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1、MATLAB8.X程序设计及典型应用,西安电子科技大学出版社,张霞萍 编著,第一章MATLAB系统环境,本章主要介绍MATLAB编程语言的发展沿革及其特点，以及应用MATLAB编写程序时需要涉及到的基本语法、指令操作键的正确使用、显示格式的调整以及如何在MATLAB中进行有效搜索。文中特别提到了如何使用MATLAB2013b版本中指令窗自带的快捷查找途径。,本章主要内容包括： 安装和启动MATLAB MATLAB操作桌面简介 MATLAB语句输入和执行、显示的方式 指令窗中工具实现指令的快捷查找 历史指令的再运行 通过工作空间浏览器实现变量的查询、删除和编辑 使用MATLAB帮助系统,第一章M
2、ATLAB系统环境,安装和启动MATLAB MATLAB操作桌面简介 MATLAB语句输入和执行、显示的方式 指令窗中工具实现指令的快捷查找 历史指令的再运行 通过工作空间浏览器实现变量的查询、删除和编辑 使用MATLAB帮助系统,1.1 MATLAB概述,在物理和电子信息等相关领域中涉及到大量繁琐的数学计算、曲线的绘制和信号的仿真。随着电脑的普及，许多工作都可以交给计算机来完成，用户和计算机进行交流必须要编写计算机程序,MATLAB便是一个有效且易学的交流工具。,MATLAB，即Matrix和Laboratory的组合。1984年，Cleve Moler和John Little成立了Math
3、Works公司，发行了MATLAB第1版(DOS版本1.0) 1992年推出了基于Windows操作系统为平台的MATLAB4.0版本 1997年推出了5.0版本，允许更多的数据结构，如单元数据等，实现了真正的32位计算，数值计算更快 2000年，MathWorks公司推出了MATLAB6.0版本 2004年，MathWorks公司推出了MATLAB7.0版本 2012年, MathWorks公司推出了MATLAB8.0版本 目前，MATLAB已经逐步发展成为一个集数值处理、图形处理、图像处理、符号计算、文字处理、数学建模、实时控制、动态仿真、信号处理为一体的数学应用软件，并且成为目前世界上使
4、用最广泛的科学计算软件之一。,1.1.1 MATLAB的发展历史,1.1.2 MATLAB的特点,表达方式简单:MATLAB是一种解释性语言，它对每条语句解释后立即执行并得出结果，无须专门的编辑器。出现错误时会立即提醒并指出出错位置，便于编程者纠错。 操作灵活:MATLAB是一个交互式系统，它的基本数据单元是数组。 内部函数资源丰富:MATLAB提供了许多有用的内部函数文件，特别是提供了许多面向应用问题求解的工具箱函数，用户只要在前台进行简单编程即可以调动后台强大的内部函数资源，大大节省了编程时间，提高了学习效率。 绘图功能强:MATLAB提供了丰富的图形界面涉及函数，可以方便地将工程计算结果
5、可视化 良好的外部接口:通过外部接口的编程，用户可以在与C语言和Fortran语言中调用MATLAB的函数，完成MATLAB与它们的混合编程，也可以在MATLAB中调用C语言和Fortran语言编写的程序。用户还可以在Word文本中编写MATLAB程序并进行计算、绘图或仿真。,1.2 MATLAB的安装和启动及桌面简介,1.2.1 安装MATLAB,(1)将MATLAB安装盘的第一张光盘放入光驱，安装程序自动运行启动“安装向导”。如果无法自动运行，那么可以在“我的电脑”或“资源管理器”中双击setup.exe应用程序，启动“安装向导”。 (2) MATLAB进入一个等待画面后，选择安装方法，建
6、议选择intsall without using the Internet，单击next按钮进入协议对话框。 (3)点击Yes接受协议，单击Next按钮 会进入安装问答对话框。输入答案，单击next按钮，进入一个Typical和Custom选择对话框。如图1.1所示。选择Typical后进入路径设置对话框；选择Custom则进入MATLAB产品选择对话框。,(4)选择Typical后，出现选择安装路径的对话框，默认的路径为C:MATLAB2013.当然，用户可以选择将MATLAB安装到硬盘的其他位置。单击Next按钮，出现版本MATLAB2013b安装的位置以及配置界面，如图1.2所示。单击I
