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1、科学家和工程技术人员需要的研究工具一种演算纸式的科学工程计算语言 MATLAB,MATLAB概述与基础,参考书 MATLAB实用教程 郑阿奇主编，电子工业出版社出版， 2004年5月出版,一、MATLAB的基本组成,MATLAB主程序MATLAB语言、工作环境、句柄图形、数学函数库和应用程序接口MATLAB的功能性工具箱 如： Simulink 动态系统仿真 MATLAB的学科性工具箱 如：Signal Processing Toolbox 信号处理工具箱,1核心部分：几百个核心内部函数。2大量可选的工具箱。,MATLAB的两个主要部分,例：用一个简单命令求解线性系统 3x1+ x2 - x3
2、 = 3.6 x1+2x2+4x3 = 2.1 -x1+4x2+5x3 = -1.4,线性系统求解：（Ax=b）,输入指令：A=3 1 -1;1 2 4;-1 4 5;b=3.6;2.1;-1.4;x=Ab,得到结果：x = 1.4818 -0.4606 0.3848,x=linspace(0,6)y1=sin(2*x);y2=sin(x.2);y3=(sin(x).2;plot(x,y1,x,y2,x,y3,LineWidth,2),例. 用简短命令计算并绘制在0x6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。,常用专业性工具箱,Control System 最基本的控制工具箱Signa
3、l Processing 信号处理工具箱Image Processing 图像处理工具箱Communication 通讯工具箱Higher-Order Spectral Analysis 高阶谱分析Spline 样条分析工具箱Statistics 统计分析工具箱,MATLAB的特点,编程效率高用户使用方便扩充能力强、交互性好移植性和开放性好语句简单、内涵丰富高效方便的矩阵和数组运算方便的绘图功能,操作界面窗口及功能,MATLAB的操作界面是一个高度集成的工作界面，它的通用操作界面包括八个常用的窗口，分别是：命令窗口历史命令窗口当前目录浏览器窗口工作空间浏览器窗口数组编辑器窗口、交互界面分类目录
4、窗口M文件编辑/调试窗口帮助导航/浏览器窗口。,命令窗口(Command Window),命令窗口默认出现在MATLAB界面右侧，是进行MATLAB操作的主要窗口。在命令窗口中可键入各种MATLAB的命令、函数和表达式，并显示除图形外的所有运算结果。命令窗口可单独显示：如果选择菜单“Desktop”“Undock Command Window ”单独的命令窗口返回MATLAB界面：选择命令窗口的菜单“Desktop”“Dock Command Window”命令,命令行的显示方式 命令窗口中每个命令行前会出现提示符“”。命令窗口内显示的字符和数值采用不同颜色，在默认情况下，输入的命令、表达式以
5、及计算结果等采用黑色字体； 字符串采用赭红色；“if”、“for”等关键词采用蓝色。命令窗口中命令行的编辑 MATLAB命令窗口不仅可以对输入的命令进行编辑和运行，而且可对已输入的命令进行回调、编辑和重运行。,命令窗口中行编辑的常用操作键,MATLAB常用标点符号的功能,数值计算结果的显示格式及设置 默认显示格式为：当数值为整数，以整数显示；当数值为实数，以小数后4位的精度近似显示，即以“短(Short)”格式显示； 如果数值的有效数字超出了这一范围，则以科学计数法显示结果。 显示格式设置：选择菜单File”“ Preferences”，则会出现参数设置对话框或直接在命令窗口中输入 “form
6、at” 命令来进行数值显示格式的设置。,MATLAB数据显示的Format格式,历史命令窗口(Command History),历史命令窗口默认地出现在MATLAB界面的左下侧，用来记录并显示已经运行过的命令、函数和表达式，并允许用户对它们进行选择、复制和重运行。,当前目录浏览器窗口(Current Directory Browser),当前目录浏览器窗口默认地出现在MATLAB界面的左上侧的后台，用来设置当前目录，可以随时显示当前目录下的M、MDL等文件的信息，包括文件类型、文件名、最后修改的时间和文件说明信息等。可以复制、编辑和运行M文件。可以复制、加载MAT数据文件。,文件详细列表区的主
7、要应用功能,工作空间浏览器窗口 (Workspace Browser),工作空间浏览器窗口默认地出现在MATLAB界面的左上侧后台，用于显示所有MATLAB工作空间中的变量名、数据结构、类型、大小和字节数。用whos查阅MATLAB内存变量名、大小、类型和字节数。可以对变量进行观察、编辑、提取和保存。用 clear来删除工作空间中的变量。,数组编辑器窗口(Array Editor),数组编辑器窗口不随MATLAB操作界面的出现而启动。只有在工作空间窗口中当选择数值、字符变量，单击右键选择“open. ”选单或双击该变量时才会出现“array editor”数组编辑器窗口，并且变量会出现在该窗口
