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1、Matlab软件应用与开发专题讲座,主讲教师：柏宏斌 联系电话：13990028817 电子邮件：14056726,四川理工学院理学院 柏宏斌 制作 版权所有2012年09月,Matlab软件应用与开发专题讲座,一、Matlab基本操作 二、Matlab程序设计的基本知识 三、Matlab程序设计实例与技巧,一、Matlab基本操作, 常用命令,（1）常用信息 help command:在线帮助（显示command的帮助信息在命令窗）。 helpwin:在线帮助（独立窗口显示）。 iskeyword：可列出所有的关键字。 （2）管理工作区命令 who:显示当前变量。 whos:显示当前变量具体
2、信息。 clear:从内存中清楚变量和函数。 pack :整理工作空间内存。,（3）管理命令和函数 what:显示当前目录下的MATLAB 文件。 edit:编辑M文件。 which:找出函数和文件的位置。 type:显示M文件内容（Type+文件名）。 inmem:显示内存中的函数。 （4）操作系统命令 dir:显示目录。 pwd:显示当前工作目录。 delete:删除文件。Delete+文件名。 web:打开页面浏览器加载文件。,一、Matlab基本操作,2 数据类型,（1）变量与赋值 变量命名：以字母开头，后接字母、数字或下划线的字符序列，最多63个字符，区分字母的大小写。 赋值语句：变
3、量=表达式 （2） 预定义变量 eps-计算机的最小正数，在PC机上为 2(-52) pi-圆周率 的近似值3.14159265358979 inf-无穷大 NaN-不定量 i,j-虚数单位定义i = j = (1)(1/2) nns当前的答案 nargin函数输入的变量；nagout函数输出的变量,一、Matlab基本操作,（3）内存变量的删除与修改 MATLAB工作空间窗口管理 clear命令用于删除工作空间中的变量 who和whos显示驻留的变量名清单 （4）内存变量文件 利用MAT文件可以把当前MATLAB工作空间中的一些有用变量长久地保留下来，扩展名是.mat，常用格式为： save
4、 文件名 x y z -append-ascii load 文件名 变量名表 -ascii 例： a=23;b=23,45;save vm_test a b clear load vm_test a b,注意： 文件名可以带路径，但不需带扩展名.mat 变量名之间以空格分隔，变量名表省略则保存或装入全部变量 -ascii 选项使文件以ASCII格式处理，省略则以二进制格式处理 save命令中的-append选项控制将变量追加到MAT文件中,一、Matlab基本操作,(5)数据的输出格式 十进制数表示常数。 一般情况下数据元素用双精度数来表示和存， 采用日常记数法和科学记数法两种表示方法。 数据
5、输出格式设置： format 格式符 format short 5位定点表示（默认值） format long 15位定点表示 format short e 5位浮点表示 format long e 15位浮点表示 format short g 在5位浮点与5位定点表示中选择最好的格式表示 format long g 在15位浮点与15位定点表示中选择最好的格式表示 format rat 对整数的近似表示近整数,一、Matlab基本操作,浮点数的规范表示： d.dd.d e , (0 d i ) 其中 d.dd.d 即尾数， 为基数，e 为指数。尾数中数字的个数称为精度，在本文中用 p 来表示
6、。每个数字 d 介于 0 和基数之间，包括 0。小数点左侧的数字不为 0。 绝大多数现代的计算机系统采纳了所谓的浮点数表达方式。这种表达方式利用科学计数法来表达实数，即用一个尾数（Mantissa ），一个基数（Base），一个指数（Exponent）以及一个表示正负的符号来表达实数。 例：123.45 用十进制科学计数法可以表达为： 1.2345 102 其中 1.2345 为尾数，10 为基数，2 为指数。 浮点数利用指数达到了浮动小数点的效果，从而可以灵活地表达更大范围的实数。 提示: 尾数有时也称为有效数字（Significand）。尾数实际上是有效数字的非正式说法。,一、Matlab
7、基本操作,函数的自变量规定为矩阵变量，运算法则是将函数逐项作用于矩阵的元素上，因而运算的结果是一个与自变量同维数的矩阵。 函数使用说明： 三角函数（以弧度为单位计算）：sin， cos， tan， cot，csc，sec， asin，acos，atan，acot，acsc，asec 指数函数：exp，log，log10，sqrt 求实数的绝对值、复数的模、字符串的ASCII码值： abs 取整：fix（向零取整）、floor、ceil、round（四舍五入）、sign 数值处理：sum(求和)、mean（求平均值） 求余：rem（结果符号同被除数）、mod（结果符号同除数）； 格式：rem(x
8、,y)和mod(x,y) 要求：x,y必为同大小的实矩阵或为标量,3 常用数学函数,一、Matlab基本操作,e1:e2:e3 其中e1为初始值，e2为步长，e3为终止值 linspace(a,b,n) 其中a和b是生成向量的第一个和最后一个元素，n是元素总数。 显然，linspace(a,b,n)与a:(b-a)/(n-1):b等价。,4 建立向量,一、Matlab基本操作,zeros：产生全0矩阵(零矩阵) ones：产生全1矩阵(幺矩阵) eye：产生单位矩阵 rand：产生01间均匀分布的随机矩阵 randn：产生均值为0，方差为1的标准正态分布随机矩阵 A(h,k)：引用矩阵第h行k