7、nstall按钮，计算机开始安装MATLAB。 (5)安装完毕后激活MALTAB即可。,1.2 MATLAB的安装和启动及桌面简介,1.2.2 启动和退出MATLAB,1.MATLAB的启动 在MATLAB安装完成后，会在Windows桌面上自动生成MATLAB的快捷图标。双击该图标，即可启动MATLAB，出现MATLAB的操作桌面(Desktop). 双击MATLABR2013b文件夹下的快捷图标启动MATLAB。 2.关闭MATLAB 单击MATLAB操作桌面的关闭按钮 在MATLAB指令窗口(Command Window)输入指令Exit或Quit 在MATLAB主窗口选择菜单FileE
8、xit MATLAB即可,1.2.3 MATLAB操作界面,安装并启动MATLAB系统后，进入MATLAB桌面集成环境（Desktop）,如图1.3所示。MATLAB桌面集成环境包括五个放置在前台的窗口，其中比较重要的四个窗口分别是：指令窗（Command Window）、历史指令窗（Command History）、当前目录浏览器（Current Directory）、工作空间管理窗口（Workspace）。第五个窗口为选定文件或者正在执行的文件的类别，以及来自于该文件的属性描述. 此外，还有文本编译窗口、图形窗口、帮助窗口等隐藏窗口。用户可以通过执行相关指令将隐藏的窗口显示在计算机屏幕上。
9、在MATLAB主窗口左下角还有一个“Start”按钮。单击该按钮会引出通往MATLAB所包含的各个组件、模块库、图形用户界面、帮助分类目录、演示算例等的捷径。,MATLAB7.X (R2011a)版本桌面集成环境,MATLAB8.X (R2013b)版本桌面集成环境,(1)指令窗（Command Window） 该窗口是进行MATLAB操作的主要窗口。该窗口默认时位于MATLAB操作桌面的正中间。在该窗口内，可以键入各种MATLAB的运行指令、函数和表达式，并在运行后显示所有运算结果。 (2)历史指令窗（Command History） 该窗口默认时位于MATLAB桌面的右下方前台。该窗口自动
10、记录MATLAB已经运行过的指令、函数和表达式，并允许用户对他们进行复制、再运行和用于产生M文件。 (3)当前文件夹浏览器（Current Folder）窗口 该窗口默认时位于MATLAB桌面的左侧前台。窗口被分割为上下两部分，上半部分列出当前文件夹包括的子目录、M文件和MDL文件等，下半部分为选中文件或正在运行文件的属性描述。当前文件夹浏览器上的M文件可以直接进行复制、运行。利用鼠标可以改变上下部分的比例，摁下标志 的按钮可以隐藏下部分区域。 (4)工作空间管理窗口（Workspace） 该窗口位于MATLAB桌面右上方前台。该窗口列出了MATLAB工作空间中所有的变量名、大小、字节数等；在
11、该窗口可以对变量进行观察，编辑、提取、保存和删除。,1.3指令窗（Command Window）运行入门,1.3.1指令窗简介,MATLAB指令窗默认位于MATLAB桌面的正中间。倘若用户希望使指令窗独立，只要单击指令窗右上角的图标 即可，如下图,若用户希望让独立指令窗嵌入到桌面中，可以选中指令窗上的菜单ViewDock Command Window或者单击指令窗右上角的图标,指令窗中的 为函数文件查询按钮。求累加和的指令“cumsum”的查询实例。选中该按钮单击鼠标左键，可以引出MATLAB所有函数文件列表，选中某函数文件可以导出该文件的使用说明，如图左所示。 用户也可以通过将函数文件名输入
