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2008-10-21 19:23 |
MATLAB入门教程-MATLAB的基本知识
1-1、基本运算与函数 d^$cx(2$D XPq`;<G 在MATLAB下进行基本数学运算,只需将运算式直接打入提示号(>>)之後,并按入Enter键即可。例如: xJ:Am>%\^ o](ORS$~ >> (5*2+1.3-0.8)*10/25 :4X,5X7tW= ^mI`P}5Y ans =4.2000 @q]!C5
K)`R?CZ:s MATLAB会将运算结果直接存入一变数ans,代表MATLAB运算後的答 案(Answer)并显示其数值於萤幕上。 .3Smqwm=Y :mCGY9d4L 小提示: ">>"是MATLAB的提示符号(Prompt),但在PC中文视窗系统下,由於编码方式不同,此提示符号常会消失不见,但这并不会影响到MATLAB的运算结果。 \!uf*=d n]5Pfg|a 我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x: I 6<LKI/ #3?"#),q x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25 >tL"8@z9 s:,fXg25J x = 42 =yqg,w&Q 9S'\&mRl 此时MATLAB会直接显示x的值。由上例可知,MATLAB认识所有一般常用到的加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)的数学运算符号,以及幂次运算(^)。 Cx(HsJ!, E6G;fPd= E 小提示: MATLAB将所有变数均存成double的形式,所以不需经过变数宣告(Variable declaration)。MATLAB同时也会自动进行记忆体的使用和回收,而不必像C语言,必须由使用者一一指定.这些功能使的MATLAB易学易用,使用者可专心致力於撰写程式,而不必被软体枝节问题所干扰。 yfFe%8w_vw F3Vvqt*2 若不想让MATLAB每次都显示运算结果,只需在运算式最後加上分号(;)即可,如下例: 6~s{HI! >B;S;_5=
y = sin(10)*exp(-0.3*4^2); [vY)y\W{ SFsT^f< 若要显示变数y的值,直接键入y即可: ^H<VH GLV`IkU % >>y [czWUD 7A<}JaE!, y =-0.0045 Z,XivU& ov!L8
9`[u 在上例中,sin是正弦函数,exp是指数函数,这些都是MATLAB常用到的数学函数。 /dX,]OFm +'` ^ N 下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数: l>HB 0o aM8z_j!!u 小整理:MATLAB常用的基本数学函数 T[0CD'|E J(XK%e[8 abs(x):纯量的绝对值或向量的长度 mn{R> .J5or angle(z):复 数z的相角(Phase angle) d+eb![fi 7#T@CKdUd sqrt(x):开平方 V+*1?5w 2@ZuH^qhk real(z):复数z的实部 9x8Ai GCcSI;w imag(z):复数z的虚 部 E/ku VZX :KRe==/ conj(z):复数z的共轭复数 6XVJ/qZ "rQ?2?
round(x):四舍五入至最近整数 :J5CmU$ ooYs0/,{ fix(x):无论正负,舍去小数至最近整数 *nUa0Zg4q6 /dVcNo3" floor(x):地板函数,即舍去正小数至最近整数 =&U7:u sD<8-n ceil(x):天花板函数,即加入正小数至最近整数 L= <,+m[! P'Jb')m rat(x):将实数x化为分数表示
bqR0./V m%OX<
T! rats(x):将实数x化为多项分数展开 gBd~:ZUa r3Ih]|FK# sign(x):符号函数 (Signum function)。 ;wr]_@<~ FC8=
ru 当x<0时,sign(x)=-1; rk?G[C)2c R&}{_1dj8 当x=0时,sign(x)=0; n8e}8.Bu umiD2BRZ 当x>0时,sign(x)=1。 b@[5xv\J Nx(y_.I{K > 小整理:MATLAB常用的三角函数 Tj=g[)+K oX1{~lDJl sin(x):正弦函数 HR k^KB +)d7SWO6]! cos(x):馀弦函数 ]p~,C*UH0 \3z ^/F~ tan(x):正切函数 \hZ9in`YlR -Ar 3>d asin(x):反正弦函数 +wr
5& *
