《MATLAB及其在电气工程中的应用 教学课件 ppt 作者 苏小林 第二章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB及其在电气工程中的应用 教学课件 ppt 作者 苏小林 第二章（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第2章 数据类型,在MATLAB中，关于矩阵和数组有着不同的运算方法和规则，但两者 在表示形式和储存形式上确是一样的，都是以数组的形式来表示。数据 类型是一组数据的描述和对这组数据可进行的操作的统称，是使用 MATLAB必须掌握的基础。MATLAB提供了多种数据类型，常用的数据类型 有数值数组、字符数组、元胞数组、结构数组、对象等。 在使用MATLAB中，经常要用到变量。所谓变量是指在程序运行过程 中需要改变数值的量。变量命名需要满足以下规则： 变量名称有大小写区分。变量名称A和a表示两个不同的变量，同样 MyVar和myvar也表示两个不同的变量。 变量名称的第一字符必须是英文字母，后面可
2、以是字母、数字或者 下划线。变量名最多可以包含的字符数可以使用namelengthmax函数查看。 1var、_dat等都是不合法的变量名称。 变量名称中不可以包含空格或者标点符号。 建议在给变量命名时考虑变量的含义，使得变量名称易于理解，例 如变量名称mydata就比名称bb易于理解。,MATLAB中的预定义变量，如表2-1所示。这些预定义变量有特定含义和数值，用户可直接使用。建议不要对这些预定义变量重新定义、赋予新值，这样会改变其原含义和数值。使用命令clear，清除对应预定义变量名称，将恢复预定义变量的原含义和数值。例如，命令clear pi 将恢复预定义变量pi的原含义和缺省值。,2.
3、1 数值数组,所谓数值数组是指元素为数值的数组或矩阵。MATLAB中的数值类型包括有符号和无符号整数、单精度浮点数和双精度浮点数，缺省时为双精度浮点数。整数数值有8种类型，即有符号的8位、16位、32位、64位整数，无符号的8位、16位、32位、64位整数，它们表示的数值范围和所用转换函数见表2-2。单精度浮点数为32位（4个字节），转换函数为single。双精度浮点数为64位（8个字节），转换函数为double。,数组有一维数组、二维数组和高维数组之分，本书重点介绍一维、二维数组的创建和操作，有关高维数组的创建和操作请参阅有关文献。,2.1.1 一维数组的创建,1.直接输入法 该方法是由键盘
4、将数组中的元素逐个输入。数组用一对中括号“ ”括起来，对一维行数组，元素间用逗号“，”或空格分隔；对于一位列数组，元素间用分号“；”分隔。 【例2-1】在命令窗中直接输入下列程序语句： var1=2,5,7,8,3 或者 var1=2 5 7 8 3 运行结果为 var1 = 2 5 7 8 3 【例2-2】在命令窗中直接输入下列程序语句： var2=4;6;5;3 运行结果为,var2 = 4 6 5 3 2.冒号生成法 也称为步长生成法，是按设定“步长”生成一维行数组。该方法的通用格式为a:inc:b，其中a是数组的第一个元素；inc是步长，可以取正数或负数，inc省略时，默认取值为1；b
5、是数组的最后一个元素（当（b-a）是inc的整数倍时，否则小于b）。注意，当inc是正数时，必须满足ab，否则生成空数组。 【例2-3】在命令窗中输入下列程序语句，并观察运行结果 var3=0:2:10 var4=0:10 var5=12:-2:0 var6=0:0.01:2*pi,3.定数线性生成法 该方法是在设定的“总点数”下，均匀采样生成一维行数组。其通用格式为x=linspace(a,b,n)，其中a、b分别是数组的第一个和最后一个元素，n表示数组元素的总个数。该指令的作用与x=a:(b-a)/(n-1):b相同。若n省略，默认取值为100。 【例2-4】使用linspace函数创建一
6、维数组。 var7=linspace(1,2,5) var7 = 1.0000 1.2500 1.5000 1.7500 2.0000 var8=linspace(1,2); 可检验数组var7有100个元素，其中第一个元素为1，最后一个元素为2。 4.定数对数生成法 该方法是在设定的“总点数”下，按常用对数采样生成一维行数组。其通用格式为x=logspace(a,b,n)，生成数组的第一个元素为10a，最后一个元素为10b，n为数组中元素的总个数，元素按对数空间的间隔设置。若n省略，默认取值为50。,【例2-5】使用logspace函数创建一维数组 var9=logspace(1,3,5)
7、var9 = 1.0e+003 * 0.0100 0.0316 0.1000 0.3162 1.0000 var10=logspace(1,3) 可检验数组var10共有50个元素，其中第一元素为10，最后一个元素为1000. 一维数组是二维数组的特例，下面所介绍的二维数组的创建方法同样也适用于一维数组的创建。,2.1.2 二维数组的创建,二维数组是由实数或复数排列成矩形而构成的。对于mn的二维数组，是指其具有m行，n列。创建二维数组的方法有许多，例如，直接输入法、数组编辑器法、M文件生成法、数据导入法和数据文件读入法、标准数组生成函数法等，在实际应用中可根据需要灵活使用。,1. 直接输入法
8、从键盘上直接输入数组元素的方法适合于较小数组（元素和行、列数较少的数组）。直接输入法需遵循下列规则： 整个数组必须以方括号“ ”为其首尾； 数组的行与行之间需使用分号“；”间隔或用回车键【Enter】间隔； 数组的元素之间可用逗号“，”或空格间隔。 【例2-6】用直接输入法创建二维矩阵 data1=1,3,5,7;2,4,6,8;3,5,7,9 或者 data1=1 3 5 7;2 4 6 8;3 5 7 9 data1 = 1 3 5 7 2 4 6 8 3 5 7 9,2. 数组编辑器法 利用数组编辑器可方便地创建较大规模的数组。其创建方法是首先在命令窗中创建一个新的变量，可为这个变量赋任
