m,n=size(A)%返回矩阵的行数m和列数n M=size(A)%在矩阵M中返回矩阵的行数、列数 len=length(A)%返回矩阵A行数和列数中的 最大值 矩阵表示练习例子:x=0.3,0.4,0.6,1.5,0.8,1.2x(3)x(1 2 5)b=16 2 3 13;5 11 10 8;9 7 6 12;4 14 15 1b(3,4)b(2 4,1 3)b(2,5,
8、8)b(2;5;8)b(b10)size(b)nrow,ncol=size(b)特殊矩阵:单位矩阵eye(n)%生成n维单位阵eye(m,n)%生成mn的单位阵eye(m,n)%生成mn的单位阵eye(size(A)%生成与A矩阵同样大 小的单位矩阵 特殊矩阵:全全1 1矩阵矩阵 ones(n)ones(m,n)ones(m,n)ones(size(A)ones(n)ones(m,n)ones(m,n)ones(size(A)全零矩阵全零矩阵zeros(n)zeros(m,n)zeros(m,n)zeros(size(A)zeros(n)zeros(m,n)zeros(m,n)zeros(si
9、ze(A)随机矩阵随机矩阵rand(n)rand(m,n)rand(m,n)rand(size(A)rand(n)rand(m,n)rand(m,n)rand(size(A)生成的随机矩阵的各个元素值在生成的随机矩阵的各个元素值在0 0和和1 1之间。之间。对角阵对角阵 diag(n)diag(n)对角阵对角阵魔术矩阵魔术矩阵 magic(n)magic(n)魔术矩阵的所有行元素和、列元素和、对角线元素和魔术矩阵的所有行元素和、列元素和、对角线元素和均相等均相等 矩阵的代数运算:转置 B=A(hermit转置,有复数的变共轭复数)加减乘 A+B A-B A*B左除 AB 即AX=B的解X=A-
10、1B右除 A/B 即XB=A的解X=AB-1(B-1A-1)翻转 fliplr(左右翻转)flipud(上下翻转)rot90(逆时针旋转90)乘方 AB(A为方阵)点运算 A.*B A./B A.B A.B A.A.*B表示矩阵A、B的相应元素之间直接进行乘法。注意:点乘运算A、B矩阵的维数相同6 6、矩阵的基本运算、矩阵的基本运算:矩阵的代数运算练习例:例:a=1 2-1j 3 4;5 6+2j 7 8,a=1 2-1j 3 4;5 6+2j 7 8,b=4 3 1;5 3 2;8 6 3;2 1 6,b=4 3 1;5 3 2;8 6 3;2 1 6,c=1 2 3 4;5 6 7 8c=
11、1 2 3 4;5 6 7 8求 a ,a.,a*b,a.*c,a/c,a./c,fliplr(a),flipud(b),rot90(c)矩阵的逻辑运算:逻辑运算&(与)|(或)(非)结果是一个0-1矩阵。当逻辑表达式的值为真时,赋值1,否则为0 逻辑函数all:当某列的元素都为真时,返回值为1,否则返回0。最终运算结果为一个0-1行向量any:当向量中至少有一个元素为真时,返回值为1,否则返回0。最终运算结果为一个0-1行向量 find:用于查找向量中的真元素的下标,返回由所有真元素下标构成的列向量。矩阵的比较运算:比较运算在MATLAB里共有六个关系运算符 大于 =大于等于 =等于 =不等
12、于关系运算符将生成一个0-1矩阵,当运算数相应元素为真时,对应位置上生成1,否则为0。知识点总结:1、全英文状态输入2、文件类型:数据文件*.mat M文件*.m 图片文件*.fig 模型文件*.mdl3、,;:()4、点运算 a=1 2 3 4b=1 2 3 4a*b=7 10 15 22 a.*b=1 4 9 16 t=1 2 3 4;s=2.t s=2 4 8 162.2 2.2 基本控制流程结构基本控制流程结构第第2 2章章1 1、顺序结构、顺序结构最简单的语句结构,逐条执行语句即可。如:a=1 2 3;4 5 6;b=2 5 8;7 2 0;s=a.*b2 2、循环结构、循环结构MA
13、TLAB中的循环语句包括for循环和while循环两种类型。for语句:基本格式为:for 循环变量=起始值:步长:终止值循环体end 步长的缺省值是1。步长可以在正实数或负实数范围内任意指定,对于正数,循环变量的值大于终止值时,循环结束;对于负数,循环变量的值小于终止值时,循环结束。(循环次数确定)while语句:基本格式为:while while 表达式表达式循环体循环体endend 其表达式是个逻辑表达式,若为真,则执行循环体其表达式是个逻辑表达式,若为真,则执行循环体的内容,执行后再判断表达式是否为真,若为假则跳的内容,执行后再判断表达式是否为真,若为假则跳出循环体,向下继续执行,否则