@j#13. acos(x):反馀弦函数 /E6Tt 8,(5Q atan(x):反正切函数 ?Wp{tB9N0 4,R1}.?BzJ atan2(x,y):四象限的反正切函数 ^S`c-N C[(Exe sinh(x):超越正弦函数 v~HfA)#JK [k6 5i cosh(x):超越馀弦函数 ,t>/_pI+= E|^~R}z) tanh(x):超越正切函数 nbz?D_ ~4~>;e asinh(x):反超越正弦函数 mh`VZQ@ -n$fh::^ acosh(x):反超越馀弦函数 Eq/%k $6#1 3&JsYQu atanh(x):反超越正切函数 +EgQj*F* :j,e0#+sA 变数也可用来存放向量或矩阵,并进行各种运算,如下例的列向量(Row vector)运算: BI6o@d;=4 ^?tF'l` x = [1 3 5 2]; +hS}msu' Lpdp'9>I y = 2*x+1 xpVYNS{c+| enT.9|vm/ y = 3 7 11 5 tpi63<N O ijG@bI8 小提示:变数命名的规则 bKH8/*Yk _nj?au(@`Y 1.第一个字母必须是英文字母 2.字母间不可留空格 3.最多只能有19个字母,MATLAB会忽略多馀字母 ~3 z10IG 7nHlDPps) 我们可以随意更改、增加或删除向量的元素: C'}8 R:v`\ y(3) = 2 % 更改第三个元素 8V3SZ17 e]{X62] y =3 7 2 5 Fu (I<o+T- p68)
0 y(6) = 10 % 加入第六个元素 PRCr7f `W[oLQ y = 3 7 2 5 0 10 %+9Mr ami '&}B"1 y(4) = [] % 删除第四个元素, @[S\ FjI |&TRN1 y = 3 7 2 0 10 <H~ (iQ ?H3xE=<X 在上例中,MATLAB会忽略所有在百分比符号(%)之後的文字,因此百分比之後的文字均可视为程式的注解(Comments)。MATLAB亦可取出向量的一个元素或一部份来做运算: o^},L? A_@#V)D2 x(2)*3+y(4) % 取出x的第二个元素和y的第四个元素来做运算
p_QL{gn '5eW"HGU]` ans = 9 fF8g3|p: eW+z@\d9Gz y(2:4)-1 % 取出y的第二至第四个元素来做运算 u U>Bun
]baO{pJi ans = 6 1 -1 jfHVXu^M ]#[R^t 在上例中,2:4代表一个由2、3、4组成的向量 ;^FV C(_xqn H6*d#! y4Plm. 若对MATLAB函数用法有疑问,可随时使用help来寻求线上支援(on-line help):help linspace nlK"2/W *B`wQhB% 小整理:MATLAB的查询命令 e ?H`p"l V4Ql6vg_f help:用来查询已知命令的用法。例如已知inv是用来计算反矩阵,键入help inv即可得知有关inv命令的用法。(键入help help则显示help的用法,请试看看!) lookfor:用来寻找未知的命令。例如要寻找计算反矩阵的命令,可键入 lookfor inverse,MATLAB即会列出所有和关键字inverse相关的指令。找到所需的命令後 ,即可用help进一步找出其用法。(lookfor事实上是对所有在搜寻路径下的M档案进行关键字对第一注解行的比对,详见後叙。) x5 3aGi| ueYZM<], 将列向量转置(Transpose)後,即可得到行向量(Column vector): 1<
;<? }dE0WJcO z = x' T.aY{Y -pc*$oe z = 4.0000 0AFjO) BfIGw 5.2000 4S@^ym 6`{Y#2T 6.4000 zrG&p Z {cKKTDN 7.6000
!5Kv9P79 4 ?,N;Q 8.8000 $ T.c>13 Yyby 1 10.0000 N'!a{rF -}{c;pT 不论是行向量或列向量,我们均可用相同的函数找出其元素个数、最大值、最小值等: z6b!,lp {(AYs*5 length(z) % z的元素个数 u-At k-2M Y_)!U`>N? ans = 6 ,Rk;*MEMJ !,PG!Gnl max(z) % z的最大值 O!kBp(?] Qhsh{muw( ans = 10 -Yy,L%E]F: @%fNB,H` min(z) % z的最小值 diGPTV-?$ $+)SW{7 ans = 4 3Qfj=;
4 [GX5jD# 小整理:适用於向量的常用函数有: B3]q*ERAo Uoh!1_oV min(x): 向量x的元素的最小值 =M)+O%`*6 ,[%KSyH max(x): 向量x的元素的最大值 {xp/1?Mo* 8/x@|rjW mean(x): 向量x的元素的平均值 ,n}X,#] Lk6UT)C median(x): 向量x的元素的中位数 fn(KmuNA \IbGNV`q std(x): 向量x的元素的标准差 V.6h6B!vB B)O{+avu diff(x): 向量x的相邻元素的差 fa;\4# ?`,<l#sj sort(x): 对向量x的元素进行排序(Sorting) )'KkO$^& [84ss;.$ length(x): 向量x的元素个数 kqYWa`eE /mX/
"~ norm(x): 向量x的欧氏(Euclidean)长度 /\V-1 7- K>Dn#"{Y
sum(x): 向量x的元素总和 i<l_z& 8<z+hWX=4 prod(x): 向量x的元素总乘积 D.9qxM"Z> V)72]p cumsum(x): 向量x的累计元素总和 Ds?
