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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/5i4g[q rDFDrviW_ 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: kDI(Y=Fg VM=A#} >> (5*2+1.3-0.8)*10/25 %EkV-%o* .|W0B+Z8 ans =4.2000 bC*( ,n<' %\Dvng6$ 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。 dS]TTU1 ZGO%lkZ. 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。 1bjhEOW
gP%S{<.? 我们也可将上述运算式的结果设定给另一个变数x: x&}pM}ea 9RA~#S|(T x = (5*2+1.3-0.8)*10^2/25 C".nB12 #tX\m; x = 42 S. my" j JLgk? 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(^)。 Age _~~:@fy 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。 v0uDL7 _+Tq&,_:o 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: n7-|\p!xP6 Sl,X*[HGd y = sin(10)*exp(-0.3*4^2); M~%~y`D^ ~nYp*t C' 若要显示变数y的值,直接键入y即可: ~*"]XE?M pT3p!/pl3 >>y ]^aOYtKX 12l-NWXf y =-0.0045 <[iw1> C>l{_J)n 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。 PP/EZ ^]b R>Q&Ax 下表即为MATLAB常用的基本数学函数及三角函数: =AEl:SY+ U`YPzZp_ 小整理:MATLAB常用的基本数学函数 /$a>f>EJ bu[PQsT abs(x):纯量的绝对值或向量的长度 _cPGS=Ew E|R^tETb angle(z):复 数z的相角(Phase angle) q8&2M cyYsz'i m sqrt(x):开平方 Iw@ou \3nu &8d real(z):复数z的实部 Y)~Y; ;/G 4}0DEH.Vx imag(z):复数z的虚 部 bEO\oS Ek' ~i conj(z):复数z的共轭复数 f@JMDJ A'A5.\UN round(x):四舍五入至最近整数 b!(ew`Y; BY*{j&^ fix(x):无论正负,舍去小数至最近整数 bUv}({ =[A5qwyv floor(x):地板函数,即舍去正小数至最近整数 d_t> 4Js2/s ceil(x):天花板函数,即加入正小数至最近整数 8&[Lr o9 9Yu63s ia rat(x):将实数x化为分数表示 y$i^C: N KMs[/|HX\ rats(x):将实数x化为多项分数展开 LWH(bs9U "gt-bo., sign(x):符号函数 (Signum function)。 ?+3vK=Rf} C8^h`B9z&I 当x<0时,sign(x)=-1; ,=TY:U;? h=?V)WSM 当x=0时,sign(x)=0; rE->z y4N8B:j% 当x>0时,sign(x)=1。 Rs$fNW@P $] ])FM"b > 小整理:MATLAB常用的三角函数 11"- taWj 8>R 75dw sin(x):正弦函数 IKz3IR eu R_DstpsT cos(x):馀弦函数 f$7Xh~ ""~b1kEt tan(x):正切函数 JD\yl[ac% cj[a^ ZH asin(x):反正弦函数 g3V
bP EO.Se9ux acos(x):反馀弦函数 0f_+h %%= 3t4i2] atan(x):反正切函数 Xmmb^2I H[WsHq;T+9 atan2(x,y):四象限的反正切函数 :.VI*X:aQh 95XQ?% sinh(x):超越正弦函数 FRBW(vKE Ee~<PDzB cosh(x):超越馀弦函数 @PQ%
xcOC7 [TW?sW^0 tanh(x):超越正切函数 y
4
wV]1 m{v*\e7P asinh(x):反超越正弦函数 g)3HVAT 9V'ok.B.x acosh(x):反超越馀弦函数 p&s~O,Bw$ =00c1v atanh(x):反超越正切函数 _YK66cS3E/ I>bO<T` 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: ]NEr]sc-"F 7I $~E x = [1 3 5 2]; 7:M`k #oDP o^efeI y = 2*x+1 aAbK{=/y_! K]{x0A y = 3 7 11 5 jW8,}Xs Yy 8?X9r. 小提示:变数命名的规则 x]Pp|rHj p{vGc-zP. 1.第一个字母必须是英文字母 2.字母间不可留空格 3.最多只能有19个字母,MATLAB会忽略多馀字母 ;_K3/: hl/) 1sOIR 我们可以随意更改、增加或删除向量的元素: BNw};.lO q+Ec|Xd
e y(3) = 2 % 更改第三个元素 ZLGglT'EW> ;],Js1m y =3 7 2 5 q\$k'(k>35 im&Nkk4n@ y(6) = 10 % 加入第六个元素 S{Q2KD J+(B]8aj y = 3 7 2 5 0 10 |Wg!>g!