12、对话框中查询它的功能介绍和调用方法，如右图所示。,(a)菜单导出方式,(b)人工输入导出方式,用户如果要隐藏该标识可以单击鼠标右键，点击隐藏函数浏览器按钮(Hide Function Browser Button)即可。若要将图标从隐藏状态再恢复，用户可以在指令窗任意位置右击鼠标，引出现场菜单。点击显示函数浏览器按钮，则在指令窗中显示该标识。MATLAB的很多重要指令是通过函数文件来实现的，因此，函数文件是MATLAB强大功能的核心。,1.3.1指令窗简介,1.3.2 最简单的计算器使用方法,例1-1计算 的结果。 (1) 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容：(100-6*(1+0.3)
13、/63 (2) 在上述表达式输入完成后，摁下【Enter】键，则该条指令就被执行。 (3) 在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果： ans = 0.4269 【说明】 MATLAB指令是带有提示符“ ”的，由此可以区分该表达式是指令还是运算结果. MATLAB的运算符（如+、等）都是各种计算程序中常见的习惯符号。 在键入一条指令后，必须摁下【Enter】键，该条指令才能被执行。 计算结果中显示的“ans“是英文单词“answer“的缩写，即“运算答案”。这是MATLAB中的一个预定义默认变量。,(1)用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容： C=1 2;3 4 （2）在上述表达式
14、输入完成后，摁下【Enter】键，则该条指令就被执行。 （3）在指令执行后，MATLAB指令窗中将显示以下结果： C = 1 2 3 4 【说明】 直接输入矩阵时，矩阵元素用空格或逗号隔开。矩阵行与行之间用分号分隔。整个元素放在方括号“”内。 在MATLAB中，不必事先对矩阵的维数进行说明，MATLAB会根据用户输入指令自动配置。 MATLAB对字母的大小写敏感。因此注意本例中是将矩阵赋给变量大写C而不是小写c。 特别说明：MATLAB执行语句中的标点符号必须在英文状态下输入。,例1-2简单矩阵C = 的输入。,A=1,2,3 4,5,6 7,8,9 A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9
15、 【说明】 本例采用的这种输入方法是为了视觉习惯。对于较大矩阵也可以采用此种方法输入不宜出错。 这种输入法中，【Enter】键用来分隔矩阵中的行。,例1-3 矩阵的分行输入。,B=1-2+3-4+. 5-6+7-8+. 9-10 B = -5 【说明】 MATLAB用三个或三个以上的连续黑点表示“续行”，即表示下一行是上一行的继续。 MATLAB采用表达式语句，其中最常用的形式为表达式（如【例1-1】）或者变量=表达式（如【例1-2】）,例1-4指令窗的续行输入。,1.3.3 数值、变量和表达式,1.数值的记述 MATLAB的数值采用习惯的十进制表示，可以带小数点或负号。以下记述都合法： 4
16、-68 0.03 8.94 2.6e-4 3.886e45 在采用IEEE浮点算法的计算机上，数值通常采用“占用64位内存的双精度”表示。其相对精度是eps（MATLAB中一个预定义变量），大约保存有效数字16位。数值范围大致为-1.8e-308到1.8e+308之间。 2变量命名规则 MATLAB中变量名由一个字母开头，后面可以是字母、数字或者下划线等。变量名最多不超过63个字符。例如Au12、A_u12、AU12等都是有效的变量名，而12Au、_Au12为无效变量名。MATLAB变量名区分大小写。如Au12和AU12为两个不同的变量名。sin是MATLAB定义的正弦函数名，但Sin和SIN都不是。 变量名中不得包含空格、标点、运算符，但可以包括下划线。比如变量名Au_12是合法的，但A，u12就不能不是一个合法的变量名。,3.预定义变量 在MATLAB中有一些预定义变量(Predefined Variable)。每当MATLAB启动时，这些
