《中科院matlab课件matlab在科学计算中的应用2.——51页》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中科院matlab课件matlab在科学计算中的应用2.——51页（132页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 MATLAB 语言程序设计基础,MATLAB 语言的简洁高效性 MATLAB 语言的科学运算功能 MATLAB 语言的绘图功能 MATLAB 庞大的工具箱与模块集 MATLAB 强大的动态系统仿真功能,MATLAB 语言是当前国际上自动控制领域的首选计算机语言，也是很多理工科专业最适合的计算机数学语言。通过学习可更深入理解和掌握数学问题的求解思想，提高求解数学问题的能力，为今后其他专业课程的学习提供帮助。 MATLAB语言的优势:,本章主要内容,MATLAB 基本命令简介 MATLAB 程序设计语言基础 基本数学运算 MATLAB语言流程控制 MATLAB 函数的编写 二维图形绘制 三
2、维图形绘制,0 初识MATLAB 例1-1 绘制正弦曲线和余弦曲线。 x=0:0.5:360*pi/180; plot(x,sin(x),x,cos(x); 例1-2 求方程 3x4+7x3 +9x2-23=0的全部根。 p=3,7,9,0,-23; %建立多项式系数向量 x=roots(p) %求根,例1-3 求积分 quad(x.*log(1+x),0,1) 例1-4 求解线性方程组。 a=2,-3,1;8,3,2;45,1,-9; b=4;2;17; x=inv(a)*b,Mathematica的计算结果（比较）,Mathematica的计算结果2,Mathematica的计算结果3、4
3、,Matlab工作环境界面,包含一行标题栏、一行菜单栏、一行工具栏、五个工作窗口和一行注释栏。 五个工作窗口分别为: 发射台（ Launch Pad）、工作区（ Workspace）、命令历史（ Command History）、当前路径（ Current Directory）和命令窗口（ Command Windows）。,2.1 MATLAB 基本命令简介,MATLAB 通用命令,Matlab常用的窗口帮助命令,help 命令 直接输入 help, MATLAB 将列出所有的帮助主题，每个帮助主题对应于 MATLAB搜索路径中的一个目录； help 后加帮助主题，可获得指定帮助主题的帮助信
4、息； help 后加函数名； help 后加命令名，将得到指定命令的用法；,demo 命令,helpwin 命令用于打开 MATLAB 的帮助文件窗,lookfor 命令允许用户通过完整的或部分关键字来搜索要查找的内容 who 和 whos 的作用是列出在 MATLAB 工作内存中驻留的变量名 exist 命令用来查找或检查变量和函数的存在性,怎样获得详尽的帮助信息（总结）,首先是MATLAB窗口中的help命令，它最常用、最快，往往也是最有效的。给出关键字就能找到相应的说明。Help命令简单易用，但是它要求准确给出关键字，如果记忆不准，就很难找到。这时就应该用第二种方案。 Help Desk
5、：这是MATLAB的HTML格式的帮助文档，有着很好的组织。可以在命令行键入helpdesk，进入“Matlab Help Desk”。Help Desk的搜索可以使用不完全关键字，这样即使遇到记忆模糊的情况也可以很快查到。 前面两种方法所得到的帮助信息常常是不够细致的，需要用第三种途径来补充，这就是电子版的使用手册。MATLAB里包含了大量关于MATLAB安装、使用、编程以及各种工具箱等的电子版手册，全部为PDF格式,具有搜索功能，因此也可以在指定的手册中搜索关键字，使用非常方便。,远程帮助系统 在MathWorks公司的主页(http:/)上可以找到很多有用的信息，国内的一些网站也有丰富的
6、信息资源。,2.2 MATLAB 程序设计语言基础,MATLAB 语言的变量命名规则是： （1）变量名必须是不含空格的单个词； （2）变量名区分大小写； （3）变量名最多不超过19个字符； （4）变量名必须以字母打头，之后可以是 任意字母、数字或下划线，变量名中 不允许使用标点符号,变量分类： 局部变量和全局变量 永久变量（保留常量） 只能在某一函数体内使用，而不能从其他函数和 Matlab工作空间访问的变量，就是局部变量。 在几个函数及Matlab函数中都能使用的变量就是全局变量。 （全局变量名应尽可能大写，并由globe声明）,Matlab内部的每一个数据元素都是用双精度数（double）
7、来表示和存储的。 变量输出时用户可以用format命令设置或改变输出格式。 短格式(Short)：1.3333 0.0000 短格式e方式(Short e)：1.3333e+00 1.2345e-06 短格式g方式(Short g)：1.3333 0.0 长格式(Long)：1.33333333333333 0.00000123450000 长格式e方式(Long e)：1.33333333333333e+00 1.2345000000000e-06 长格式g方式(Long g)：1.33333333333333 0.0000012345 银行格式(Bank)：1.33 0.00 十六进制格式
8、(Hex)：3ff555555555 3eb46231abfd71 +格式(+)：+ 有理数（Rational）：1/3 2469/2000000000,MATLAB 的保留常量,数学运算符号及标点符号,（1）MATLAB的每条命令后，若为逗号或无标点符号，则显示命令的结果；若命令后为分号，则禁止显示结果. （2）“%” 后面所有文字为注释. （3） “.”表示续行.,数学运算符号及标点符号,双精度数值变量 IEEE标准，64位 (占8字节)，11指数位，53数值位和一个符号位 double( ) 函数的转换 其他数据类型 uint8( )，无符号8位整形数据类型，值域为0至255，常用于图像
