1.1 MATLAB 软件介绍 7
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在欧美各高等学校,MATLAB 软件成为线性代数、自动控制理论、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真、图像处理等诸多课程的基本教学工具,成为本科生、硕士生和博士生的必须掌握的基本技能。 <y${Pkrj
,|?-\?I
主要用途: .pNPC|XU
(1)数值和符号计算; du2q6"
(2)绘图; 'T54k
(3)一种语言体系,也可以方便地与 Fortran、C 等语言接口; ]A}'jP
(4)工具箱(Toolbox),分为功能性和学科性两种类。同时,其工具箱的数据文件代码完全开发,用户也可以开发自己的工具箱。 5TlPs_o
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功能性工具箱主要用来扩充 MATLAB 软件的符号计算功能、图视建模仿真功能、文字处理功能以及硬件实时交互功能。这种功能性工具箱用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的,如控制工具箱(Control Toolbox)、信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)、通信工具箱(Communication Toolbox)等都属此类。 o[AQS`
E.v~<[g
MATLAB 语言的主要特点: &wj;: f
(1)语法规则简单。与其他编程语言相比更接近于常规数学表达,对于数组变量的使用,不需类型声明,也无需事先申请内存空间。 xZ2}1D
(2)提供了数以千计的计算函数,极大的提高了用户的编程效率。 J-g#zs
(3)是一种脚本式(scripted)的解释型语言,无论是命令、函数或变量,只要在命令窗口的提示符下键入并以回车键结束,则 MATLAB 都会予以解释执行。 m
ys5B}
(4)可移植性,可跨平台运行。MATLAB 软件可以运行在很多不同的计算机系统平台上,包括大部分的 UNIX 和 Linux 系统,其编写的程序对应的数据文件是一致的,绘图功能也与平台无关。 b&u o^G,
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1.2 MATLAB 系统环境与数据操作 CFJ F}aW
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1.2.1 系统路径设置 v'`9^3(-
oD,f5Ci-
两个路径概念: B 95}_q
(1)当前目录窗口:指 MATLAB 运行时的工作目录。只有在当前目录和搜索路径下的文件、函数才可以被运行和调用;如果没有特殊指明,数据文件也将存放在当前目录下。 Fy-+? ~
(2)搜索路径:指 MATLAB 执行过程中对变量、函数和文件进行搜索的路径。 aK'`yuN
搜索路径是使用 MATLAB 时一个很重要的概念,MATLAB 具有大量的工具箱,用户在使用时也会设置大量的用户文件夹和文件,怎样让 MATLAB 能够识别出这些文件在哪里,这就是搜索路径需要确定的内容。 )I<p<HQD
(注:MATLAB 启动后的默认目录是 C:\MATLAB\BIN 若不建子目录则MATLAB 环境产生的数据文件就登陆在这个缺省目录上。为了更加便于用户创建、修改 M 文件和其他文件,用户应建立自己的工作目录。) T:Dp+m!\{
键入字符识别的搜寻次序为: LPbZ.
->>是否为变量 _%Ay\4H^\
->>是否为函数 pfW0)V1t
->>是否为当前目录下的 M 文件 gBRhO^Sz
->>是否为搜索路径下其他 M 文件 jqHg'Fq
}'{39vc .
系统路径设置方法 Yo:l@(
(1)path 指令,可设置扩展(临时)搜索路径。例: 70 !&
path(path, ‘C:\tools\mydir’) 8;7Y}c
(2)cd 指令,可设置当前工作目录,该目录必须已存在。例: rkA0v-N6v
cd E:\MATLAB 0;'kv|
(3)userpath 指令,可修改运行时默认路径。例: v%3mhk#
userpath(‘D:\MATLAB’) po_||NIY
(4)pathtool 指令,可直接更改、添加搜索路径。 Z~o*$tF/
c_xtwdkL9
1.2.2 变量 的基本表达 &)L2a)
}~dXz?{p8
变量命名规则:以英文字母开头,可包括英文字母、数字和下划线,区分大小写,最多可包含 63 个字符(6.5 及以后版本)。 IWN:GFH(
变量书写特点: HBYqqEO
(1)无需声明 10dVV[=
(2)末尾有分号,只执行不输出 oo7&.HWf
(3)回车符代表这句结束 !]Z> T5$
(4)一行写不开,可用…续行 a#W:SgE?Y
(5)注释以%开头 DsY-JBDvoz
06 gE;iT
变量赋值的两种常见方式: ,YFuMek
->>变量=表达式,例: Iw~3y{\
s = 1-1/2+3 +v%V1lf^~
输出结果:s = 3.5000 +]Of f^s
->>表达式(赋值给默认变量 ans) zcItZP
2016/81 P%>? O :a
输出结果:ans = 24.8889 [6qa"Ie
HbF.doXK
MATLAB 预定义的变量: _)Uw-vhQiT
(1)ans,最近表达式计算结果的变量名; B M{GSX
(2)eps,预设正的极小值,其值为 2.2204e-16; PPT"?lt*&
(3)pi,圆周率 π; Oy[1_qfP
(4)inf,无穷大,∞值; l(9$s4R
(5)i 或 j,虚数单元,sqrt(-1); !o &+
(6)NaN,非数,0/0,∞/∞。 VP=(",`
注:用户只能临时覆盖这些预定义变量的值,Clear 或重启 MATLAB 可恢复其值。 hi,!