9、意的数值，例如data2=1；在工作空间浏览器中双击该变量，打开数组编辑器，在编辑窗中出现待填写的数组元素格；逐格填写元素值，直到完成为止。当然，也可利用数组编辑器对任意数组进行编辑修改。 3. M文件生成法 对于大数组或者经常需要调用的数组，可建立一个M文件来生成。下面通过一个简单例子来说明利用M文件生成数组的过程，关于M文件创建的详细介绍请参见第4章。 【例2-7】用M文件myarray.m创建数组mydata。 步骤1：打开M文件编辑调试器，并在编辑区中输入以下内容： mydata=21,22,23,24,25,26,27,28,29; 31,32,33,34,35,36,37,38,3
10、9; 41,42,43,44,45,46,47,48,49; 51,52,53,54,55,56,57,58,59; 步骤2：保存此文件，文件名为myarray.m,以后只要在命令窗或程序中，调用myarray.m文件，数组mydata就会自动生成。例如，在命令窗中执行以下程序语句： myarray 可在工作空间浏览器或命令窗中检验生成的数组mydata。 4. 数据导入法 数据文件中保存有需要分析的数据，例如实验数据、测试数据、仿真数据等，可利用MATLAB的数据导入功能直接将其导入到MATLAB中再进行分析，这样既方便又快捷。 执行菜单“File”的“Import Data”命令，弹出“I
11、mport Data”界面，选择并打开所需导入的数据文件，弹出导入向导“Import Wizard”界面，选择数据文件中数据间的列分隔符和文本头的行数，按“Next”按钮，在弹出的界面中，用复选框选择需要导入的变量，再按“finish”按钮，数据文件中的数据以数组变量的形式导入到MATLAB中。 5. 标准数组(矩阵)函数生成法 对于一些标准数组或特殊数组，可利用MATLAB提供的函数来生成，表2-3给出一些常用的标准数组生成函数。,函数zeros、ones、eye、rand、randn有两种调用格式： 格式1：functionname(M,N) 生成M行、N列的数组 格式2：function
12、name(N) 生成N行、N列的数组 函数magic、pascal的调用格式为： functionname(N) 生成N行、N列的数组 函数diag的调用格式为： 格式1：diag(V,K) 当V是一个具有N个元素的向量时，生成一个(N+|K|)阶方阵，其第K个对角线元素为V中的元素；K=0是主对角，K0是主对角上方，K0是主对角下方；当V是矩阵时，生成一个列向量，其元素取V中第K个对角线的元素。, 格式2：diag(V) 当V是一个具有N个元素的向量时，生成一个N阶方阵，其主对角线元素取V中元素，相当于diag(V,0)；当V是矩阵时，生成一个列向量，其元素取V中的主对角线的元素。 【例2-
13、8】使用标准数组函数生成数组 data2=zeros(3,4) data2 = 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 data3=ones(3) data3 = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 data4=eye(4) data4 =,1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 data5=rand(3,5) data5 = 0.8147 0.9134 0.2785 0.9649 0.9572 0.9058 0.6324 0.5469 0.1576 0.4854 0.1270 0.0975 0.9575 0.9706 0.8003 6. 存取数据文件 在MAT
14、LAB中，提供save和load命令来实现数据文件的存取，表2-4列出了命令的常见调用格式。 表2-4中，filename文件名可以带路径，但不要带扩展名。v1、v2代表变量名，指定的变量个数不限，变量名与变量名之间必须以空格相分隔。 除采用上述命令之外，也可以在工作空间中选择相应的按钮或快捷菜单命令，实现数据文件的存取。,MATLAB中提供了许多有关文件输入和输出的函数，具有直接对磁盘文件进行访问的功能，不仅可以进行高层次的程序设计，也可以对低层次的文件进行读写操作，有关这方面的内容请参阅MATLAB帮助文档或有关参考文献。,2.1.3 复数数组的创建,复数数组是指数组中的元素为复数，具有实
15、部和虚部，虚数单位为“i”或“j”。复数数组的创建方法与上面介绍的实数数组的创建方法相同，只是在创建过程中，其表达式的输入形式需以复数形式输入，可以是直角坐标表示，也可以是极坐标表示，但生成后的数组都将以直角坐标形式表示。,【例2-9】创建复数数组 c1=1-2i,2+3i;2+4*i,3-5*i % 带“*”或不带“*”都可；不带“*”时，数值与i间不许有空格 c1 = 1.0000 - 2.0000i 2.0000 + 3.0000i 2.0000 + 4.0000i 3.0000 - 5.0000i c2=1,2;2,3+-2,3;4,-5*i c2 = 1.0000 - 2.0000i
16、 2.0000 + 3.0000i 2.0000 + 4.0000i 3.0000 - 5.0000i c3=2*exp(i*pi/6),3*exp(i*pi/3);3*exp(i*pi/4),4*exp(i*pi/2) c3 = 1.7321 + 1.0000i 1.5000 + 2.5981i 2.1213 + 2.1213i 0.0000 + 4.0000i,2.1.4 数值数组的访问、赋值和操作,要对数值数组的元素、子数组进行访问、赋值或操作，首先必须能寻访到这些元素、子数组，这需要通过数组的下标索引来完成。 1. 一维数组的访问、赋值 一维数组寻访格式为A(index)，其中，A是要寻访的数组变量名，index是下标索引，可以是一个正整数(元素在数组中的序号)，或正整数数组(元素序
