MATLAB编程基础第1讲--基础介绍与变量.ppt

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1、MATLAB编程基础编程基础之MATLAB基础介绍与变量梁丙臣1一、MATLAB的发展历程 oMATLAB MATrix LABoratory o20世纪七十年代后期：时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler教授用FORTRAN设计了一组程序接口，此即萌芽状态的MATLAB。o1984年成立了MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值计算能力外，还新增了数据图视功能。o进入20世纪九十年代的时候，MATLAB已经成为国际控制界公认的标准计算软件。2主要版本o1993年推出MATLAB4.0版本（1）推出

2、了SIMULINK。这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析集成环境。（2）开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了MATLAB进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路。（3）推出了符号计算工具包。（4）Notebook 实现了MATLAB与Word的无缝连接。其升级版本MATLAB4.2c应用较广泛。o1997年，MATLAB5.0版问世，紧接着是5.1、5.2，以及和1999年春的5.3版，真正32位运算，功能强大，数值计算加快，拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。其中MATLAB5.3应用最广泛。o20

3、01年推出了MATLAB6.0，直到现在广泛使用的MATLAB 6.5，其界面有较大的改观，计算速度有了比较大的改善，增加了与Java的接口。3二、MATLAB语言编程介绍介绍oMATLAB中各种命令可以完成许多单一的任务，对于某些较为复杂命令可以完成许多单一的任务，对于某些较为复杂的问题，的问题，仅靠现有的命令或函数来解决，往往是难以达到目的仅靠现有的命令或函数来解决，往往是难以达到目的。为。为此，要运用此，要运用MATLAB编程语言编制程序，形成编程语言编制程序，形成M-文件文件。o程序是使计算机完成各项运算的命令集，运行一个编制好的程序，程序是使计算机完成各项运算的命令集，运行一个编制好

4、的程序，计算机会从第一条命令行开始，一行接一行地执行相应的命令，直计算机会从第一条命令行开始，一行接一行地执行相应的命令，直到终止。到终止。o程序一般包含：程序一般包含：数据输入，数据处理和结果输出三部分数据输入，数据处理和结果输出三部分，其中数据，其中数据处理是核心。程序编写调试完成后，需要存盘，形成永久性文件，处理是核心。程序编写调试完成后，需要存盘，形成永久性文件，可以随时对它进行调用或修改。可以随时对它进行调用或修改。文件文件 名以字母开头，但不能用专用变量名，如名以字母开头，但不能用专用变量名，如pi等等。oMATLAB中每一个命令命令都是一个都是一个M-文件文件。4MATLAB命令

5、命令简单介绍简单介绍 oMATLAB是是建立在向量、数组和矩阵基础上建立在向量、数组和矩阵基础上的一种的一种分析和仿真工具软件包，包含各种能够进行常规运算分析和仿真工具软件包，包含各种能够进行常规运算的的“工具箱工具箱”，如常用的矩阵代数运算、数组运算、，如常用的矩阵代数运算、数组运算、方程求根、优化计算及函数求导积分符号运算等；同方程求根、优化计算及函数求导积分符号运算等；同时还提供了编程计算的编程特性，通过编程可以解决时还提供了编程计算的编程特性，通过编程可以解决一些复杂的工程问题；也可绘制二维、三维图形，输一些复杂的工程问题；也可绘制二维、三维图形，输出结果可视化。目前，已成为工程领域中

6、较常用的软出结果可视化。目前，已成为工程领域中较常用的软件工具包之一。件工具包之一。5MATLAB应用与网上资源o工具箱 信号处理、神经网络、鲁棒控制、系统辨识、控制系统、图形处理、模糊逻辑、小波分析、金融管理、概率统计、非线性控制等。o网络资源 6MATLAB安装o软件要求 Windows:Linux:Adobe acrobat reader7MATLAB命令窗口o计算机安装好MATLAB之后，双击MATLAB图标，就可以进入命令窗口，此时意味着系统处于准备接受命令的状态，可以在命令窗口中直接输入命令语句。8MATLAB程序执行方式o立即执行 3.5*6.2ans=21.7000 exp(j

