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1、第1章 MATLAB数据处理入门,1.1 数值矩阵的建立与基本操作,1.2 基本数学运算与常用函数,1.3 数据图形化的常用指令与图形的简单修饰,1.4 运算流程的控制与指令集的函数化,1.0 MATLAB工作环境简介,1.0 MATLAB工作环境简介,运行MATLAB系统安装程序setup.exe, 按照安装提示,一、安装MATLAB,二、启动与退出MATLAB,三、MATLAB主界面简介,当MATLAB安装完毕并首次启动时，展现在屏幕上的,界面为MATLAB的默认主界面，如下图所示：,双击桌面快捷方式图标即可启动MATLAB.,依次操作.,单击主窗口的“关闭”按钮即可退出MATLAB.,命
2、令窗口 (Command Window),工作空间窗口 (Workspace),命令历史窗口 (Command History),当前目录窗口 (Current Directory),启动平台窗口 (Launch Pad),菜单栏,工具栏,Workspace工具栏,命令窗口,命令窗口是MATLAB,的主要交互窗口，用于,输入命令并显示除图形,以外的所有执行结果.,MATLAB命令窗口中,的“”为命令提示符，,表示MATLAB正在处于准,备状态.在命令提示符后键入命令并按下回车键后，MATLAB,就会解释执行所输入的命令，并在命令后面给出计算结果.,存和删除.,将用户目录纳入MATLAB系统统一
3、管理 .,工作空间窗口，亦称“内存变量浏览器”,工作空间是MATLAB,用于存储各种变量和,结果的内存空间. 在,该窗口中显示工作空,间中所有变量的名称、,大小、字节数和变量,类型说明，可对变量,进行观察、编辑、保,当前目录窗口,用户可以将自己的工作目录列入MATLAB搜索路径，从而,四、Notebook的启动,在Command Window中运行指令notebook setup,按照,提示安装Notebook.,首次使用Notebook，可在Command Window中运行指令,notebook，即可启动Notebook（在Word 中添加了一个新的,文档模板M-book ）.,M-boo
4、k模板为用户提供了在Word环境下使用MATLAB的,功能.该模板定义了Word与MATLAB进行通讯的宏指令、文档,样式和工具栏. 当调用该模板时的Word界面和通常的Word,界面主要有两点区别：,在菜单栏中多了一个Notebook菜单项，Notebook的许,多操作都可以通过该菜单项的命令来完成.,在“文件”菜单项下多了一个New M-book命令项.如果,在M-book模板下要建立新的M-book文档，可以选择该命令.,五、在Notebook中使用 MATLAB命令,最简单的的方法是：, 在文档中输入MATLAB命令., 用鼠标选中命令行., 按组合键Ctrl+Enter执行所选命令
5、.,命令行就变成了“绿色”，称为“输入单元”.,命令的执行结果“蓝色”输出，称为“输出单元”.,执行的结果是：,关于MATLAB的工作环境的更多介绍,关于Notebook使用方法的更多介绍,1.1 数值矩阵的建立与基本操作,1.1.1 数值矩阵的建立,一、直接输入法,赋值语句的基本结构是：,变量 赋值表达式,矩阵 数据列表,矩阵定义符,赋值表达式任何合法的MATLAB表达式,排列成m行n列的数据.行用分号“;”区分，行中元素用逗号“,”（或一空格）区分,英文字母引导的，由字母、数字和下划线组成字符串命名，对字母的大小写敏感,特别的，建立二维数值矩阵的基本格式是：,二、文件装载法,对于大规模的矩