@LE| fgK1+sW cumprod(x): 向量x的累计元素总乘积 t23uQR#>b_ 4!64S5(7t dot(x, y): 向量x和y的内 积 \wEHYz Z1
%"w*U cross(x, y): 向量x和y的外积 (大部份的向量函数也可适用於矩阵,详见下述。) oOlqlv ABw:SQ6=Q @9lV~,,U ^^UT(nj a,i
k=g mZQW>A]iE 若要输入矩阵,则必须在每一列结尾加上分号(;),如下例: |*ss`W7F,2 S=B?bD_,c A = [1 2 3 4; 5 6 7 8; 9 10 11 12]; $(/=Wn $L7Z_JD5 A = \ :To\6\Ri ~(OG3`W! 1 2 3 4 \H^DiF%f9 S-l<+O1fy 5 6 7 8 ^)oBa=jL4 Vea2 oQq 9 10 11 12 9.u}<m *:S_v.Y3" 同样地,我们可以对矩阵进行各种处理: h|qTMwPr "159Q A(2,3) = 5 % 改变位於第二列,第三行的元素值
|Hx#Uk# ])F*)U A = j5\z7 D$@5$./ 1 2 3 4 .aS`l~6 ;Z^\$v9? 5 6 5 8 \PReQ|[ah czNi)4x 9 10 11 12 U )kl! .n$c+{ B = A(2,1:3) % 取出部份矩阵B 6S K;1Bp-{ |i_+b@Lul B = 5 6 5 {txW>rZX o%3i(H A = [A B'] % 将B转置後以行向量并入A uCkXzb9_z eXKp um~ A = #+CH0Z 5j'7V1:2 1 2 3 4 5 ZHu"&& bu0i# 5 6 5 8 6 K0;caqE^ /bdL.Y# V 9 10 11 12 5 mok94XuK) 2{U5*\FhVX A(:, 2) = [] % 删除第二行(:代表所有列) a]H&k$!c {Kh^)oYdd A = ^mH:8_=(. ^wass_8 1 3 4 5 ~jz!jF~I 6roq 1=
5 5 8 6 /{6&99SJcc jk(tw-B 9 11 12 5 |P_voht >]{{5oOQ> A = [A; 4 3 2 1] % 加入第四列 {L'uuG\9U ?)NgODU A = ]S0=&x@, {Jbouj?V! 1 3 4 5 *.us IH2 "+XF'ZO 5 5 8 6 _tlr8vL ,
wXixf2 9 11 12 5 +MR]h
[ cT21 4 3 2 1 J]W?
Vvv o[I
s$j A([1 4], :) = [] % 删除第一和第四列(:代表所有行) &s#O iF8 dzk1 !yy A = y3XR:d1cg Cl6P,C 5 5 8 6 -,186ZVZ [L>mrHqG 9 11 12 5 y$Fk0s*> k1'd';gQ 这几种矩阵处理的方式可以相互叠代运用,产生各种意想不到的效果,就看各位的巧思和创意。 a#D \8; fQU5' wGp 小提示:在MATLAB的内部资料结构中,每一个矩阵都是一个以行为主(Column-oriented )的阵列(Array)因此对於矩阵元素的存取,我们可用一维或二维的索引(Index)来定址。举例来说,在上述矩阵A中,位於第二列、第三行的元素可写为A(2,3) (二维索引)或A(6)(一维索引,即将所有直行进行堆叠後的第六个元素)。 t5CJG '!ql =Q,D3F
-+f 此外,若要重新安排矩阵的形状,可用reshape命令: ffW-R)U|3 5Lm-KohT' B = reshape(A, 4, 2) % 4是新矩阵的列数,2是新矩阵的行数 g& ou[_A !c"EgP+ B = TO&^%d U(+%iD60i 5 8 '2qbIYanh r}:Dg
fn 9 12 ! FVD_8 !k<k]^Z\ 5 6 sFPh? zr ~4@JTS 11 5 #/"Tb^c9 eN'b"_D 小提示: A(:)就是将矩阵A每一列堆叠起来,成为一个行向量,而这也是MATLAB变数的内部储存方式。以前例而言,reshape(A, 8, 1)和A(:)同样都会产生一个8x1的矩阵。 B='(0Uxy- Alv"D MATLAB可在同时执行数个命令,只要以逗号或分号将命令隔开: naiQ$uq0 ~#jnkD x = sin(pi/3); y = x^2; z = y*10, 1! j^ zh{I;~syh z = ,Yn$X u+9)B 6O1 7.5000 *:%I|5 >]HvXEdNZ| 若一个数学运算是太长,可用三个句点将其延伸到下一行: HBNX a IL,iu z = 10*sin(pi/3)* ... dy ~M5,zn !gL1 sin(pi/3); 4j}.=u* X7 Spw^h=o 若要检视现存於工作空间(Workspace)的变数,可键入who: : sG/ =)#<u9