7、*3*pi/4)ans=-0.7071+0.7071i 9MATLAB程序执行方式o立即执行x=-2*pi:0.1:2*pi y=sin(x)plot(x,y,r-d)10o通用命令 cd 显示或改变工作目录 hold 图形保持开关 dir 显示目录下的文件disp 显示变量或文字内容 type 显示文件内容path 显示搜索目录 clear 清理内存变量save 保存内存变量到指定文件 clf 清除图形窗口load 加载指定文件的变量 pack 收集内存碎片diary 日志文件 clc 清除工作窗quit 退出MATLAB echo 工作窗信息显示开关！调用dos命令11oclear xo%

8、清除变量x，如果指令为clear x*，则为清除所有以x首字符的变量owhooclearo%清除所有的变量12命令行键盘技巧o命令行键盘技巧 调用上一行home 光标置于当前行开头 调用下一行end 光标置于当前行末尾 光标左移一个字符esc 清除当前输入行 光标右移一个字符del 删除光标处的字符 Ctrl 光标左移一个单词backspace 删除光标前的字符 Ctrl 光标右移一个单词altbackspace 恢复上一次的删除 CtrlC终止正在运行的程序（运行内部函数和MEX文件除外）13oy1=sqrt(10)*sin(0.6*pi)/(2+sqrt(7)o%用“”调回上面输入的指令o

9、y2=sqrt(10)*cos(0.6*pi)/(2+sqrt(7)14o标点 ：具有多种应用功能.小数点及域访问符 ；区分行，取消运行显示等 续行符 ，区分列，函数参数分隔符%注释标记 ()指定运算先后次序!调用操作系统运算 矩阵定义标志 赋值标记 用于构成单元数组 字符串标示符15MATLAB搜索路径oMATLAB的一切操作都是在其搜索路径中进行的，如果调用的函数在搜索路径之外，系统将认为该函数不存在。o路径设置方法l1、通过对话框设置 在MATLAB主窗口菜单中【file】【set Path】选项。l2、path命令16MATLAB帮助oMATLAB Help 完善的HTML格式联机帮助

10、系统，非常全面。使用方法：1.从help菜单中选取；2.在命令窗口中执行helpdesk或doc。oPDF文档 用Adobe acrobat reader阅读。17oLookfor 根据用户提供的关键字搜索相关的函数。?lookfor diffSETDIFF Set difference.DIFF Difference and approximate derivative.POLYDER Differentiate polynomial.ODE113 Solve non-stiff differential equations,variable order method.ODE15S Solv

11、e stiff differential equations,variable order method.ODE23 Solve non-stiff differential equations,low order method.ODE23S Solve stiff differential equations,low order method.18o帮助机理lHelp命令显示相应M文件的注释区lLookfor命令搜索路径中每个M文件的第一行，扫描是否包含所要查询的字符串。?help exa1 This is an example.19ohelp eyeo%显示eye函数帮助信息o olook

12、for inverseo%搜索inverse显示结果o 20o其他帮助命令lExist 变量检验函数lWhat 目录中文件列表lWho 内存变量列表lWhos 内存变量详细信息lWhich 确定文件位置21owhoo%who查询的结果oWhoso%whos查询的结果o o%这里大家直接在命令窗中试一下指令o 22Matlab的数据类型o变量 变量不需要事先声明，也不需要指定变量类型，它会自动根据所赋予变量的值或对变量的操作来确定变量的类型；赋值过程中，如果变量已存在，则用新值代替旧值，以新的类型代替旧的类型。变量的命名规则：l变量名区分大小写区分大小写；l变量名长度不超过63位位，第63位之后

13、的字符被忽略；l变量名以英文字母开头英文字母开头，变量名中可以包含字母、数字、下划线，但不能使用标点。但不能使用标点。变量一般为局部变量，即仅在其调用的M文件内部有效；若要定义全局变量，须在变量前加关键字global。23o常量 matlab中预定义的一些特殊的量。i,j 虚数单位Realmin 最小的正浮点数，pi 圆周率Realmax 最大的浮点数，eps 浮点运算的相对精度Inf 无穷大 NaN not a number，不定值不定值 例如：?pians=3.141624矩阵输入o；，空格等用法T=1 2 3;4 5 6;7 8 9T=1,2,3;4,5,6;7,8,9T=1 2 3;4