9、表示和处理。（节省存储空间，提高处理速度） int8( ), int16( ), int32( ),uint16( ), uint32( ),数值型数据结构,所谓符号计算是指在运算时,无须事先对变量赋值,而将所得到结果以标准的符号形式来表示。 MathWorks公司以Maple的内核作为符号计算引擎（Engine），依赖Maple已有的函数库，开发了实现符号计算的两个工具箱：基本符号工具箱和扩展符号工具箱。,符号型变量数据类型,1、sym函数 sym函数的主要功能是创建符号变量，以便进行符号运算，也可以用于创建符号表达式或符号矩阵。用sym函数创建符号变量的一般格式为： x = sym(x)
10、其目的是将x创建为符号变量，以x作为输出变量名。每次调用该函数,可以定义一个符号变量。,（一） 定义符号变量,【例】作符号计算： a,b,x,y均为符号运算量。在符号运算前，应先将a,b,x,y定义为符号运算量,a=sym(a); %定义a为符号运算量，输出变量名为a b=sym(b); x=sym(x); y=sym(y); x,y=solve(a*x-b*y-1,a*x+b*y-5,x,y) %以a,b为符号常数，x,y为符号变量 即可得到方程组的解： x =3/a y =2/b,2、syms函数 syms函数的功能与sym函数类似。syms函数可以在一个语句中同时定义多个符号变量，其一般
11、格式为： syms var_list var_props 例：syms a b real syms c positive,符号型数值可采用变精度函数求值 vpa(A), 或 vpa (A,n) vpa(pi) ans = 3.1415926535897932384626433832795 vpa(pi,60),字符串型数据：用单引号括起来 。 多维数组：是矩阵的直接扩展，多个下标。 单元数组：将不同类型数据集成到一个变量名下面，用表示；例：用Ai,j可表示单元数组A的第i行,第j列的内容。 类与对象：允许用户自己编写包含各种复杂详细的变量，可以定义传递函数。,MATLAB支持的其它数据结构,a
12、ns = 3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494,直接赋值语句 赋值变量赋值表达式 例： a=pi2 a = 9.8696 例：表示矩阵 B=1+9i,2+8i,3+7j;4+6j 5+5i,6+4i;7+3i,8+2j 1i B = 1.0000 + 9.0000i 2.0000 + 8.0000i 3.0000 + 7.0000i 4.0000 + 6.0000i 5.0000 + 5.0000i 6.0000 + 4.0000i 7.0000 + 3.0000i 8.0000 + 2.0000i 0 +
13、1.0000i,MATLAB 的基本语句结构,函数调用语句 返回变量列表函数名（输入变量列表） 例：a,b,c=my_fun(d,e,f,c) 冒号表达式 v=s1:s2:s3 该函数生成一个行向量v，其中s1是起始值， s2是步长（若省略步长为1）， s3是最大值。 例：用不同的步距生成 (0,p) 间向量。 v1=0:0.2:pi v1 = Columns 1 through 9 0 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000 1.2000 1.4000 1.6000 Columns 10 through 16 1.8000 2.0000 2.2000 2.400
14、0 2.6000 2.8000 3.0000, v2=0:-0.1:pi %步距为负，不能生成向量，得出空矩阵 v2 = Empty matrix: 1-by-0 v3=0:pi v3 = 0 1 2 3 v4=pi:-1:0 逆序排列构成新向量 v4 = 3.1416 2.1416 1.1416 0.1416 v5=0:0.4:pi,pi v5 = 0 0.4000 0.8000 1.2000 1.6000 2.0000 2.4000 2.8000 3.1416,MATLAB 以矩阵为基本的运算单元，向量和标量作为特殊的矩阵处理：向量看作只有一行或一列的矩阵；标量看作只有一个元素的矩阵。 1
15、、 矩阵的构造 a.直接输入 b.利用内部函数产生矩阵 c.利用M文件产生矩阵 d.从外部数据文件调入矩阵,A=1,2,3;4,5,6;,a. 直接输入 直接输入需遵循以下基本规则： 整个矩阵应以“ ”为首尾，即整个输入矩阵必须包含在方括号中； 矩阵中，行与行之间必须用分号“ ；”或 Enter 键（ 按 Enter 键）符分隔； 每行中的元素用逗号“ ，”或空格分隔； 矩阵中的元素可以是数字或表达式，但表达式中不可包含未知的变量，MATLAB用表达式的值为该位置的矩阵元素赋值。当矩阵中没有任何元素时，该矩阵被称作“ 空阵”（ Empty Matrix）。, A=1,2,3,4;5,6,7,8
16、;9,10,11,12;13,14,15,16 A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 利用表达式输入 B=1,sqrt(25),9,13 2,6,10,7*2 3+sin(pi),7,11,15 4,abs(-8),12,16 B = 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15 4 8 12 16,由向量构成矩阵 向量是组成矩阵的基本元素之一。向量元素需要用方括号括起来。元素之间用空格和逗号分隔生成行向量，用分号隔开生成列向量。可以把行向量看成1n 阶矩阵，把列向量看成n1 阶矩阵。 向量的构造方法： 直接输入向量 利用冒号生成向量 利用 linspace/logspace 生成
