[理学]第一讲MATLAB软件基础及使用入门课件.ppt

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1、MATLAB软件基础软件基础刘东毅刘东毅1/9/20231天津大学数学系第一章MATLAB软件基础软件基础安装及使用入门安装及使用入门1/9/20232天津大学数学系1MATLAB简介MATLAB是是集集数数值值计计算算、符符号号计计算算、数数据据可可视视化化及及图图形形处处理理和和面面向向对对象象编编程程等等多多功功能能于于一一身身的的高高效效和和实实用用的的软软件件包包。同同时时，它它推推出出的的功功能能强强大大的的工工具具包包（TOOLBOX）已已渗渗透透到到工工程程设设计计与与计计算算和和经经济济分分析析等等诸多领域。它有如下基本特征：诸多领域。它有如下基本特征：1/9/20233天津

2、大学数学系1.1基本特征基本特征基本数据元素是无须事先指定维数的列阵基本数据元素是无须事先指定维数的列阵(array)，这为矩阵运算带来了极大的方便。，这为矩阵运算带来了极大的方便。基本的数值计算可在基本的数值计算可在MATLAB的交互式环境的交互式环境下直接进行，其语言表达形式几乎与通常的下直接进行，其语言表达形式几乎与通常的数学表达形式无异。数学表达形式无异。简洁的编程语言和其功能强大的工具包可使简洁的编程语言和其功能强大的工具包可使用户通过简单操作来完成复杂的数值计算和用户通过简单操作来完成复杂的数值计算和显示精美的图形。并提供了丰富的图形界面显示精美的图形。并提供了丰富的图形界面设计方

3、法。设计方法。1/9/20234天津大学数学系1.2MATLAB系统的五大部分开发环境平台（开发环境平台（DevelopmentEnvironment）；）；MATLAB数学函数库（数学函数库（MathematicalFunctionLibrary）；）；MATLAB语言；语言；图形句柄（图形句柄（HandleGraphics）；）；应用程序界面（应用程序界面（ApplicationProgramInterface(API)）1/9/20235天津大学数学系1.3MATLAB软件的应用领域u工业和工程研究与开发，诸如：物理、化工业和工程研究与开发，诸如：物理、化工、电子、生物、控制工程和经济与

4、金融工、电子、生物、控制工程和经济与金融工程等方面工程等方面u教学与科学研究，诸如：数学和科学与工教学与科学研究，诸如：数学和科学与工程计算方面的教学与研究，包括物理学、程计算方面的教学与研究，包括物理学、生物学、控制论和经济学等其他诸多领域生物学、控制论和经济学等其他诸多领域1/9/20236天津大学数学系1.4MATLAB语言的特点语语言言简简洁洁紧紧凑凑，语语法法限限制制不不严严，程程序序设设计自由度大，可移植性好计自由度大，可移植性好运算符、库函数丰富运算符、库函数丰富图形功能强大图形功能强大界面友好、编程效率高界面友好、编程效率高扩展性强扩展性强1/9/20237天津大学数学系MAT

5、LAB6.x缺省操作界面返回WorkspaceBrowser返回Editor返回Help之LaunchPad1/9/20238天津大学数学系MATLAB缺省操作界面（缺省操作界面（V6.5）1/9/20239天津大学数学系V6.5Desktop操作界面的操作界面的Start部分部分1/9/202310天津大学数学系V6.5操作界面的当前路径部分操作界面的当前路径部分1/9/202311天津大学数学系2MATLAB使用入门使用入门建议用户首先创建一个自己的工作目录，并使之成为当前目录。这样用户的数据均可保存在此目录中，以确保MATLAB系统的完整性。例如键入“!mdd:myuser”（创建一个目

6、录），再键入“cdd:myuser”便可进入此目录。也可以使用MATLAB提供的一个工作目录matlabr12work。在指令窗中输入“cdC:matlabr12work”（假设MATLAB安装在C盘matlabr12目录下）便可进入此目录。亦可利用浏览文件夹浏览文件夹进入子目录（见下图1.2.3）1/9/202312天津大学数学系浏览文件夹对话框浏览文件夹对话框（点击MATLAB指令窗指令窗上面当前目录【CurrentDirectory】右端带有“”的按钮，便弹出）1/9/202313天津大学数学系2.1指令窗使用简介指令窗使用简单，表面上看起来就象一个计算器。指令窗使用简单，表面上看起来就