Nd h y(4) = [] % 删除第四个元素, #iiXJnG `x:O&2 y = 3 7 2 0 10 ?onEqH> 1a]P+-@u[ 在上例中,MATLAB会忽略所有在百分比符号(%)之後的文字,因此百分比之後的文字均可视为程式的注解(Comments)。MATLAB亦可取出向量的一个元素或一部份来做运算: &v/>P1Z
G e~ZxDAd x(2)*3+y(4) % 取出x的第二个元素和y的第四个元素来做运算 *UZd!a) yno X=#` ans = 9 'lMDlTU O Y6[O
s1 y(2:4)-1 % 取出y的第二至第四个元素来做运算 8+,I(+
jX;$g>P ans = 6 1 -1 ri1;i= W 4M)oA|1w 在上例中,2:4代表一个由2、3、4组成的向量 pV(qan, 20
Z/Y\ u*m|o8 =x@v{cP 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 4J{W8jX =.]{OT 小整理:MATLAB的查询命令 |%g)H,6c ANRZQpnXQ 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。) $Xr4=9(|7 MAcjWb~f 将列向量转置(Transpose)後,即可得到行向量(Column vector): }F';"ybrU) !DkIM}. z = x' %%T?LRv .3CQFbHF z = 4.0000 &U_T1-UR2 GOUO 5.2000 O&
1z- jpkKdQX) 6.4000 v[\GhVb n+1`y8dy 7.6000 v@,`(\Ca' 0O?\0k;o 8.8000 ?P;=_~X 8I7JsCj 10.0000 m>^vr7 ()ww9L2 不论是行向量或列向量,我们均可用相同的函数找出其元素个数、最大值、最小值等: pD]2.O i
2 ='> length(z) % z的元素个数 #!C|~= s_P[lbHt. ans = 6 u/apnAW@M K?u:-QX^ max(z) % z的最大值 wAo6:) ao"Z%#Jb~ ans = 10 7|k2~\@q
0v|qP min(z) % z的最小值 Z~ K} @ R(s[JH(& ans = 4 7[1VFc#tf ~m4LL[ 小整理:适用於向量的常用函数有: m A('MS2 _^D -nk? min(x): 向量x的元素的最小值 7#j9"* "iJAM`Hi max(x): 向量x的元素的最大值 l%qfaU2 ~i0>[S3' mean(x): 向量x的元素的平均值 D7Y?$=0ycb M hjIE<OI= median(x): 向量x的元素的中位数 ]/|DCxQ v8TNBsEL std(x): 向量x的元素的标准差 tILnD1q @9lGU# diff(x): 向量x的相邻元素的差 AMN`bgxW :4)lmIu sort(x): 对向量x的元素进行排序(Sorting) A:\_ \B%< [$M l;K length(x): 向量x的元素个数 o\qeX|.70 (`<B#D;
norm(x): 向量x的欧氏(Euclidean)长度 ]d*O>Pm *f SX3Dk sum(x): 向量x的元素总和 <bJ~Ol P0rdGf 5T prod(x): 向量x的元素总乘积 %;#9lkOXWH N6v*X+4JH cumsum(x): 向量x的累计元素总和 O]l-4X#8F _zLEHEZ- cumprod(x): 向量x的累计元素总乘积 W$`
WkR
GYonb)F dot(x, y): 向量x和y的内 积 )O\l3h" iig&O(, 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。) .:/X~{ 2|`~3B)# sA
}X)aP qJ$S3B akQb%Wq \\/
!I
若要输入矩阵,则必须在每一列结尾加上分号(;),如下例: xRF_'|e
c70B A = [1 2 3 4; 5 6 7 8; 9 10 11 12]; @"^(} 6 &A^2hPe} A = &WdP=E" F|&mxsL 1 2 3 4 AI .2os* r<*Y1;7H' 5 6 7 8 ?hW(5]p| gIcPKj"8${ 9 10 11 12 7VJf~\%1j l4OPzNc' 同样地,我们可以对矩阵进行各种处理: mW)"~sA ~5Rh7 A(2,3) = 5 % 改变位於第二列,第三行的元素值 bL5dCQxty !Tu.A@ A = vw` '9~ -Q!?=JNtQ 1 2 3 4 =IIE]<z l_x>.' a 5 6 5 8 qche7kg!a E