qqL who Rzyaicj^c r]'[qaP Your variables are: y(*5qa<> IrIW>r} - testfile x kT % m` S\ K[l/ 这些是由使用者定义的变数。若要知道这些变数的详细资料,可键入: hh$i1n (tF/2cZk whos -UWyBM3c@ cJ>^@pd{ Name Size Bytes Class R|k!w] .zy2_3: A 2x4 64 double array sZwa#CQK q i)/#u+Y1P B 4x2 64 double array ;Za^).= -M+o; ans 1x1 8 double array |RBL5,t^ "AlR%:]24~ x 1x1 8 double array [U$`nnp mC$ te y 1x1 8 double array M=fhRCUB Z1h6Y>j z 1x1 8 double array *o6QBb S/yBr` Grand total is 20 elements using 160 bytes Y3ypca&P9 ?IDkDv!na~ 使用clear可以删除工作空间的变数: ?'>[nm Ko!a`I2M} clear A 6J965eM'[ j'XND`3 A F)50 6 CHdYY7\{ ??? Undefined function or variable 'A'. #UnGU,J :2lM7|@/ 另外MATLAB有些永久常数(Permanent constants),虽然在工作空间中看不 到,但使用者可直接取用,例如: M2A3]wd2a ZC &~InN pi _AiGD C@MJn)$4 ans = 3.1416 618bbftx{ cr!s q.)s 下表即为MATLAB常用到的永久常数。 $wcV~'fM r3YfY\ 小整理:MATLAB的永久常数 i或j:基本虚数单位 2bf#L?5g/ 3P*"$ fH eps:系统的浮点(Floating-point)精确度 V^\b"1X7N hAB:;r XlI inf:无限大, 例如1/0 nan或NaN:非数值(Not a number) ,例如0/0 s
~i,R =I$:-[( pi:圆周率 p(= 3.1415926...) !/"y n* z;%'0 realmax:系统所能表示的最大数值 %"3tGi:/ i;#AW($+a realmin:系统所能表示的最小数值 v8THJf MENrP5AL nargin: 函数的输入引数个数 2yV{y#\ )7F$:*e nargin: 函数的输出引数个数 tTe:Oq \U?{m)N 1-2、重复命令 <h~_7Dn AH
]L C6- 最简单的重复命令是for?圈(for-loop),其基本形式为: }& 01=nY z"!=A}i for 变数 = 矩阵; e)4L}a B)ibxM(n* 运算式; M'xG.' PLWx'N-kqL end \'x?VVw ,)}-mu 其中变数的值会被依次设定为矩阵的每一行,来执行介於for和end之间的运算式。因此,若无意外情况,运算式执行的次数会等於矩阵的行数。 N4,!b_1 9riKSp:5 举例来说,下列命令会产生一个长度为6的调和数列(Harmonic sequence): i'0ol^~y6 ^^( 4xHN x = zeros(1,6); % x是一个16的零矩阵 B=2f-o 1L.yh U\ for i = 1:6, QsPL^ Ny SG3qNM: g x(i) = 1/i; J]Qbg7| Z9lfd6MU, end Jz)c|8U G;bE_O 在上例中,矩阵x最初是一个16的零矩阵,在for?圈中,变数i的值依次是1到6,因此矩阵x的第i个元素的值依次被设为1/i。我们可用分数来显示此数列: v:Z.8m8D ]m""ga format rat % 使用分数来表示数值 QLyBP!X- b %I2ig disp(x) d#nKTqSg LwIX&\Ub 1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 4 Yl:1rz RkBbu4uQ- for圈可以是多层的,下例产生一个16的Hilbert矩阵h,其中为於第i列、第j行的元素为 4+r26S,T y:8Oc? h = zeros(6); (~n0,$ @c{b\is2 for i = 1:6, TWJ%? /d 3+ r8yiY
for j = 1:6, !4
G9`>n g R)
)K) h(i,j) = 1/(i+j-1); $Z^HI fmq9u(!R end . xdSUe 8Dy;'BtT end ~@bh[o~rF <f`G@ disp(h) giz#(61j^ |0/~7l 1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 @I|gA 8_F 5c@7 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 RgT|^|ZA uvf}7 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 Kdwt^8Umh -?68%[4lm_ 1/4 1/5 1/6 1/7 1/8 1/9 -V)DKf"f Q'S"$^~{ 1/5 1/6 1/7 1/8 1/9 1/10 DJf!{:b) *_7%n-k 1/6 1/7 1/8 1/9 1/10 1/11 J -g<-!>RM _}-Ed,.= 小提示:预先配置矩阵 在上面的例子,我们使用zeros来预先配置(Allocate)了一个适当大小的矩阵。若不预先配置矩阵,程式仍可执行,但此时MATLAB需要动态地增加(或减小)矩阵的大小,因而降低程式的执行效率。所以在使用一个矩阵时,若能在事前知道其大小,则最好先使用zeros或ones等命令来预先配置所需的记忆体(即矩阵)大小。 vmZyvJSE ~1v5H]T{ 6S#e?>"+ s!j[Ovtx 在下例中,for?圈列出先前产生的Hilbert矩阵的每一行的平方和: $.2#G"| f?A1=lm~ for i = h, 3@/\j^U 9vZD?6D,n disp(norm(i)^2); % 印出每一行的平方和 g",htYoEnj P6ztP$M( end <r'l5|er 8vLaSZ="[ G&HCOR!h u