6、阵，通常预先编写数据文件存盘，然后,MATLAB系统的“内存变量编辑器（Array Editor）”.,工具,方法, 在指令窗口中向指定的新变量赋“空”矩阵，如byk=；, 在“内存变量浏览器(Workspace)”中双击该变量，启, 在“内存变量编辑器”弹出的空白表格中，每一个单元, 保存该变量为数据文件，如文件名为byk，保存到用,调用,load byk .,在需要调用这个数据文件时，只需运行指令,使用“load ”语句读入数据.,动“内存变量编辑器”；,格对应矩阵的一个元素，填写具体数值；,户指定的工作目录下.,三、函数生成法,使用构造特殊矩阵的MATLAB函数向系统输入数据.,使用MA
7、TLAB函数的方法称为函数的调用.,MATLAB函数调用语句的基本结构是：,返回变量列表 = 函数名（输入变量列表）,常用的构造特殊矩阵的函数有：,函数功能,函数及调用格式,Z=zeros(r,c),生成元素全为0 的rc矩阵Z,O=ones(r,c),生成元素全为1 的rc矩阵O,D=diag(x),生成以向量x的元素为对角元的对角矩阵D,E=eye(r,c),生成对角线为1其它元素为零的rc矩阵E,建立数值矩阵的MATLAB实例,1.1.2 矩阵的基本操作, 矩阵元素的寻访与修改,使用MATLAB进行数据处理所必须的基本技能., 矩阵的裁剪（提取某些行、列，或删除某些行、列）, 矩阵的拼接
8、（已知矩阵的扩展，或几个矩阵合并成一个,矩阵的基本操作MATLAB实例,新矩阵）,+-*/,1.2 基本数学运算与常用函数,1.2.1 基本数学运算,一、矩阵的代数运算,MATLAB语言提供了如下矩阵代数运算的运算符：,转置,加法,减法,乘法,乘幂,左除,右除, 上述运算遵循线性代数教程中的相关定义；, 转置“ ”指矩阵的共轭转置；, 矩阵的左除“”和右除“/”的含义是：,说明,XA=B的解是A右除B，即X=B/A（等价于X=BA-1 ）.,AX=B的解是A左除B，即X=AB（等价于X=A-1B ）；,设A是可逆矩阵，则,二、矩阵的标量批处理运算,MATLAB在需要的时候可以将矩阵视为普通的行
9、列排列整,矩阵与数组在形式上是一样的，但却是两个不同的概念.,当对一个矩阵（数组）施行标量批处理运算时，这个矩,MATLAB语言提供了如下标量批处理运算的运算符:,转置,乘法,乘幂,左除,右除,. .* . . ./,说明, 俗称“点运算”，规则是两个数组对应元素之间的运算., 标量批处理运算要求数组的维数相同., 这里的转置“.”是非共轭转置.,齐的数据集合，通常称为数组.,阵就是失去了线性代数中矩阵的意义而成为一个数组了.,三、矩阵的关系运算, 当关系运算作用于两个同型矩阵时，是两个矩阵的对应,MATLAB语言提供了如下关系运算符:, 关系运算是在两个数值之间进行比较，当给定的关系, 当关
10、系运算作用于一个标量与一个矩阵时，是标量与矩,系假）.,成立时返回数值1（表示关系真），否则返回数值0（表示关,的由0与1构成的矩阵.,阵的每一个元素进行比较，返回一个与参与运算的矩阵同型,元素之间进行比较，返回一个由0与1构成的同型矩阵.,符号,意义,=,=,= =,=,小于,大于,不大于,不小于,等于,不等于,语法,A B,A B,A = B,A = B,A = = B,A = B,0,四、矩阵的逻辑运算, 当逻辑运算作用于两个同型矩阵时，运算在两个矩阵的,MATLAB语言提供了如下逻辑运算符:, 逻辑运算也是在两个数值之间进行的，运算过程中将, 当逻辑运算作用于一个标量与一个矩阵时，运算
11、在标量, MATLAB关于运算优先级的规定与数学中的规定是一致的.,0,A=,B=,0,1,0,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,基本数学运算的MATLAB实例,符号,&,|,意义,与,或,非,语法,A & B,A | B,A,任何非零元素视为1（真）.,同型的由0与1构成的矩阵.,与矩阵的每一个元素之间进行，返回一个与参与运算的矩阵,对应元素之间进行，返回一个由0与1构成的同型矩阵.,标量函数主要包含基本的数学函数，如三角函数、双曲,1.2.2 统计数据处理常用的函数,一、标量函数,MATLAB提供了大量的函数，种类繁多.按照函数的使用,标量函数的实质是矩阵元素的批处理运算，这些函数作
