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1、MATLAB实用教程 电子教案 1.0,下载更新：http:/ MATLAB简介,MATLAB的主要特点 MATLAB的桌面环境 MATLAB的帮助系统,MATLAB的主要特点,简单易学 代码短小高效 计算功能强大 绘图功能强大 可扩展性能,MATLAB的桌面环境,启动按钮 命令窗口 命令历史窗口 工作空间窗口 当前目录浏览器,主界面,当前目录浏览工具,命令窗口,启动按钮,命令历史窗口,工作空间窗口,MATLAB的帮助系统,帮助浏览工具 help函数和doc函数,第2章 数据类型,常数和变量 数组和矩阵 字符串 多维数组 结构 单元数组 函数句柄,常数,下表列出了MATLAB提供的一些内部函数
2、。,变量,变量名 MATLAB变量名的第1个字符必须是字母，后面可以跟字母、数字和下划线的任何组合。 注意：MATLAB中变量名有大小写区分，所以A和a是不同的变量。 创建变量 在MATLAB中创建变量很简单，不必声明变量的数据类型。例如在命令窗口键入下面的命令行就可以创建一个A变量。 A=9 A = 9,变量的数据类型,数 组,逻辑型,字符型,数值型,单元数组,结构数组,函数句柄,Java类,定制类,int8, uint8 int16, uint16 int32, uint32,Single,Double,数组和矩阵,MATLAB中，所有数据都用数组或矩阵形式进行保存。 数组 矩阵,数组,构
3、造数组的方法： 直接构造法 增量法 linspace函数法,直接构造数组,在MATLAB中构造数组，只需要用空格或逗号间隔数组元素，然后用方括号括起来就行了。如 x=0 2 3 6 7 8 或 x=0,2,3,6,7,8 就构造了一个有6个元素的数组x。,用增量法构造数组,利用MATLAB提供的冒号运算符(first:step:last)可以生成数组。数组中的元素按顺序从first一直到last，增量为step。(2:3:14) 如果不指定增量step，则按升序生成数组，后面的数比它前面第一个数大1。(2:13) 如果要求生成降序排列的数组，指定一个负的增量。 增量可以是整数，也可以是小数。,
4、用linspace函数构造数组,用linspace函数构造数组，需要指定首尾值和元素总个数。基本形式是： x=linspace(first,last,num) 其中，first,last和num分别为x数组的首尾元素和元素个数。如 x=linspace(0,10,5) x = 0 2.5000 5.0000 7.5000 10.0000,矩阵,构造矩阵的方法： 简单的创建方法 构造特殊矩阵 聚合矩阵 组合不同类型的数据,用简单方法构造矩阵,MATLAB中创建矩阵最简单的方法是使用符号。在方括号内输入多个元素可以创建矩阵的一个行。用逗号或空格把每个元素间隔开。如果想开始一个新行，用分号终止当前行
5、： A = row1; row2; .; rown 下面创建一个3行5列的数值矩阵。 A = 12 62 93 -8 22; 16 2 87 43 91; -4 17 -72 95 6 A = 12 62 93 -8 22 16 2 87 43 91 -4 17 -72 95 6,构造特殊矩阵,MATLAB提供了多个创建不同矩阵的函数，如下表所示。,聚合矩阵,矩阵聚合是通过连接一个或多个矩阵来形成新的矩阵。符号 不仅是矩阵构造符，它还是MATLAB聚合运算符。表达式C=A B在水平方向上聚合矩阵A和B，表达式C=A;B在垂向上聚合它们。 本例通过在垂向上聚合矩阵A和B来构造新矩阵C： A =
6、ones(2, 5) * 6; % 25的矩阵，元素为6 B = rand(3, 5); % 35的矩阵，元素为随机数 C = A; B % 垂向聚合A和B 注意：在每一条程序后面，有分号“；”，则该语句求出的内容不显 示在屏幕上；若没有分号，则所求内容会显示出来,组合不同类型的数据,构造矩阵时，如果矩阵的数据类型不同，则MATLAB会自动对某些元素进行类型转换，然后生成的矩阵具有相同的类型。 用一个高精度的矩阵和一个低精度的矩阵构造新矩阵时，新矩阵是低精度型的。例如，聚合double型和single型的矩阵时，总是生成single型的矩阵。MATLAB会先将double型元素转换为singl
7、e型。,聚合矩阵的特殊函数,下表列出了聚合矩阵的一些特殊函数。,获取矩阵的元素,使用编号索引 使用线性索引 使用冒号 使用end关键字,使用编号索引获取矩阵的元素,利用编号和索引，可以获取MATLAB矩阵的元素。 要引用矩阵中的特殊元素，用下面的语法指定它的行号和列号，其中A是矩阵变量。按先行后列的顺序指定。 A(row, column),使用线性索引获取矩阵的元素,MATLAB保存矩阵中的数据时是作为一个元素列保存。这个元素列又是由矩阵中的所有列组成的，后一列元素按先后顺序添加到前一列元素的最后。所以，矩阵A A = 2 6 9; 4 2 8; 3 0 1 A = 2 6 9 4 2 8 3
8、 5 1 在内存中是按下面的序列保存的： 2, 4, 3, 6, 2, 5, 9, 8, 1 矩阵A第3行第2列的元素可以看作实际保存序列中的第6个元素。要获取这个元素，可以使用标准语法A(3,2)或使用A(6)。,使用冒号获取矩阵的元素,利用冒号本身可以引用矩阵某行或列的所有元素。使用下面的语法，可以计算44的魔方矩阵A中所有元素的和。 sum(A(:, 2) ans = 34 将冒号进行索引，可以引用整个矩阵中的所有元素。本例显示矩阵A中的所有元素，按列序返回它们： A(:),使用end关键字获取矩阵的元素,利用end关键字可以指定矩阵某维的最后一个元素。它适用于不知道矩阵有多少行或多少列