9、列的元素,5 基本矩阵操作,一、Matlab基本操作,例1 分别建立33、32和与矩阵A同样大小的零矩阵。 (1) 建立一个33零矩阵。 zeros(3) (2) 建立一个32零矩阵。 zeros(3,2) (3) 设A为23矩阵，则可以用zeros(size(A)建立一个与矩阵A同样大小零矩阵。 A=1 2 3;4 5 6; %产生一个23阶矩阵A zeros(size(A) %产生一个与矩阵A同样大小的零矩阵,一、Matlab基本操作,例2 建立随机矩阵： (1) 在区间20,50内均匀分布的5阶随机矩阵。 (2) 均值为0.6、方差为0.1的5阶正态分布随机矩阵。 命令如下： x=20+
10、(50-20)*rand(5) y=0.6+sqrt(0.1)*randn(5) 此外，常用的函数还有reshape(A,m,n)，它在矩阵总元素保持不变的前提下，将矩阵A重新排成mn的二维矩阵。,一、Matlab基本操作,cond：计算矩阵的条件数 norm：计算矩阵或者向量的范数 rank：计算矩阵的秩 det：计算矩阵的行列式 trace：计算矩阵的迹 s,u=eig(A)：求特征向量和特征值 poly：求特征多项式(对应compan：多项式的伴随矩阵) 和/：线性方程求解 inv：矩阵求逆 pinv：矩阵伪逆,6 矩阵分析函数,一、Matlab基本操作,strcat(S1,S2,) -
11、连接字符串 strvcat(S1,S2,) -垂直连接字符串 strcmp(S1,S2) -比较字符串 strcmpi(S1,S2 ) -比较字符串，不区分大小写 strncmp(S1,S2,N) -比较前N个字符 strncmp(S1,S2,N) -比较前N个字符，不区分大小写 findstr(S1,S2) 寻找较短字符在较长字符串中的位置索引 upper 将字符串转换成大写 lower 将字符串转换成小写 sprintf 将数据格式化成字符串 num2str(x) 或num2str(x,n) 将数值转换成字符串，n表示精度 int2str 将整数转换成字符串 str2num 将字符串矩阵转
12、换成数值矩阵 str2double 将字符串矩阵转换成双精度数,7字符串函数,一、Matlab基本操作,字符串：用单撇号括起来的字符序列 MATLAB将字符串当作一个行向量，每个元素对应一个字符，其标识方法和数值向量相同。也可以建立多行字符串矩阵。 字符串存储形式：ASCII码 abs和double函数：获取字符串矩阵所对应的ASCII码数值矩阵。 char函数：把ASCII码矩阵转换为字符串矩阵。,一、Matlab基本操作,例6 建立一个字符串向量，然后对该向量做如下处理： (1) 取第15个字符组成的子字符串。 (2) 将字符串倒过来重新排列。 (3) 将字符串中的小写字母变成相应的大写字
13、母，其余字符不变。 (4) 统计字符串中小写字母的个数。,一、Matlab基本操作,解： 源代码 ch=ABc123d4e56Fg9 subch=ch(1:5) %取子字符串 revch=ch(end:-1:1) %将字符串倒排 k=find(ch=a&ch=z) %找小写字母的位置 ch(k)=ch(k)-(z-a) %将小写字母变成相应的大写字母 char(ch) length(k) %统计小写字母的个数,一、Matlab基本操作,与字符串有关的另一个重要函数是eval，其调用格式为： eval(t) 其中t为字符串。它的作用是把字符串的内容作为对应的MATLAB语句来执行。,一、Matl
14、ab基本操作,fopen 打开文件；fclose 关闭文件 fread 从文件中读取二进制数据 fwrite 将二进制数据写入到文件中 feof 测试是否到文件结尾 ferror 查询文件错误报告 frewind 将文件位置指示到文件开始 fseek 设置文件位置指示器 ftell 获得文件位置指示器 fgetl 从文件中读取一行数据，不保留行结束符 fgets 从文件中读取一行数据，保留行结束符 input 输入函数 textread 从文件读取格式化的数据 fprintf 将格式化的数据写到文件 fscanf 从文件中读取格式化的数据,8文件操作,一、Matlab基本操作,8.1 文件的打
15、开 fopen函数的调用格式为： fid= fopen(文件名，打开方式) 其中文件名用字符串形式，表示待打开的数据文件。 常见的打开方式有： r表示对打开的文件读数据， w表示对打开的文件写数据， a表示在打开的文件末尾添加数据。 fid用于存储文件句柄值，句柄值用来标识该数据文件，其他函数可以利用它对该数据文件进行操作。 文件数据格式有两种形式，一是二进制文件，二是文本文件。在打开文件时需要进一步指定文件格式类型，即指定是二进制文件还是文本文件。,一、Matlab基本操作,8.2 文件的关闭 文件在进行完读、写等操作后，应及时关闭。关闭文件用fclose函数，调用格式为： sta=fclose(fid) 该函数关闭fid所表示的文件。sta表示关闭文件操作的返回代码，若关闭成功，返回0，否则返回1。,一、Matlab基本操作,8.2二进制文件的读写操作 (1)读二进制文件 fread 函数可以读取二进制文件的数据，并将数据存入矩阵。 其调用格式为： A,COUNT=fread(fid,size, precision) 其中A用于存放读取的数据，COUNT返回所读取的数据元素个数，fid为文件句柄，size为可选项，若不选用则读取整个文件内容，若选用则它的值可以是下列值： (1)