eCgV{9B 9 10 11 12 :Czvwp{z b;I!CyD B = A(2,1:3) % 取出部份矩阵B (7v`5|'0 \g|;7&%l3 B = 5 6 5 vaZ?>94 GF
Rd:e A = [A B'] % 将B转置後以行向量并入A ,]?l(H $x' 5gPAX $j H A = >2)!w I3?:KVa 1 2 3 4 5 ~0 n9In% X .S8vlb4z 5 6 5 8 6 n]btazM{ FD}>}fLv 9 10 11 12 5 +z\O"zlj +'I8COoiv% A(:, 2) = [] % 删除第二行(:代表所有列) SiJX5ydz _d<\@Tkw A = 1'* {VmM 2qkC{klC^M 1 3 4 5 k?=V?JWY )5bdWJ>l 5 5 8 6 YCQ+9 Bb/aeLv 9 11 12 5 @i:_JOl [h2V9>4: A = [A; 4 3 2 1] % 加入第四列 %K]nX#.B& dzMI5fA<_ A = ts0K"xmY\c k)USLA 1 3 4 5 cl-i6[F w@2LFDp 5 5 8 6 1vxh3KS. :ui1]its4 9 11 12 5 `24:Eg6r
( ]o6Pi 4 3 2 1 [G|2m_ O^gq\X4} A([1 4], :) = [] % 删除第一和第四列(:代表所有行) _E[{7"3} >heih%Ar0J A = Onoi6^G zR3Z(^]v 5 5 8 6 g^En6n) J0|}u1?l 9 11 12 5 ^ihXM]1{G i]LK,' 这几种矩阵处理的方式可以相互叠代运用,产生各种意想不到的效果,就看各位的巧思和创意。 ?8C+wW 3B"rI 小提示:在MATLAB的内部资料结构中,每一个矩阵都是一个以行为主(Column-oriented )的阵列(Array)因此对於矩阵元素的存取,我们可用一维或二维的索引(Index)来定址。举例来说,在上述矩阵A中,位於第二列、第三行的元素可写为A(2,3) (二维索引)或A(6)(一维索引,即将所有直行进行堆叠後的第六个元素)。 Gb\7W @kwD$%*0 此外,若要重新安排矩阵的形状,可用reshape命令: AjANuyUaP FZmYv%J B = reshape(A, 4, 2) % 4是新矩阵的列数,2是新矩阵的行数 hOMFDfhU ?\F ,}e B = k*c:%vC! 1,`x1dcO!A 5 8 qc'tK6=jp +msHQk5#$m 9 12 L}a3!33)C Da-(D<[0 5 6 W\<#`0tUt t1Khf 11 5 JkxS1 =\%>O7c,8Y 小提示: A(:)就是将矩阵A每一列堆叠起来,成为一个行向量,而这也是MATLAB变数的内部储存方式。以前例而言,reshape(A, 8, 1)和A(:)同样都会产生一个8x1的矩阵。 X-{:.9 Jp-ae0 Ewa MATLAB可在同时执行数个命令,只要以逗号或分号将命令隔开: ZJ[ Uz_%W EShakV x = sin(pi/3); y = x^2; z = y*10, 1v\-jM" .DvAX(2v z = V!U[N.&$ >;3c;nf 7.5000 )#ujF~w> Z|?XQ-R5 若一个数学运算是太长,可用三个句点将其延伸到下一行: 'qd") l*m|b""].u z = 10*sin(pi/3)* ... c\b>4 &n }t-r:R$, sin(pi/3); dw4)4_ eXaDx%mM 若要检视现存於工作空间(Workspace)的变数,可键入who: .CpF0 .yP
3}Nl who KnFbRhu[ 5~"=Fm<uD Your variables are: z0W+4meoH |B`tRq testfile x %ej"ZeM x/S% NySG 这些是由使用者定义的变数。若要知道这些变数的详细资料,可键入: 5#F+-9r &^7)yS+C whos 4#YklVm 5k(#kyP Name Size Bytes Class zXC In ;hZ@C!S: A 2x4 64 double array A{o{o++ M#>GU<4" B 4x2 64 double array "}EbA3 '~cEdGD9H ans 1x1 8 double array UiEB?X]-l' XHg%X x 1x1 8 double array #"M Pe4 t;1NzI$^ y 1x1 8 double array Mww]l[1'EL h5gXYmk z 1x1 8 double array m&%b;%,J 4dK@UN\ Grand total is 20 elements using 160 bytes ZD{srEa/a !T{g& f 使用clear可以删除工作空间的变数: <Gw< | |