9、的情况。例如，可以用下面的语句进行值的替换： B(1:3:end) = -10,字符串,字符串的创建 类型转换 字符串的比较 字符串的聚合 字符串的搜索和替换,创建字符串,通过把字符放到单引号中来指定字符数据。如，下面创建一个15的字符串country。 country = China; 创建一个二维字符串时，确定每行具有相同的长度，例如，下面两个字符串都有5个字符，用它们组合起来的二维字符串是合法的。 name = Li Yi ; Hu Xu name = Li Yi Hu Xu 根据不同长度的字符串创建字符串时，将短的那些字符串后面用空格补齐，使所有字符串的长度相同。,类型转换,用char
10、函数把单元数组转换为标准字符串数组。 str2double函数把一个字符串单元数组转换为字符串表示的双精度值。 int2str函数将整型数据转换为字符串型数据。 num2str函数对输出字符串的格式提供了更多控制，该函数的第2个变量是可选的，它设置输出字符串的位数，或指定一个实际的格式。 mat2str函数将数组转换为字符串。 mat2str函数将返回一个包含文本的字符串，该文本在命令行中输入，用于创建矩阵。,字符串的比较,用strcmp函数比较字符串，字符串不相等时，返回false。 可以使用MATLAB的关系运算符，如，可以用（）确定两个字符串中的相同字符。所有关系运算符(, =, , =
11、, =, !=)比较对应字符的值。,字符串的聚合,字符串通常可以由更小的元素聚合而成。两个通用的聚合方法是使用MATLAB聚合运算符（）或sprintf函数。 用strcat函数也可以把两个或更多字符串组合在一起。,字符串的搜索和替换,strrep函数进行标准的搜索和替代操作。 findstr函数把子字符串的起始位置返回到一个更长的字符串中。 strtok函数在输入字符串中第一次发现间隔符时返回间隔符前面的字符，可用该函数把句子分离成单词。 strmatch函数在字符串或字符串单元数组的整个行中进行查找，看有没有以给定字符序列打头的字符串，它返回以该字符串打头的行的行号。,多维数组,用索引生成
12、多维数组 用特殊函数生成多维数组 用cat函数生成多维数组,用索引生成多维数组,创建多维数组的方法之一是先创建一个二维数组，然后扩展它。如： A = 5 7 8; 0 1 9; 4 3 6; A是一个33的数值，即它的行维和列维都是3。给A添加第三维。 A(:,:,2) = 1 0 4; 3 5 6; 9 8 7,用特殊函数生成多维数组,可以使用与生成二维数组相同的方式，用randn,ones和zeros函数等生成多维数组。提供的每个变量表示生成的数组中对应维的大小。如：要创建一个正态分布随机数的432的数组，可以输入： B = randn(4,3,2) 要生成一个元素均为同一常数的数组，使用
13、repmat函数。如： B = repmat(5,3 4 2),用cat函数生成多维数组,cat函数是创建多维数组的一种简单方式，它按指定的维数将多个数组聚合到一起，其调用格式为： B = cat(dim,A1,A2.) 其中A1,A2等是进行聚合的数组，dim是维数。,结构,创建结构数组 获取结构数组中的数据 数组的大小 操作字段 结构的嵌套,创建结构数组,使用赋值语句 可以通过将数据赋给单独的字段来生成一个简单的11结构数组。 使用struct函数 可以用struct函数预分配一个结构数组。其基本形式为： str_array = struct(field1,val1,field2,val2
14、, .) 其中，变量为字段名和它们的对应值。,单元数组,创建单元数组 获取单元数组的数据 删除单元和重塑单元数组,创建单元数组,用赋值语句创建单元数组 可以使用单元索引和内容索引两种方式创建单元数组。 用cell函数创建单元数组 使用cell函数，可以预分配指定大小的空单元数组，如，下面的语句创建一个空的单元数组： B = cell(2,3); 然后可以用赋值语句填充B单元。,函数句柄,函数句柄是一种MATLAB数据类型，它包含用于引用函数的信息。创建函数句柄时，MATLAB在句柄中保存所有与要运行的函数有关的信息。 第3章将对函数句柄进行比较详细的介绍。,第3章 M文件设计,变量 表达式 流
15、程控制 函数 M文件 程序调试与错误处理 编程技巧,变量,变量的作用范围 局部变量：局部变量的作用范围仅限于本函数。 全局变量：全局变量用global关键字进行声明，其作用范围为整个M文件。 变量的存活期 变量的存活期代表变量保持其值的能力。 用persistent关键字声明固定变量，可以保持变量的值 。,表达式,数值表示 运算符 处理字符串表达式,数值表示,MATLAB使用传统的数值表示方法。对于比较长的数，使用科学计数法，用字母e指定以10为底的幂次。虚数用i或j作为后缀。下面是一些合法的数值表示： 3 -99 0.0001 9.6397238 1.60210e-20 6.02252e23 1i -3.14159j 3e5i,运算符,算术运算符 比较运算符 逻辑运算符 运算符的优先级,运算符的优先级,按照优先级别，各种运算符有下面的先后次序。 小括号() 转置(.)、幂(.)、复数共轭转置()、矩阵的幂() 一元的加(+)、一元的减(-)、逻辑否() 乘(.*)、右除(./)、左除(.)、矩阵乘(*)、矩阵右除(/)、矩阵左除() 加(+)、减(-) 冒号操作符(:) 小于()、大于或等于(=)、等于(=)、不等于(=) 逐元素AND(&) 逐元素OR(|) & |,处理字符串表达式,处理字符串表达式需要使用eval函数和feval函数。 eval函数可