12、,方法可以分为标量函数、向量函数和矩阵函数三种类型.,实质上是矩阵的元素）.,用于矩阵时，是作用于矩阵的每一个元素（即函数的自变量,函数、指数函数、对数函数、取整函数等等.,doc sqrt,统计数据处理中常用的标量函数有：,调用格式可通过doc指令查询MATLAB系统帮助，如,函数,功能描述,abs(),求绝对值,sqrt(),求平方根,exp(), pow2(),求以e,2为底的指数,log10(), log(), log2(),求以10,e,2为底的对数,sign(),符号函数,gamma(),函数,round(),4舍5入取整,ceil(),向+取整,向0 取整,fix(),floor
13、(),向-取整,设 f 是 MATLAB 的向量函数，仅当其作用于向量x时才有意义.,向量函数也可以作用于矩阵，此时其作用对象是矩阵的列,二、向量函数,统计数据处理中常用的向量函数有：,各种统计量的计算函数也都是向量函数.,函数,功能描述,sum(),求向量元素的和,cumsum(),求向量元素的累积和,prod(),求向量元素的积,cumprod(),求向量元素的累积积,max(),求向量元素的最大值,min(),求向量元素的最小值,length(),查询向量的维数,对向量元素的排序操作,sort(),向量，运算的结果是一个行向量.,三、矩阵函数,设 f 是 MATLAB 的矩阵函数，即当
14、f 作用于矩阵 A 时,遵循,MATLAB的矩阵函数按其作用可区分为：,统计数据处理几个常用矩阵处理函数：,函数,功能描述,reshape(),改变矩阵的型（将矩阵拉直为向量，或相反）,fliplr(),左右翻转矩阵,flipud(),上下翻转矩阵,rot90(),90度旋转矩阵,tril(),取矩阵的下三角部分,triu(),取矩阵的上三角部分, 矩阵生成与处理函数；, 矩阵计算与线性方程组解算函数.,线性代数中有关矩阵运算的规则.,统计数据处理常用的矩阵函数有：,函数,功能描述,size(),求矩阵的行与列的维数,det(),求矩阵的行列式,rank(),求矩阵的秩,norm(),求矩阵的
15、范数,inv(),求矩阵的逆矩阵,pinv(),求矩阵的广义逆矩阵,eig(),求矩阵的特征值与特征向量,eigs(),求矩阵某些特定的（如最大）特征值及相应的特征向量,常用函数功能的MATLAB例说,1.3 数据图形化的常用指令与图形的简单修饰,1.3.1 数据图形化的常用指令,一、数据图形化的几个常用指令简介, pie指令,pie(y,explode),绘制由数据向量y（表示各个因素所占的百分比）所,参数explode是一个与y的维数相同的由数字0和1构成,指令pie3绘制三维立体圆饼图，调用格式与pie相同.,参数explode可以缺省.,【扩展】,【说明】,【功能】,【格式】,定义的圆
16、饼图.,形从圆饼图形中分离出来.,的向量，其作用是当其某个元素为1时，将对应的扇, bar指令,【格式】,bar(x,y,option),【功能】,绘制以向量x各个元素为横坐标，以向量y的各个,【说明】,向量x可以缺省，此时x1,2,3,.,在x缺省时，, 参数 option 取值为 stacked 时绘制累加式条形图，以矩阵 y, 参数 option 取值为 grouped 时绘制分组式条形图,以矩阵 y, 参数 option 也可设置颜色，详见“图形的简单修饰”.,指定向量x时option只能引用颜色参数.,【扩展】,指令barh绘制水平放置的条形图,指令bar3绘制三维立体的垂直放置的条
