《《科学计算引论》实验课：MATLAB简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《科学计算引论》实验课：MATLAB简介（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、科学计算引论科学计算引论实验课实验课MATLABMATLAB简介简介数学实验数学实验q 用计算机解决数学问题q 数学软件公共的基础软件：公共的基础软件：BASIC，FORTRAN，C，Pascal矩阵实验室系统：矩阵实验室系统：Matlab，Scilab，Octave计算机代数系统：计算机代数系统：Mathematica，Maple交互式数学系统：交互式数学系统：MathCAD，CalcwinMatlab 简介简介q 在欧美各高等院校，在欧美各高等院校，Matlab 已经成为线性代数、数值分已经成为线性代数、数值分析、数理统计、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、数理统计、自动控制理论、
2、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，已成析、动态系统仿真、图像处理等课程的基本教学工具，已成为大学生必须掌握的基本技能之一。为大学生必须掌握的基本技能之一。Matlab 功能强大、简单功能强大、简单易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。易学、编程效率高，深受广大科技工作者的欢迎。q Matlab是一种广泛应用于是一种广泛应用于工程计算工程计算及及数值分析数值分析领域的新型高级语言，自领域的新型高级语言，自 1984 年推向市场以来，历经二十多年的发展年推向市场以来，历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工
3、程应用开发环境。工程应用开发环境。Matlab 简介简介q Matlab: Matrix Laboratry 矩阵实验室矩阵实验室q Matlab 的发展的发展 1980年，年，Moler 教授用教授用 Fortran 语言编写了集语言编写了集命令翻译命令翻译、科学计算科学计算于一身的一套交互式软件系统。于一身的一套交互式软件系统。 1984年，年，Moler 等成立了等成立了 The MathWorks 的公司，用的公司，用 C 语言完全改写语言完全改写 Matlab，并推出第一个商业版。并推出第一个商业版。 增添图形图像处理、符号运算、以及与其他流行软件增添图形图像处理、符号运算、以及与其
4、他流行软件 的接口功能，使得的接口功能，使得 Matlab 的功能越来越强大。的功能越来越强大。 到九十年代，在国际上到九十年代，在国际上 30 几个数学类科技应用软件中，几个数学类科技应用软件中， Matlab 在在数值计算数值计算方面独占鳌头。方面独占鳌头。q 目前，目前，Matlab 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具，是一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编软件工具，是一种具有广泛应用前景的全新的计算机高级编程语言了，有人称它为程语言了，有人称它为“第四代第四代”计算机语言。计算机语言。q Matlab 的发行的发行1984年，年，M
5、atlab 1.0 （DOS版，版，182K，20多个函数）多个函数）1992年，年，Matlab 4.0 （93年推出年推出Windows版，加入版，加入 simulink）1994年，年，Matlab 4.2（得到广泛重视和应用）（得到广泛重视和应用）1999年，年，Matlab 5.3（真正实现（真正实现32位运算）位运算）2002年，年，Matlab 6.5（采用（采用JIT加速器）加速器）2004年，年，Matlab 7.02006年，年，Matlab R2006a (Matlab 7.2)2012年年9月月11日，日，Matlab R2012b (Matlab 8.0)Matlab
6、 简介简介q 购买（下载）购买（下载）Matlab 软件软件Matlab 的安装的安装q 插入光盘，自动运行；插入光盘，自动运行； 或点击安装程序或点击安装程序 setup.exeMatlab 的特点与功能的特点与功能q Matlab 具有很强的数值计算功能具有很强的数值计算功能 Matlab 以以矩阵矩阵作为数据操作的基本单位，但无需预先指定作为数据操作的基本单位，但无需预先指定 矩阵维数（矩阵维数（动态定维动态定维） 按照按照 IEEE 的数值计算标准进行计算的数值计算标准进行计算 提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率提供十分丰富的数值计算函数，方便计算，提高效率 Matlab
