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1、MatlabSimulink应用实例仿真与高效算法开发 作者： 日期： 第一章 M MATLAB 语言程序根底本章旨在介绍关于MATLAB的根本知识，使读者可以更好的理解后续章节中的内容。其实，对于MATLAB的根本知识的介绍可以在市面是流行的各类MATLAB书籍中看到，那么本书中对于此局部的介绍又有哪些自己的特点呢？首先，省去了MATLAB中一些与高效率计算编程无关的赘述，使读者在能力理解和运用本书中心局部对于高效算法的介绍前提下，用最少的时间获得必须的预备知识；其次是对于一些后续章节中经常用到的根本概念和方法作了更为详细的介绍，这样读者在阅读完本章节以后可以更轻松的理解本章中对于算法介绍的
2、内容。本章主要内容包括： MATLAB的数据类型 根本数学运算 根本符号运算 根本的流程构造 函数编写与调试 图形的绘制1.1 MATLAB 的数据类型 本节主要介绍MATLAB中的数据类型。不同类型的对象在计算机语言中可用不同类型的变量来描述。为使读者能够更好的理解后续章节的算法程序，本节专门对MATLAB的数据类型进展介绍。常量与变量 1.1常量MATLAB中，常量和变量是根本的语言元素。MATLAB的数值采用传统的十进制表示，可带负号或小数点。举例如下：5 -87 0.001 3.1415 1.05457e-34 6.02e23 MATLAB还提供了一些内部常量，也可以理解为MATLAB
3、默认的预定义变量。这些常量定义了编程和应用中经常用到的数据，如，圆周率、虚数单位等。随着MATLAB启动，这些常数就被产生。表1-1 MATLAB中的一些内部常量内部常量根本意义ans默认变量名或缺省变量名，MATLAB会自动将无指定输出变量的计算结果默认保存到ans变量中eps机器零阀值Inf 或 inf表示无穷大的结算结果，如1/0i 或 j虚数单位，有 i=j=pi圆周率NaN 或 nan非数值，通常表示不合法数值的值。如，0/0或inf/inf所得到的结果realmax(realmin)最大(小)正实数nargin(nargout)函数输入(输出)宗量数目computer计算机类型 v
4、ersionMATLAB版本字符串表1-1中所列常量可不必声明，直接调用。这里值得指出的是表1.1中所列常量的意义是在表中变量名未被用户赋值的情况下才成立的。假设用户对表中任何一个内部常量的字符串进展了赋值，那么该常量的默认意义或者默认值已被用户的新赋值所覆盖，只不过这种“覆盖是临时的，如果用户运行了clear指令将MATLAB内存清空，或者MATLAB指令窗被重新启动，那么所有的内部常量又会恢复到系统默认的意义。【例1-1】 系统内部常量的调用和赋值pi % 观察系统的默认值ans =pi = ans + 1 % pi被重新赋值，不再是原系统默认值pi =clear % 清空内存中的变量pi
5、 % 重新观察pi的值ans =可见，在无指定输出变量时候，系统自动把值赋给了ans。通过对pi进展重新赋值，原先默认值(圆周率)被覆盖，清空内存之后，pi又恢复到系统默认值。.2变量所有MATLAB中定义的变量都以数组或者矩阵形式保存，他提供的数据类型多达十余种，如逻辑型、字符型、数值型、单元数组、构造数组、函数句柄等。下面简单介绍一下几种数据类型。l 逻辑型 此类数据类型只能包含1，0或者true，false。举例：A = 1 3 5; 4 1 7; 2 6 9;B = A2B = 0 1 1 1 0 1 0 1 1l 字符型 又称字符串数组，如果没有串数组及其相应的操作，数据的可视化和构
6、作MATLAB的宏指令都会遇到困难。字符串的创立也有值得注意的地方，就是必须首先将待建的字符置于英文状态下的“单引号对中。例：clear % 去除所有内存变量A =Hello, everyone! % 对A进展赋值A =Hello, everyone!l 数值型 数值数组及其运算始终是MATLAB的核心内容。数值型又可分为单精度数值型数组(single)、双精度数值型数组(double)和整型数组。MATLAB进展数值计算时，默认所有变量都为double型。使用format命令可以设置变量的输出格式，例如：a =2.3609 %系统默认为double型a =format long %设置系统为