14、继续执行循环体。出循环体,向下继续执行,否则继续执行循环体。break:从循环体中跳出,并使循环结束(循环次数不确定)例:解题过程:1.用for语句表示:s=0;for i=1:100,s=s+i;end,s 或用while语句表示:s=0;i=1;while(i=100)s=s+i;i=i+1;end,s2.i=0;s=0;while(s1000,break;end,end,m3 3、选择结构、选择结构 开关结构开关结构表达式的值和哪种情况的值相同,就执行哪种情况中的语句,如果都不同,则执行otherwise中的语句。注意:无需像C语言那样在下一个case之前加break语句switch 表
15、达式(标量或字符串)case 值1语句1case 值2语句2case 值n语句notherwise语句owendend 2.3 2.3 M-M-函数设计函数设计第第2 2章章1 1、MATLABMATLAB程序设计基本原则程序设计基本原则 后面的内容是程序的注解,要善于运用注解使程序更具可读性。养成在主程序开头用clear指令清除变量的习惯,以消除工作空间中其他变量对程序运行的影响。但注意在子程序中不要用clear。参数值要集中放在程序的开始部分,以便维护。要充分利用MATLAB工具箱提供的指令来执行所要进行的运算,在语句运行之后输入分号使其及中间结果不在屏幕上显示,以提高执行速度。程序尽量模
16、块化,也就是采用主程序调用子程序的方法,将所有子程序合并在一起来执行全部的操作。充分利用Debugger来进行程序的调试(设置断点、单步执行、连续执行)设置好MATLAB的工作路径,以便程序运行。2 2、MATLABMATLAB程序的基本组成结构程序的基本组成结构 说明 清除命令:清除workspace中的变量和图形(clear,close)定义变量:包括全局变量的声明及参数值的设定 逐行执行命令:指MATLAB提供的运算指令或工具箱提供的专用命令.控制循环:包含for,if.else,switch,while等语句 逐行执行命令.绘图命令:将运算结果绘制出来3 3、MATLABMATLAB程
17、序类型程序类型对于简单的计算可直接在指令窗口中输入指令,但指令数多的时候,则用源程序文件即M文件设计。M M文件文件:用用MatlabMatlab语言编写的可以在语言编写的可以在MatlabMatlab环环境中运行的程序称为境中运行的程序称为M M文件。文件。M M文件以文件以.m.m为扩展名,为扩展名,M M文件分为两种:文件分为两种:M-M-脚本文件(命令文件)脚本文件(命令文件)和和M M函数文件函数文件 M-M-脚本文件:脚本文件:根据用户要求,使用Matlab语 言组成一定功能的MatlabMatlab指令集合指令集合.使用方法:在使用方法:在MATLABMATLAB的提示符的提示符
18、下键入该文件名。下键入该文件名。M-M-脚本文件运行后脚本文件运行后,所产生的变量驻留在所产生的变量驻留在MatlabMatlab工工作空间中作空间中,只要不用只要不用clearclear命令清除命令清除,(,(或关闭或关闭MatlabMatlab窗口窗口)这些变量会一直保留在这些变量会一直保留在MatlabMatlab工作工作空间中空间中.适用范围:适用于小规模运算适用范围:适用于小规模运算例例:下面语句如果以下面语句如果以.m.m为扩展名存盘为扩展名存盘,就构成就构成 M M 脚本文件脚本文件M M 脚本文件:脚本文件:num=2*1,2;num=2*1,2;den=conv(conv(1
19、,0,1,3),1,2,2);den=conv(conv(1,0,1,3),1,2,2);G1=tf(num,den);G1=tf(num,den);G=ss(G1);G=ss(G1);a,b,c,d=ssdata(G);a,b,c,d=ssdata(G);Ab=a-b*c Ab=a-b*c Bb=b Bb=b Cb=c Cb=c Db=0 Db=0 step(Ab,Bb,Cb,Db)step(Ab,Bb,Cb,Db)M M函数文件:函数文件:M M函数文件就是建立一个函数,它可以同函数文件就是建立一个函数,它可以同MatlabMatlab的基本函数一的基本函数一样加以使用。样加以使用。基本结
20、构:基本结构:function function 返回变量列表返回变量列表=函数名(输入变量列表)函数名(输入变量列表)注释说明语句段,由注释说明语句段,由%引导引导 输入、返回变量格式的检测输入、返回变量格式的检测 函数体语句函数体语句注意:注意:函数文件的第一行必须包括函数文件的第一行必须包括“functionfunction”这个这个关键字。关键字。函数文件的文件名必须和函数定义的函数名称函数文件的文件名必须和函数定义的函数名称相同相同,M M函数文件中所定义的变量是内部变量,函数文件中所定义的变量是内部变量,M M函数函数执行完后这些变量随之消失。执行完后这些变量随之消失。输入参数的定
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