14、 5 6;7 8 925?1/0Warning:Divide by zero.ans=Inf?0/0Warning:Divide by zero.ans=NaN26o定义变量时应避免与常量名相同，如果改变了某个常量的值，可以用clear命令来恢复。?pi=1pi=1?clear pi?pians=3.141627变量名判断oisvarname 8th_column%变量名第一个字母为数字，不正确Ans=028MATLAB中中基本代数运算符基本代数运算符 运算运算 符号符号 举例举例加法，加法，a+b +5+3减法，减法，a-b -5-3乘法，乘法，ab *5*3 除法，除法，ab /or 48

15、/4=448=12乘幂，乘幂，ab 52=2529o数字变量l数字变量的运算?258*369ans=95202?x=258*369x=95202?1233ans=1860867?sqrt(ans)ans=1.3641e+00330l数字的输入输出格式 缺省为实数保留小数点后4位浮点数表示。其输入格式与C语言一致：如：9-73 0.1999 1.475e6 输出格式由format命令控制，只是影响屏幕显示效果，不影响内部存储和计算。?format long;pians=3.14159265358979?format long e;pians=3.141592653589793e+000?form

16、at long g;pians=3.1415926535897931MATLAB中中数组、矩阵基本运算符数组、矩阵基本运算符 运算运算 符号符号 举例举例加法，加法，a+b +1 2+3 4 1,2+3减法，减法，a-b -1 2-3 4 1,2-3乘法，乘法，a*b *1,2*3 1,2*3,4 a.*b .*1,2.*3,4=3,8逆乘，左乘逆乘，左乘 ax=b x=ab=inv(a)*b 右乘右乘 /xa=b x=b/a=b*inv(a)乘幂，方阵的幂乘幂，方阵的幂 a2=a*a 元素的幂元素的幂 .a.2 x.332变量及数组输入变量及数组输入 oMATLAB的变量及数组均是以向量或矩

17、阵方式存储的的变量及数组均是以向量或矩阵方式存储的 o1：向量方式输入：向量方式输入x=1,2,3,4,5%以向量（数组）方式给以向量（数组）方式给x赋值赋值y=(x(3)+x(5)/2*x(4)%调用调用x中的元素中的元素z=sqrt(x)%每个元素开方每个元素开方t=x%向量向量x的转置赋给的转置赋给tu=x*t%向量的内积（向量的内积（u为向量为向量x的模的平方）的模的平方）33变量及数组输入变量及数组输入 o2：矩阵方式输入：矩阵方式输入a=1,2,3;4,5,6;7,8,0%矩阵输入矩阵输入（a为为3阶方阵）阶方阵）b=366;804;351%列矩阵输入列矩阵输入det(a)%方阵行

18、列式方阵行列式inv(a)%方阵的逆方阵的逆x=ab%ax=b方程组的解方程组的解y=inv(a)*b%与与x相同相同disp(a,b,x)%显示矩阵显示矩阵34绘图o t=(1/16:1/8:1)*2*pi;ox=sin(t);oy=cos(t);o%八边形顶点osubplot(211)ofill(x,y,m)o%绘制添色多边形otitle 二维填充图示例oaxis offotext(-0.75,0,fontname隶书 fontsize32 八边形)o%文字标注osubplot(212)o%创建4个三角形ox=0 1 1 2;1 1 2 2;0 0 1 1;oy=1 1 1 1;1 0 1

19、 0;0 0 0 0;oz=1 1 1 1;1 0 1 0;0 0 0 0;oc=0.5000 1.0000 1.0000 0.5000;o 1.0000 0.5000 0.5000 0.1667;o 0.3330 0.3330 0.5000 0.5000;o%色图定义ofill3(x,y,z,c)o%绘制三维着色填充图otitle 三维填充图示例35M-文件中输入、输出命令命令 o直接赋值输入：提示对话输入(input命令)x=2;x=input(请输入参数 x=);a=1,2;3,4;a=input(请输入矩阵 a=);s=any string!;s=input(Please input s=);o直接输出：格式控制输出(fprintf命令)x fprintf(x=%.0f,y=%.5fn,pi,pi);disp(a,b);fprintf(x=%5g,y=%10.5gn,N,pi);36