6(O; 1299/871 <,!e*V*U Bqd'2HQd 282/551 af<R. MIJ^n(-G 650/2343 ;L458fYs Gd8FXk,.! 524/2933
bK|I ~S, R`wo 559/4431 j%m9y_rg} :q0TS>l 831/8801
z"n7du}v Pn*+g!` 在上例中,每一次i的值就是矩阵h的一行,所以写出来的命令特别简洁。 :mwJJIjUW dyz)22{\!` 令一个常用到的重复命令是while?圈,其基本形式为: U2u\Q1 ,MxTT!9Su while 条件式; W
h^9 Aq hv.$p5UY* 运算式; %&RF;qa2xu (HW!!xM end axSJ:j8 oXef<- : 也就是说,只要条件示成立,运算式就会一再被执行。例如先前产生调和数列的例子,我们可用while?圈改写如下: oWu2}#~z_ 1yS[; x = zeros(1,6); % x是一个16的零矩阵 0#AS>K5 ur,!-t(~t i = 1; gua +-##) GEdWpYKS-` while i <= 6, PE~umY] &?R2zfcM x(i) = 1/i; 9Q<8DMX^ %8_bh8g- i = i+1; 8T7E.guYr D+Ke)-/ end '
DZYN {} BB?vc(d format short (}W+W\. GESEj%R/b [\ M$a|K J3F-Yl| 1-3、逻辑命令 6QwVgEnSf ADTx _tE 最简单的逻辑命令是if, ..., end,其基本形式为: Nq`@ >Ml <QlpIgr if 条件式; -bN;nSgb 8
z) K 运算式; eF[CiO8F2 ZPktZ end A{[joo `UC
if rand(1,1) > 0.5, p(jY2&g \{Qd disp('Given random number is greater than 0.5.'); .^aakM Q]9+-p(= end 1G0U}-6RH L\cd=&b` Given random number is greater than 0.5. [g bYIwL. 5s=ZA*(sY _2eRH@T >MuI-^3 1-4、集合多个命令於一个M档案 S>-x<'Os |[/<[@\'' 若要一次执行大量的MATLAB命令,可将这些命令存放於一个副档名为m的档案,并在 MATLAB提示号下键入此档案的主档名即可。此种包含MATLAB命令的档案都以m为副档名,因此通称M档案(M-files)。例如一个名为test.m的M档案,包含一连串的MATLAB命令,那麽只要直接键入test,即可执行其所包含的命令: \3M<_73 BB x359 pwd % 显示现在的目录 V`/E$a1& ae1?8man ans = n{d0}N= aC\O'KcH D:\MATLAB5\bin R&>G6jZ?8 KASuSg+ cd c:\data\mlbook % 进入test.m所在的目录 ))/NGa
~ 4v type test.m % 显示test.m的内容 hA6
:%6OFO$z % This is my first test M-file. ($Cy-p }ZQ)]Mr % Roger Jang, March 3, 1997 ;Y6XX_ B]KR * fprintf('Start of test.m!\n'); N\,[(LbA& v r=va5 for i = 1:3, F@8G,$ 50s1o{xwc fprintf('i = %d ---> i^3 = %d\n', i, i^3); B0h|Y.S8%1 S:bYeD4 end Qm-I=Rh+ RP@U0o fprintf('End of test.m!\n'); mY1I{'. ~.Wlv; test % 执行test.m J!{t/_aw HT`k-}ho, Start of test.m! &z;bX-"E 2
c
2lK i = 1 ---> i^3 = 1 Q9yIQ{>H[ 9QQiIi$74U i = 2 ---> i^3 = 8 S/itK3 $ Jz(Lb{ i = 3 ---> i^3 = 27 Fb!Ew`;QT 6"h,0rR End of test.m! ]9