7、15位定点格式输出aa =format long e %设置系统为15位浮点格式输出aa=2.360900000000000e+000在MATLAB中，变量的命名是要遵守一定规那么的。首先，对变量命名要注意区分大小写，比方，Myname和myname表示两个不同的变量。pi代表系统默认的圆周率，但Pi、PI和pI都不是；其次，在MATLAB中对变量进展命名时，第一个字符必须时英文字母，如0abc、_abc等都不是合法的；另外，MATLAB中在变量名的中间不能包含空格(backspace)、标点和括号等，不过可以包含下划线，比方，ab_c是可以的，ab c或者ab,c等都不是合法的。 运算符 运
8、算符从其功能来分大致有三种：算术运算符、比拟运算符和逻辑运算符。现在分别介绍一下它们的构成和使用。.1算术运算符MATLAB中的运算符不只是完成传统意义上的算术所需的四那么运算，另外还有幂、转置等运算。由于MATLAB具有强大的矩阵运算功能，所以它的很多运算符都是针对矩阵操作的。表达式所采用的运算符见表1-2。表1-2 算术运算符及其功能运算符功能运算符功能+加-减.*乘./右除.左除.幂. 转置复数共轭转置*矩阵乘法/矩阵除法矩阵的幂：冒号操作符要说明的是，一维的运算可以看作是矩阵运算的一种特殊形式，其运算符是一样的，例如一维运算中没有的转置，也可以看作是一维矩阵的转置，只是它转置后的结果不
9、变罢了。此外，MATLAB中针对向量的算术操作专门设计了一类近似的运算符号，就是在一般的矩阵运算符前加“.，它代表所参与运算的向量对应元素之间的运算。.2 比拟运算符比拟运算符的作用主要是用来比拟两个数值的大小，它的写法与一般的手写比拟运算符有所区别。具体见表1.3所示。表1.3 比拟运算符指令功能指令功能=大于等于小于=小于等于= =等于=不等于值得指出的是一般的表示等于的运算符在MATLAB中写为“= =，传统意义上的等号“=在MATLAB运算中用于赋值运算。此外，进展比拟操作时注意以下两点：(1), 标量可与任何维数组进展比拟。比拟在此标量与数组每个元素之间进展，比拟结果与参与比拟的数组
10、同维；(2), 参与比拟的没有标量时，比拟运算符两端的数组必须维数一样，比拟在两数组对应位置上的元素间进展，因此比拟结果将与参与比拟的数组一样。举例说明：【例1-2】比拟运算A = 1 2 3 4 5;B = 5 4 3 2 1;C = (A3)|如符号两端表达式有一式为真，返回true(1), 否那么返回0。(a = = 0 ) | ( a/b0)这里说明一下，二进数位逻辑操作时，往往首先把运算量转换为二进制表示，然后逻辑运算在两个二进制数的自右到左相应数位间进展，输出的结果为运算所得的二进制数所对应的十进制数。当逻辑运算中没有标量时，参与运算的数组必须维数一样，运算在两数组的对应位置元素间
11、进展。此外，“&和“|操作都有其特殊的性质，两者都属于先决逻辑操作符。“&操作时，先观察运算符左侧的参与运算的表达式是否为“假；假设是，那么马上给出运算结果为“假，而不必再观察运算符右侧的参与运算量。当左侧的运算量为“真时，才接着对右侧运算量进展计算或者判断，进而执行“与逻辑运算。“|操作时，首先判断左侧的运算量是否为“真；假设是，立即给出计算结果“真，而不必观察右侧参与运算量；假设不是，那么对右侧运算量进展观察，进而执行“与操作。构造数组构造数组(也有人称为构架数组)能在一个数组里存放任何类型的数据。构造数组的根本单元(elment)是构造。数组中的每个单元以下标区分，他们之间是平等的。构造
12、数组维数不受限制，可以为一维、二维或更高维。构造数组的创立有两种方式，下面我们就看一个例子：【例1-3】下面创立一个my_software构造数组，里面存储的是一个软件系统的信息。 首先看第一种方法，直接使用赋值语句构造构造数组(1)直接对域进展赋值my_software.name = MATLAB ; % 可以直接将字符串赋值给构造数组的域my_software.version = .19920(R14) ;my_software puter = PCWIN ;my_software.testdata.test1= 3.74 3.27 ; 3.56 3.41; %可以直接将数组赋值给构造数组的域my_software.testdata.test2= 65.23 68.75 ; 63.0