8、中。可以直接在这个窗口中修改打开的数组，甚至可以更改数据结构和显示方式。在“Numeric format”栏中改变变量的显示类型。在“Size”、“by”栏中改变数组的大小。逐格修改数组中的元素值。,M文件编辑调试器窗口(EditorDebugger),启动M文件编辑调试器窗口的方法：单击MATLAB界面上的空白页图标，或者单击菜单“File”“New”“M-file”，可打开空白M文件编辑器。 单击MATLAB界面上的文件夹图标，或者单击菜单“File”“Open”，在打开的“Open”对话框中填写所选文件名，单击“打开”按钮，就可出现相应的M文件。用鼠标双击当前目录窗口中的M文件(扩展名为
9、.m)，可直接打开相应文件的M文件编辑器。,帮助导航浏览器窗口(Help NavigatorBrowser),启动MATLAB帮助，可单击工具栏的问号“？”图标；或选择菜单 “Help”“Product Help”都能出现帮助导航浏览器窗口。通过命令实现帮助help ：列出所有主要的帮助主题，每个帮助主题与MATLAB搜索路径的一个目录名相对应lookfor：在所有的帮助条目中搜索关键字，常用来查找具有某种功能而不知道准确名字的命令。helpwin：打开并显示帮助导航浏览器窗口。,Demo演示 Demos演示界面操作非常方便，为用户提供了图文并茂的演示实例。演示程序是一个很好的学习过程，可以作
10、为对MATLAB功能的浏览。通过Web查找帮助信息 MathWorks公司提供了技术支持网站，通过该网站用户可以找到相关的MATLAB书籍介绍、MATLAB使用建议、常见问题解答和其他MATLAB用户提供的应用程序等。,MATLAB用户文件格式,程序文件 程序文件即M文件，其文件扩展名为.m，包括主程序和函数文件，M文件通过M文件编辑调试器生成。MATLAB的各工具箱中的函数大部分是M文件。数据文件 数据文件即MAT文件，其文件的扩展名为.mat，用来保存工作空间的数据变量，数据文件可以通过在命令窗口中输入“save”命令生成。,可执行文件 可执行文件即MEX文件，其文件的扩展名为.mex，由
11、MATLAB的编译器对M文件进行编译后产生，其运行速度比直接执行M文件快得多。图形文件 图形文件扩展名为.fig，可在“File”菜单中创建和打开，也可由MATLAB绘图命令和图形用户界面窗口产生。模型文件 模型文件扩展名为.mdl，由Simulink工具箱建模生成。另外，还有仿真文件.s文件。,MATLAB路径管理,MATLAB的基本搜索过程 MATLAB按照以下步骤进行搜索：在MATLAB内存中进行检查，检查X是否为工作空间的变量或特殊变量检查X是否为MATLAB的内部函数(Built-in Function)在当前目录上，检查是否有名为“X.m”或“X.mex”的文件存在在MATLAB搜
12、索路径的所有其他目录中，检查是否有名为“X.m”或 “X.mex”的文件存在如果都不是，则MATLAB发出错误信息,MATLAB搜索路径的扩展和修改 当用户的某些目录不在搜索路径上，必须修改搜索路径利用设置路径对话框修改搜索路径 (1) 在MATLAB界面选择菜单“File”“Set Path”命令； (2) 在命令窗口运行“pathtool”命令； (3) 通过“Add Folder”和“Add with Subfolders”按钮打开浏览文件夹窗口来添加搜索目录。利用path命令设置搜索路径 path (path, 新增目录) %在MATLAB的搜索路径的末尾添加新目录,MATLAB的部分
13、通用命令,clear: 删除内存中的变量。clc： 删除工作窗口的内容。clf： 删除图形窗口的内容。more：在命令窗口中控制其后每页的显示内容行数。,把MATLAB工作空间中一些有用的数据长久保存下来的方法是生成mat数据文件。 save 将工作空间中所有的变量存到matlab.mat文件中。,数据保存与获取指令,默认文件名,save filename将工作空间中所有的变量存到filename.mat文件中。save filename a b 将工作空间中a和b变量存到filename.mat文件中。,load load filename load filename a b mat文件是标
14、准的二进制文件，还可以ASCII码形式保存。,即可恢复保存过的所有变量,变量查询函数who与whos作用都是列出在MATLAB工作空间中已经驻留的变量名清单不同的是whos在给出驻留变量的同时，还给出他们的维数及性质,MATLAB联机帮助命令,help 功能提供MATLAB大部分主题的在线帮助信息help 显示help 主题一览表help plotxyz 显示有关三维做图指令帮助信息,虽然help可以随时提供帮助，但必须知道准确的函数名称。当不能确定函数名称时，help就无能为力了。,lookfor函数 它可提供通过一般的关键词，搜索出一组与之相关的命令lookfor fourier 寻找含有
15、傅立叶变换的相关指令,二、MATLAB数值运算,数据类型 数据运算：双精度型（Double)、单精度型和整数类。 例如：整数类无符号类(uint8、uint16、uint32、uint64)和符号类整数(int8、int16、int32、int64)。支持的数据类型 数值型、字符型、单元型和结构型,复数的表示,i, j表示虚数单位 z=a+b*i 或 z=a+b*j 当b是一个数字时，可以表示为 z=a+bi 或 z=a+bj复数的实部、虚部、幅值和相角a=real(z) %计算实部b=imag(z) %计算虚部r=abs(z) %计算幅值theta=angle(z) %计算相角,MATLAB一些基本数学函数,MATLAB的矩阵和数组运算,