JLu8GO uPT2ga ] 小提示:第一注解行(H1 help line) test.m的前两行是注解,可以使程式易於了解与管理。特别要说明的是,第一注解行通常用来简短说明此M档案的功能,以便lookfor能以关键字比对的方式来找出此M档案。举例来说,test.m的第一注解行包含test这个字,因此如果键入lookfor test,MATLAB即可列出所有在第一注解行包含test的M档案,因而test.m也会被列名在内。 w4nU86oZYl t)4><22of 严格来说,M档案可再细分为命令集(Scripts)及函数(Functions)。前述的test.m即为命令集,其效用和将命令逐一输入完全一样,因此若在命令集可以直接使用工作空间的变数,而且在命令集中设定的变数,也都在工作空间中看得到。函数则需要用到输入引数(Input arguments)和输出引数(Output arguments)来传递资讯,这就像是C语言的函数,或是FORTRAN语言的副程序(Subroutines)。举例来说,若要计算一个正整数的阶乘 (Factorial),我们可以写一个如下的MATLAB函数并将之存档於fact.m: bu?4$O {\WRW}iO function output = fact(n) mn].8F \,AE5hnO % FACT Calculate factorial of a given positive integer. 9-W3}4'e i_c'E;| output = 1; K7 J RCLA Sl;[9l2 for i = 1:n, V&h{a8xa$ h-f`as"d output = output*i; tEN8S]X [.(,vn?6 end `j1b5&N;7 y}F;~H~P 其中fact是函数名,n是输入引数,output是输出引数,而i则是此函数用到的暂时变数。要使用此函数,直接键入函数名及适当输入引数值即可: S4_C8 AoU Pq y = fact(5) lR>p \{a!Z&df y = 120 /szwVA ELN1F0TneH (当然,在执行fact之前,你必须先进入fact.m所在的目录。)在执行fact(5)时, 45,): U5 Op'&c0l MATLAB会跳入一个下层的暂时工作空间(Temperary workspace),将变数n的值设定为5,然後进行各项函数的内部运算,所有内部运算所产生的变数(包含输入引数n、暂时变数i,以及输出引数output)都存在此暂时工作空间中。运算完毕後,MATLAB会将最後输出引数output的值设定给上层的变数y,并将清除此暂时工作空间及其所含的所有变数。换句话说,在呼叫函数时,你只能经由输入引数来控制函数的输入,经由输出引数来得到函数的输出,但所有的暂时变数都会随着函数的结束而消失,你并无法得到它们的值。 mDXG~*1 >T#" Im- 小提示:有关阶乘函数 前面(及後面)用到的阶乘函数只是纯粹用来说明MATLAB的函数观念。若实际要计算一个正整数n的阶乘(即n!)时,可直接写成prod(1:n),或是直接呼叫gamma函数:gamma(n-1)。 q^DQ9B &7XsyDo6 MATLAB的函数也可以是递?式的(Recursive),也就是说,一个函数可以呼叫它本身。 Vb8Qh601 N>H#Ew@2U 举例来说,n! = n*(n-1)!,因此前面的阶乘函数可以改成递式的写法: |@1M' Kqz+:E8D function output = fact(n) U2Tw_ j8G$ , ~v % FACT Calculate factorial of a given positive integer recursively. iG ,z3/~v bzXeG;c<7 if n == 1, % Terminating condition _P`
^B .k-t5d output = 1; x[y}{T zIA)se
Js return; vdcPpj^d5 8:;]tt end ``-pjD(t Sy/Z}H output = n*fact(n-1); p/qu4[Mm DbSR(: 在写一个递函数时,一定要包含结束条件(Terminating condition),否则此函数将会一再呼叫自己,永远不会停止,直到电脑的记忆体被耗尽为止。以上例而言,n==1即满足结束条件,此时我们直接将output设为1,而不再呼叫此函数本身。 ;Nw)zS sU+8'&vBp 2 :4o`o v5 @9 1-5、搜寻路径 jLA)Y
[h #N$\d4q9 在前一节中,test.m所在的目录是d:\mlbook。如果不先进入这个目录,MATLAB就找不到你要执行的M档案。如果希望MATLAB不论在何处都能执行test.m,那麽就必须将d:\mlbook加入MATLAB的搜寻路径(Search path)上。要检视MATLAB的搜寻路径,键入path即可: k. NJ+ `TYC]9 path r8tW)"? RrT`]1". MATLABPATH H_JE)a:+ (5;nA' d:\matlab5\toolbox\matlab\general (hBph+ Lq62 d:\matlab5\toolbox\matlab\ops NM9,AG g=KvCqJN d:\matlab5\toolbox\matlab\lang lGt:.p{NG BIS ., d:\matlab5\toolbox\matlab\elmat yEos$/*u-N jz~#K;3=, d:\matlab5\toolbox\matlab\elfun 2rW9ja +\*b?x d:\matlab5\toolbox\matlab\specfun .^2.h RU=\eD d:\matlab5\toolbox\matlab\matfun <5"&]!