7、命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强，命令与数学中的符号、公式非常接近，可读性强， 容易掌握容易掌握q Matlab 是一个交互式软件系统是一个交互式软件系统输入一条命令，立即就可以得出该命令的结果输入一条命令，立即就可以得出该命令的结果Matlab 的特点与功能的特点与功能q Matlab 符号计算功能符号计算功能Matlab 和著名的符号计算语言和著名的符号计算语言 Maple 相结合相结合q Matlab 的编程功能的编程功能Matlab具有具有程序结构控制程序结构控制、函数调用函数调用、数据结构数据结构、输入输出输入输出、面向对象面向对象等程序语言特征，而且等程序语言特征，而且简
8、单易学简单易学、编程效率高编程效率高。通过通过 Matlab 提供的编程语言进行编程完成特定的任务提供的编程语言进行编程完成特定的任务q Matlab 的绘图功能的绘图功能Matlab提供丰富的绘图命令，提供丰富的绘图命令，很方便实现数据的可视化很方便实现数据的可视化q Matlab 丰富的工具箱（丰富的工具箱（toolbox）Matlab 的特点与功能的特点与功能根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱根据专门领域中的特殊需要而设计的各种可选工具箱q Matlab 的的 Simulink 动态仿真集成环境动态仿真集成环境提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程提供建立系统模
9、型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能等功能Symbolic Math PDEOptimizationSignal processImage ProcessStatisticsControl SystemSystem Identification Matlab 的基本用法的基本用法q Matlab 系统的启动系统的启动 使用使用 Windows “开始开始” 菜单菜单 运行运行 Matlab 系统启动程序系统启动程序 matlab 双击双击 Matlab 快捷图标快捷图标q Matla
10、b 系统的退出系统的退出 在在 Matlab 主窗口主窗口 File 菜单中选择菜单中选择 Exit Matlab 命令命令 在在 Matlab 命令窗口输入命令窗口输入 exit 或或 quit 命令命令 单击单击 Matlab 主窗口的主窗口的“关闭关闭”按钮按钮命令窗口命令窗口当前工当前工作目录作目录当前工当前工作空间作空间输入命令的输入命令的历史记录历史记录命令命令提示符提示符q 矩阵的直接排列输入矩阵的直接排列输入 矩阵用方括号矩阵用方括号“ ”括起括起例：例： A = 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9 矩阵同一行中的元素之间用矩阵同一行中的元素之间用 空格空格 或或 逗号逗号
11、 分隔分隔 矩阵行与行之间用矩阵行与行之间用 分号分号 分开分开 直接输入法中，分号可以用直接输入法中，分号可以用 回车回车 代替代替例：例：矩阵矩阵q Matlab 的的操作对象是操作对象是 矩阵矩阵q 矩阵元素可以是任何数值表达式矩阵元素可以是任何数值表达式例：例： x = -1.3, sqrt(3), (1+2+3)*4/5 矩阵元素赋值矩阵元素赋值q 矩阵元素的单独赋值矩阵元素的单独赋值例：例： x(5) = abs(x(1)例：例： x(5) = abs(x(6) ?注：注：注：注：MatlabMatlab自动将向量自动将向量 x 的长度扩展到的长度扩展到 5， 并将未赋值部分置零。
12、并将未赋值部分置零。q 大矩阵可以把小矩阵作为其元素大矩阵可以把小矩阵作为其元素矩阵元素赋值矩阵元素赋值例：例： A = A; 11 12 13 在原矩阵的下方加一行在原矩阵的下方加一行如何在原矩阵的右边添加一列？如何在原矩阵的右边添加一列？q 单个元素的引用单个元素的引用例：例： A(2,3)矩阵元素的引用矩阵元素的引用q 多个元素的引用：多个元素的引用：冒号的特殊用法冒号的特殊用法利用小括弧和元素所在的位置（下标）利用小括弧和元素所在的位置（下标）x(i)：向量向量 x 中的第中的第 i 个元素个元素A(i, j)：矩阵矩阵 A 中的第中的第 i 行，第行，第 j 列元素列元素a:b:c产
13、生一个由产生一个由等差序列等差序列组成的向量；组成的向量； a 是首项，是首项，b 是公是公差，差，c 确定确定最后一项；若最后一项；若 b=1，则则 b 可以省略。可以省略。例：例： x=1:2:5 y=1:2:6例：例： x=2:1:5 y=2:5例：例： x=3:2:1q 多个元素的引用多个元素的引用（续）（续）例：例： x(1:3)矩阵元素的引用矩阵元素的引用 A(3,1:3)A(i:j, m:n) 表示由矩阵表示由矩阵 A 的第的第 i 到第到第 j 行和第行和第 m 到第到第 n列交叉线上的元素组成的列交叉线上的元素组成的子矩阵子矩阵。可利用冒号提取矩阵可利用冒号提取矩阵 的整行或