7、象一个计算器。【例例2.1】求求的算术运算结果。的算术运算结果。（1）用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容：(12+2*(7-4)/32（2）上述表达式输入完成后，按【Enter】键，该就指令被执行。（3）在指令执行后，将显示以下结果：1/9/202314天津大学数学系指令窗使用简介(c1)ans=2这里ans为系统默认一个变量。再如输入2004/pi指令窗中将显示以下结果：ans=637.8930这里pi是MATLAB系统的预定义变量，代表圆周率。在缺省时，变量显示格式为保留4位小数。1/9/202315天津大学数学系V6.5Desktop指令窗指令窗1/9/202316天津大学数学系指

8、令窗使用简介(c2)【例2.2】求解方程组，这里，（1）在键盘上输入下列内容A=1,2,3;4,5,6;7,8,0%节尾没有分号；b=366;804;351;%节尾有分号；x=Ab%节尾没有分号；1/9/202317天津大学数学系指令窗使用简介(c3)（2）每按一次【Enter】键，指令就被马上执行（逐行执行）。由于第二条指令节尾有分号，其结果不被显示出来，其它两条指令的结果被马上显示出来。最后在指令窗中将显示以下结果：A=x=12325.000045622.000078099.00001/9/202318天津大学数学系指令窗使用简介(c4)以上矩阵还可以分行输入A=1,2,34,5,67,8

9、,0（以下是显示结果）A=1234567801/9/202319天津大学数学系1/9/202320天津大学数学系1/9/202321天津大学数学系指令窗使用简介(c5)【例2.3】绘制的图形（1）在键盘上输入下列内容：x=0:0.1*pi:2*pi;%x是一行向量（21维），存放数据节点；y=2.*sin(x);%“.*”数组乘法，“%”为注释符；plot(x,y,r-);%“plot”绘图指令。（2）按【Enter】键，这三条指令被执行。（3）在指令执行后，MATLAB打开一个图形窗口，显示见下图1.2.4。1/9/202322天津大学数学系图形窗口与y=2sin(x)的图形1/9/2023

10、23天津大学数学系Matlab使用小结使用小结启动Matlab在指令窗输入指令在指令窗得到数值结果，或在图形窗口得到可视化结果（二维、三维、动态图形等）在这里忽略了一个很重要的步骤：指指令的修改（令的修改（程序的调试程序的调试）1/9/202324天津大学数学系进一步说明进一步说明“指令指令”也被称之为“语句语句”实现一定功能的指令组指令组被称为“程序程序”程序以计算机“文件文件”的形式存储在计算机中，称为m文件文件Matlab提供了一个m文件的“编辑与调编辑与调试器试器”编写或开发程序（也称为“软件软件”）需要一些规则，这一规则体系称为Matlab语言1/9/202325天津大学数学系打开文

11、件编辑打开文件编辑/调试器调试器1/9/202326天津大学数学系程序的调试：程序的调试：文件编辑文件编辑/调试器调试器（Editor/Debugger）1/9/202327天津大学数学系编写或开发程序的基本要求编写或开发程序的基本要求熟悉开发环境平台（指令窗口，图形窗指令窗口，图形窗口，文件编辑口，文件编辑/调试器等调试器等）掌握Matlab语言熟练使用Matlab数学函数库掌握图形句柄的高级功能（绘图）了解一些Matlab的应用工具箱1/9/202328天津大学数学系2.2数值常量、变量、运算符和数值常量、变量、运算符和表达式表达式2.2.1数值常量的规定数值常量的规定MATLAB中的数值

12、计法与其它语言（C/C+、Fortran等）一样，采用十进制表示。但与其它语言不一样的是，MATLAB中参与数值计算的数值均为双精度型，不分整型、单精度型等类型。在采用IEEE浮点算法的计算机上，数值的相对精度是eps，即大约保持有效数字16位，数值范围大致为10e-3081e308（即110-307110308）。1/9/202329天津大学数学系单精度型：长度32；其中符号占1位，小数位数23，指数占8位（其中指数的符号占1位）。双精度型：长度64；其中符号占1位，小数位数52，指数占11位（其中指数的符号占1位）。eps=2(-52);（相对精度）0=:2(-52)*2(-1023)=2

13、(-1075)=0;2(-1075)+eps=eps.1/9/202330天津大学数学系2.2.2变量命名规则变量命名规则变量名、函数名是对字母大小写敏感的。如变量myaaa和Myaaa表示两个不同的变量。sin是MATIAB定义的正弦函数名，但SIN，Sin等都不是。变量名的第一个字符必须是英文字母，最多可包含31个字符（英文、数字和下连符）。如my000，my_000是合法的变量名。1/9/202331天津大学数学系变量名中不得包含空格、标点。如变量名my,aaa和myaaa由于逗号和空格的分隔表示的就不是一个变量名。一般来说，命名变量时，常用有一定含义，且读和记起来方便，长度适合的字母和