Ay<'Z6`
变量查询方法: w\=zTHo88
(1)工作空间窗口显示; cs`/^2Vf"#
(2)who 和 whos 指令,列出在 MATLAB 工作空间中已经驻留的变量名清单。其中,whos 指令在给出变量名的同时,还给出它们的维数及性质。 rKq/=Avv
%*P59%
清除变量方法: o7VNw8Bp
->>clear 清除所有变量 Rk^Fasg"
->>clear a 只清除变量 a
qEKTSet?
5bFE;Y;
变量保存与调用: a&)0_i:r
命令 quit 和 exit 都可退出 MATLAB,结束工作任务会删除工作空间中的变量,可采用如下命令来保存工作空间,以备再次调用这些变量。 B{!)GZ(}
YE&"IH]lF
保存的指令格式: ` =dD6r
(1)save,将工作空间中的所有变量保存到 matlab.mat 文件中。 !*u5HVn
(2)save [文件名] [变量名],将指定的变量保存在指定文件中。如: )F&@ M;2p'
save temp x y z @~fg[)7M
把 x,y,z 这三个变量保存在文件 temp.mat 中。 ?GU/Rf!H#
在下次加载 MATLAB 时,可以利用 load 指令将保存在文件中的变量恢复到工作空间中,其格式有: Vn? %w~0!
(1)load,将保存在 matlab.mat 中的变量载入到 MATLAB 工作空间中。 4cL
NPl<
(2)load [文件名] [变量名],从指定的文件中将指定的变量装入 MATLAB工作间。如: )H$Ik)/N
load temp x r9@O`i
只将 temp.mat 文件的变量 x 载入到 MATLAB 工作空间中。 .%`|vGF
+Uq9C-Iu
1.2.3 数据、操作与显示 B{a:cz>0<
FQB)rxP
数字的计述: ,T"pUe VJ
MATLAB 的数值采用习惯的十进制表示,可以带小数点和负号,其缺省的数据类型为双精度浮点型(double)。例: _~_04p
3 -99 0.0013 1.243e-6 ;_K+b,
表达式按常规相同的优先级从左至右执行运算,指数运算级别最高,乘除次之,加减最低。 #})Oz| c
加+ 减- 乘* 左除\ 右除/ 幂^ rwFR5
注:对于标量而言,左除和右除的作用相同,但对矩阵运算产生不同的影响。 8,YF>O&
i9k7rEW^
在缺省的状态下 MATLAB 以短格式 short 格式显示计算结果。可以用MATLAB 命令窗口中 format 指令来改变数字的显示格式。由于 MATLAB 以双精度执行所有运算,显示格式的设置仅影响矩阵的显示,不影响矩阵的计算与存储。 zc]F
如果矩阵的所有元素都是整数,则矩阵以不带小数点的格式显示。如果有一个元素不是整数,则有几种输出格式。默认格式为 short格式,只显示 5 位有效数字,其他的显示格式可显示更多的有效数字,还可用科学表示法。 VP\HPSp
->>format short e 短格式科学表示; KM4w{
->>format short g 在 short 和 short e 中自动选择最佳方式; #NNj#
->>format long 长格式(15 位有效数字); xPb;_~
->>format long e 长格式科学表示; m{!BSl
->>format long g 在 long 和 long e 中自动选择最佳方式; L@S"c
(
->>format bank 银行格式; 5}9-)\8=z
->>format rat 近似有理数表示; [6 wI22
->>format hex 十六进制格式; 3XY$w&