. BNF*1JO d:\matlab5\toolbox\matlab\datafun PJ4/E %gQUog d:\matlab5\toolbox\matlab\polyfun j
sD]v)LB g!.piG| d:\matlab5\toolbox\matlab\funfun &uF~t
|!c $)nPj_h d:\matlab5\toolbox\matlab\sparfun C4qK52'2s Ir-QD!!< d:\matlab5\toolbox\matlab\graph2d =1k%T {> q7rb3d d:\matlab5\toolbox\matlab\graph3d 5}Id[%.x g\?v 5 d:\matlab5\toolbox\matlab\specgraph }30Sb&" T*gG <8 d:\matlab5\toolbox\matlab\graphics x[$KZGK+GL eXD~L&s[ d:\matlab5\toolbox\matlab\uitools {8qcM8 _!VtM#G[ d:\matlab5\toolbox\matlab\strfun EJ>rW(s g4Q' Fub+I d:\matlab5\toolbox\matlab\iofun pKpB {* :^K\- d:\matlab5\toolbox\matlab\timefun AE+BrN
+"2 )hl7)~S< d:\matlab5\toolbox\matlab\datatypes 2@lGY_O!m %[5GG d5w d:\matlab5\toolbox\matlab\dde 0%<
hj OF={k[ d:\matlab5\toolbox\matlab\demos VKZP\]$XG P
4t@BwU$ d:\matlab5\toolbox\tour #rF`Hk: X.S<",a{qz d:\matlab5\toolbox\simulink\simulink &tvtL 9r+'DX?> d:\matlab5\toolbox\simulink\blocks >e&
L" 1x=x,lcL d:\matlab5\toolbox\simulink\simdemos `"[qb ?z -b{<VrZ d:\matlab5\toolbox\simulink\dee -)^vO*b 0 u8.Tu7~ d:\matlab5\toolbox\local ?}v/)hjp=? 9Bw#VQ 此搜寻路径会依已安装的工具箱(Toolboxes)不同而有所不同。要查询某一命令是在搜寻路径的何处,可用which命令: +or<(%o @ DO* which expo 37kVJQcA1 :N _]*> d:\matlab5\toolbox\matlab\demos\expo.m i!}6FBZ h@NC#Iod 很显然c:\data\mlbook并不在MATLAB的搜寻路径中,因此MATLAB找不到test.m这个M档案: 2C}Yvfm4 qbD
7\% which test $pAJ$0=sw Ex
z B{" c:\data\mlbook\test.m .#bf9JOE q`/J2r+O 要将d:\mlbook加入MATLAB的搜寻路径,还是使用path命令: KUYwc@si\ >V?0#f45@ path(path, 'c:\data\mlbook'); lya},_WCq [|1I.AZ{ 此时d:\mlbook已加入MATLAB搜寻路径(键入path试看看),因此MATLAB已经"看"得到 +a^gC
hHmm(~5gR test.m: gN/>y1{a 7@>/O)>(AS which test ~WTk X(\ )dX(0E4Td/ c:\data\mlbook\test.m #@OPi6.#!< -JF^`hBD- 现在我们就可以直接键入test,而不必先进入test.m所在的目录。 {R-o8N QEf@wv;T 小提示:如何在其启动MATLAB时,自动设定所需的搜寻路径? 如果在每一次启动MATLAB後都要设定所需的搜寻路径,将是一件很麻烦的事。有两种方法,可以使MATLAB启动後 ,即可载入使用者定义的搜寻路径: / @"{u0 po*8WSl9c[ 1.MATLAB的预设搜寻路径是定义在matlabrc.m(在c:\matlab之下,或是其他安装MATLAB 的主目录下),MATLAB每次启动後,即自动执行此档案。因此你可以直接修改matlabrc.m ,以加入新的目录於搜寻路径之中。 C{pOGc@ cZ?$_;= 2.MATLAB在执行matlabrc.m时,同时也会在预设搜寻路径中寻找startup.m,若此档案存在,则执行其所含的命令。因此我们可将所有在MATLAB启动时必须执行的命令(包含更改搜寻路径的命令),放在此档案中。 qE[YZ(/f0& 7~QI4'e 每次MATLAB遇到一个命令(例如test)时,其处置程序为: D0xQXC3$` c/tB_] 1.将test视为使用者定义的变数。 h#O9TB $'3xl2T 2.若test不是使用者定义的变数,将其视为永久常数 。 o zn&>k ceE]^X;p 3.若test不是永久常数,检查其是否为目前工作目录下的M档案。 eIalcBY b{