14、数字组合来表示变量。如my_complex_argument_001或my_c_arg_001（表示我的编号为001的复数自变量）。1/9/202332天津大学数学系2.2.3MATLAB的预定义变量（永久变量）的预定义变量（永久变量）1)ans缺省变量名，以操作中的最近应答为其值。参见前面的例子。2)eps机器零阈值，浮点数的相对误差。将其加到数值1上后，可得到系统所能表示的大于1的最小值。其数值量级为10-16。3)pi圆周率，即圆的周长与直径的比。4)i和j虚数单位。有时用户将其作为循环变量使用，但系统重新启动后i和j的值仍为虚数单位。1/9/202333天津大学数学系5)NaN（或na

15、n）代表不定值（或称非数，Not-a-Number）如0/0。6)Inf（或inf）代表数学中的正无穷大，例如10。7)Realmax/realmin最大正实数或最小正实数。Realmax=1.7977e+308，realmin=2.2251e-3088)nargin/nargout函数输入或输出参数的个数。9)varargin/varargout传递或返回可变输入、输出宗量个数。1/9/202334天津大学数学系2.2.4运算符运算符MATLAB语句（指令）是MATLAB语言 最 基 本 的 形 式，它 由 变 量、赋 值 号（“=”）和表达式构成，而表达式由变量名、运算符和函数名等成份组成

16、。语句有两种最常用的方式：1)表达式，如表达式，如(12+2*(7-4)/32，2)变量变量=表达式，如表达式，如x=Ab,y=2.*sin(x)等等。MATLAB运算符主要有三类：算术运算符、关系运算符和逻辑运算符。详见下面几个表格1/9/202335天津大学数学系算术运算符算术运算符1/9/202336天津大学数学系关系运算符关系运算符1/9/202337天津大学数学系逻辑运算符逻辑运算符1/9/202338天津大学数学系【例例2.4】关系运算示例。关系运算示例。A=1:9,B=10-A,r0=(A5)%判断A中，哪些元素%不大于5A=123456789L1=111110000L2=(A3

17、)&(AMesh演示1/9/202377天津大学数学系图图1.2.11网线图网线图Mesh演示演示左上方是图形演示框左下方是相关指令显示框右边排列着一组演示按钮BACK1/9/202378天津大学数学系2.5历史指令窗和当前目录浏览器历史指令窗和当前目录浏览器在在缺缺省省的的情情况况下下这这两两个个窗窗口口位位于于桌桌面面操操作作界界面面Desktop的的左左下下方方。要要想想得得到到这这两两个个独独立立的的窗窗口口，只需点击各自窗口右上角带有箭头的按钮即可。只需点击各自窗口右上角带有箭头的按钮即可。2.5.1历史指令窗（历史指令窗（CommandHistory）记录了用户在指令窗中所输入过的

18、所有指令。记录了用户在指令窗中所输入过的所有指令。2.5.2当前目录浏览器当前目录浏览器浏览当前目录下的所有内容,进而进行各种文件管理。它的独立窗口见下图1.2.12。1/9/202379天津大学数学系2.5历史窗历史窗（图（图1.2.12独立的当前目录浏览器独立的当前目录浏览器）自上而下，组件有：菜单条、当前目录菜单条、当前目录设置区、文件列表、设置区、文件列表、文件描述区等。文件描述区等。注意：在缺省情况下没有文件描述区，但它可通过选择下拉菜单【File：Preferences】，引出首选项首选项对话框，然后勾选该框右边中部列举的“showM-filecommentsandMatfilec

19、ontents”条目而得到。1/9/202380天津大学数学系第一章总结与其它软件相比MATLAB，容易入门和掌握，但价格比较贵。同时MATLAB提供的帮助和演示系统也为我们了解、掌握和应用该软件提供了很大的方便和支持。1/9/202381天津大学数学系附录：fibonnacci函数续1.functionF,NF=fibonnacci(n)2.%计算不超过n的Fibonnacci数,并统计个数.3.%4.%F,NF=fibonnacci(n)5.%6.%F不超过n的Fibonnacci数列.7.%NF不超过n的Fibonnacci数目.8.%9.%日期:2001.12.221/9/202382天津大学数学系附录：fibonnacci函数10.F=1,1;11.NF=1;12.whileF(NF)+F(NF+1)n13.F(NF+2)=F(NF)+F(NF+1);14.NF=NF+1;15.end16.NF=NF+1;返回fibonnacci1/9/202383天津大学数学系