14、整列。的整行或整列。例：例： A(1, :) A(:, 1:2) A(:, :)Matlab帮助系统帮助系统q 联机帮助联机帮助help 显示指定命令的简短使用说明显示指定命令的简短使用说明例：例： help eig help help q 详细使用帮助详细使用帮助doc 以网页形式以网页形式显示指定命令的帮助页显示指定命令的帮助页例：例： doc eig q 其它相关命令其它相关命令helpdesk、helpwin、moreMatlab 查找命令查找命令q lookfor 按指定的关键词查询与之相关的命令按指定的关键词查询与之相关的命令例：例： lookfor inverse q which
15、 显示指定函数所在的目录显示指定函数所在的目录例：例： which eig q 其它相关命令其它相关命令what、more、cd、dirq 变量命名原则变量命名原则Matlab 变量变量u 以以字母开头字母开头u 后面可以跟后面可以跟 字母、数字字母、数字 和和 下划线下划线u 长度长度不超过不超过 63 个字符个字符（6.5 版本以前为版本以前为 19 个个）u 变量名变量名 区分字母的区分字母的 大小大小 写写q Matlab 语句的通常形式语句的通常形式变量变量=表达式表达式表达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子，表达式是用运算符将有关运算量连接起来的式子，其结果被赋给赋值号其结果被
16、赋给赋值号“=”左边的变量左边的变量q 分号和续行符的作用分号和续行符的作用Matlab 变量变量若不想在屏幕上输出结果，可以在语句最后加分号若不想在屏幕上输出结果，可以在语句最后加分号 如果语句很长，可用续行符如果语句很长，可用续行符 “”（三个点）续行（三个点）续行 续行符的前面最好留一个空格续行符的前面最好留一个空格例：例：q 变量的查询变量的查询Matlab 变量变量who 显示工作空间中的所有变量显示工作空间中的所有变量whos 查看工作空间中变量的详细属性查看工作空间中变量的详细属性q 系统预定义变量系统预定义变量Matlab 变量变量u pi 圆周率圆周率 ，其值为，其值为 im
17、ag(log(-1)u inf/Inf 无穷大无穷大 u nan/NaN Not-a-Number，一个不定值，如，一个不定值，如 0/0u eps 浮点浮点运算相对精度运算相对精度 q 特殊变量特殊变量 ansu i/j 虚部单位，即虚部单位，即应尽量避免给系统预定义变量重新赋值！应尽量避免给系统预定义变量重新赋值！q 数与算术表达式Matlab 数值运算数值运算u Matlab 中的数默认是中的数默认是双精度实数双精度实数，表示方法，表示方法同同 C 语言语言3, -9, 0.4, 1.603e-12, 3.23e+20u 浮点运算的浮点运算的相对误差为相对误差为 epsu 浮点数表示范围
18、为浮点数表示范围为：10-308 10308u 复数的输入复数的输入 z=3+4i (4 与与 i 之间不能有空格之间不能有空格) z=3+4*i复数作为矩阵元素输入时，加号两边不能有空格复数作为矩阵元素输入时，加号两边不能有空格!q 数学运算符数学运算符u + 加法加法Matlab 数值运算数值运算u - 减法减法u * 乘法乘法u / 和和 除法（右除和左除）除法（右除和左除）u 幂运算幂运算变量的存储变量的存储q 存储当前工作空间中的变量存储当前工作空间中的变量u save 将所有变量存入文件将所有变量存入文件 matlab.matu save mydata 将所有变量存入将所有变量存入
19、指定文件指定文件 mydata.matq 存储存储指定指定的变量的变量u save mydata.mat 将所有变量存入将所有变量存入文件文件 mydata.matsave 文件名文件名 变量名列表变量名列表例例： save mydata A x z 变量名列表中各变量之间用空格分隔。变量名列表中各变量之间用空格分隔。变量的读取变量的读取q 将数据文件中的变量载入当前工作空间将数据文件中的变量载入当前工作空间u load mydata 载入数据文件中的所有变量载入数据文件中的所有变量u load mydata A x 从数据文件中提取指定变量从数据文件中提取指定变量q 清除当前工作空间中的变量清除当前工作空间中的变量u clear 清除当前工作空间中的所有变量清除当前工作空间中的所有变量u clear A x 清除指定的变量清除指定的变量几个小技巧几个小技巧q Matlab 的命令记忆功能：的命令记忆功能：上下箭头键上下箭头键q 命令补全功能：命令补全功能： Tab 键键 可以先输入命令的前几个字符，再按上下键缩小搜索范围可以先输入命令的前几个字符，再按上下键缩小搜索范围 q 用用 Esc 键键 删除命令行删除命令行