x lW }S 4.若不是,则由搜寻路径寻找是否有test.m的档案。 y`buY+5l ]}N01yw|s 5.若在搜寻路径中找不到,则MATLAB会发出哔哔声并印出错误讯息。 `8W HVC$ )S%t)} 以下介绍与MATLAB搜寻路径相关的各项命令。 O6G'!h\F i cTpx#|= iO5g30l LZe)_9$ 0?>(H(D^/ y0mNDze 1-6、资料的储存与载入 jW`JThoq Lcpe*C x- 有些计算旷日废时,那麽我们通常希望能将计算所得的储存在档案中,以便将来可进行其他处理。MATLAB储存变数的基本命令是save,在不加任何选项(Options)时,save会将变数以二进制(Binary)的方式储存至副档名为mat的档案,如下述: 8i`>],,ch vHpw?(] save:将工作空间的所有变数储存到名为matlab.mat的二进制档案。 N5=BjXSAg \6&Ml]1 save filename:将工作空间的所有变数储存到名为filename.mat的二进制档案。 save filename x y z :将变数x、y、z储存到名为filename.mat的二进制档案。 D;V[9E=g/ D1xGUz2r 以下为使用save命令的一个简例: Z)W8Of_ X%5eZ"1{x who % 列出工作空间的变数 rvd$4l^ E^F<"mL* Your variables are: j
%gd:-tA tn'Jkwp B h j y 0W*{ 1W W[O]Aal{ ans i x z BM,hcTr? OY`B{jV- save test B y % 将变数B与y储存至test.mat H\ejW@<;h f+ceL'fr dir % 列出现在目录中的档案 6^]| D:/ n2_ . 2plotxy.doc fact.m simulink.doc test.m ~$1basic.doc jn V=giBu b/z-W`gw .. 3plotxyz.doc first.doc temp.doc test.mat Dd5
9xNKm 2P"9m 1basic.doc book.dot go.m template.doc testfile.dat RtMI[ `]eJF|" delete test.mat % 删除test.mat Kk8}m; BUBx}dbCM 以二进制的方式储存变数,通常档案会比较小,而且在载入时速度较快,但是就无法用普通的文书软体(例如pe2或记事本)看到档案内容。若想看到档案内容,则必须加上-ascii选项,详见下述: DYr#?} 40 [#Y
L_*p save filename x -ascii:将变数x以八位数存到名为filename的ASCII档案。 \tI%[g1M w'H'o!*/ Save filename x -ascii -double:将变数x以十六位数存到名为filename的ASCII档案。 SO0\d0?u 2@zduL'do_ 另一个选项是-tab,可将同一列相邻的数目以定位键(Tab)隔开。 /]TNEU,K ]u_j6y! 小提示:二进制和ASCII档案的比较 在save命令使用-ascii选项後,会有下列现象:save命令就不会在档案名称後加上mat的副档名。 c
3QgX4vq J;0;oXwJ< 因此以副档名mat结尾的档案通常是MATLAB的二进位资料档。 :*''ci ^}=)jLS 若非有特殊需要,我们应该尽量以二进制方式储存资料。 :DN!1~ZtW w==BSH[ load命令可将档案载入以取得储存之变数: 1(?4*v@B /sKL|]i= load filename:load会寻找名称为filename.mat的档案,并以二进制格式载入。若找不到filename.mat,则寻找名称为filename的档案,并以ASCII格式载入。load filename -ascii:load会寻找名称为filename的档案,并以ASCII格式载入。 k5S;G"iJ FXof9fa_B 若以ASCII格式载入,则变数名称即为档案名称(但不包含副档名)。若以二进制载入,则可保留原有的变数名称,如下例: j?.F-ar 6L<:>55 clear all; % 清除工作空间中的变数 cJ96{+ v03cQw\"WE x = 1:10; 8v"rM
>[ x4'@U< save testfile.dat x -ascii % 将x以ASCII格式存至名为testfile.dat的档案 At(88(y-W ff#7}9_mh load testfile.dat % 载入testfile.dat JY0aE ANhtz1Fl who % 列出工作空间中的变数 ]nTeTW ]ZY2\' Your variables are: 2zBk#c+ ZLkl:'E_ testfile x *r`=hNr OpUfK4U) 注意在上述过程中,由於是以ASCII格式储存与载入,所以产生了一个与档案名称相同的变数testfile,此变数的值和原变数x完全相同。 #aP#r4$ v"bWVc~H 1-7、结束MATLAB 7*5B jdxHWkQ 有三种方法可以结束MATLAB: /s\ mV +K4XMf 1.键入exit uAO!fE}CJ YJJ1N/Z1 2.键入quit |`T(:ZKXZ2 t%=7v)IOE 3.直接关闭MATLAB的命令视窗(Command window)
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