Matlab2013a教程--真正的2013a学习教程

MATLAB语言及其应用----2013a课程的作用课程的目的课程的特点课程安排ApplicationofMatlabLanguage2课程的作用在欧美各高等学校，Matlab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。在设计研究单位和工业部门，Matlab已被广泛地用于研究和解决各种具体的工程问题。可以预见，Matlab将在我国科学研究和工程应用中发挥越来越大的作用。ApplicationofMatlabLanguage3讲授MATLAB语言基础入门知识，介绍MATLAB产品的体系、MATLAB桌面工具的使用方法，重点介绍MATLAB的数据可视化、数值计算的基本步骤以及如何使用MATLAB语言编写整洁、高效、规范的程序。并涉及到一些具体的专业应用工具箱（如：信号处理工具箱、图像处理工具箱等）。通过本课程的学习，了解、熟悉、掌握MATLAB的基本编程方法，并具有初步的利用计算机处理、解决实际问题的能力，为进一步学习后续的专业课程做好准备。本课程的特点（FeaturesofThisCourse）交叉性课程，是计算机技术、数学理论知识以及诸多工程理论知识的综合。实践性课程。内容多，课时少，要求同学上课认真听讲，要充分利用上机实践消化、理解、掌握课上讲解内容。本课程的目的（ObjectivesofThisCourse）ApplicationofMatlabLanguage4通用程序的编写ApplicationofMatlabLanguage2013/9/105𝑚矩阵乘法：���=�������=1C语言程序核心部分：for(i=1;in;i++){for(j=0;jm;j++){c[i][j]=0;for(k=0;kp;k++)c[i][j]+=a[i][k]*b[k][j];}}程序漏洞及修补任何漏洞都可能导致错误的结果MATLAB实现：C=�∗�为什么需要MATLAB？数据结构的例子ApplicationofMatlabLanguage2013/9/106生成Fibonacci序列�1=�2=1��=��−1+��−2𝑘=3,4,5,⋯⋯C语言程序实现main(){inta1,a2,a3,i;a1=1;a2=1;printf(“%dfor(i=3;i=100;i++){a3=a1+a2;printf(“%d”,a3);a1=a2;a2=a3;}}%d”,a1,a2);为什么需要MATLAB？授课宗旨讲授MATLAB的通用功能。寓教于例，由浅入深。关于科学计算，着重强调理论概念、算法和实际计算三者之间的关系。ApplicationofMatlabLanguage2013/9/107第一讲Matlab概述前言Matlab软件概述Matlab的桌面环境及入门知识ApplicationofMatlabLanguage2013/9/1081Matlab概述ApplicationofMatlabLanguage2013/9/109内容Matlab发展历史Matlab产品家族(Matlabfamilyofproducts)体系Matlab语言的特点。目的全面了解Matlab软件包激发对Matlab软件的学习兴趣。1.1MATLAB的历史及影响70年代中期，CleveMoler博土及其同事在美国国家基金会的帮助下，开发了LINPACK和EISPACK的FORTRAN语言子程序库，这两个程序库代表了当时矩阵运算的最高水平。到了70年代后期，身为美国新墨西哥州大学计算机系系主任的CIeveMoler，在给学生上线性代数课时，为了让学生能使用这两个子程序库，同时又不用在编程上花费过多的时间，开始着手用FORTRAN语言为学生编写使用LINPACK和EISPACK的接口程序，他将这个程序取名为MATLAB，其名称是由MATrix和LABoratory（矩阵实验室）两个单词的前三个字母所合成。在1978年，Malab就面世了。这个程序获得了很大的成功，受到了学生的广泛欢迎。在以后的几年里，Matlab在多所大学里作为教学辅助软件使用，并作为面向大众的免费软件广为流传。CleveMolerApplicationofMatlabLanguage2013/9/1010ApplicationofMatlabLanguage2013/9/1011将MATLAB商品化的不是CleveMoler,而是一个名叫JackLittle的人。当免费的MATLAB软件到Stanford大学，JackLittle正在该校主修控制，便接触到了当时MATLAB，直觉告诉他，这是一个具有巨大发展潜力的软件。因此他在毕业沒多久，就开始用C语言重新编写了MATLAB的核心。在Moler的协助下，于1984年成立MathWorks公司，首次推出MATLAB商用版。在其商用版推出的初期，MATLAB就以其优秀的品质（高效的数据计算能力和开放的体系结构）占据了大部分数学计算软件的市场，原来应用于控制领域里的一些封闭式数学计算软件包（如英国的UMIST、瑞典的LUND和SIMNON、德国的KEDDC）就纷纷被淘汰或在MATLAB上重建。JackLittle在公司初创的五年，JackLittle非常辛苦，常常身兼数职（董事长、总经理、推销、程序开发等），但公司一直稳定发展，从当初的一人公司，到1993年的200人，到2000年的500余人，到2005年公司员工达到了1300人，不但打败其他竞争软件，而且前景一片欣欣向荣。根据JackLittle个人说法，MATLAB早期成功的两大因素是：选用了C语言及选定PC为主要平台，这似乎和微软的成功有相互呼应之妙。MathWorks公司，目前仍然是私人企业，并未上市，这和JackLittle个人理念有关，他认为MATLAB的设计方向应该一直是以顾客的需求与软件的完整性为首要目标，而不是以盈利为主要目的，因此MATLAB一直是在稳定中求进步，而不会因为上市而遭受股东左右其发展方向。这也是为什么MATLAB新版本总是姗姗来迟的原因，因为他们不会因为市场的需求而推出不成熟的产品。此外，由于JackLittle保守的个性，也使得MathWorks不曾跨足MATLAB/Simulink以外的行业，当前商场上纷纷扰扰的并购或分家，MathWorks完全是绝缘体。CleveMoler至今仍是该公司的首席科学家，他以60多岁的高龄，还常常亲自进行撰写程序的工作，非常令人佩服。如果你有数值运算方面的高水平问题，寄到MathWorks后，大部份还是会由CleveMoler亲自回答。在1994年，Pentium芯片曾发生Fdiv的bug，当时CleveMoler是第一个以软件方式解决此bug的人，曾一时脍炙人口。ApplicationofMatlabLanguage2013/9/1012Matlab版本的发展1992年，支持Windows3.x的MATLAB4.0版本推出，增加了Simulink，Control，NeuralNetwork，SignalProcessing等专用工具箱。1993年11月，MathWorks公司推出了Matlab4.1，其中主要增加了符号运算功能。当升级至Matlab4.2c，这一功能在用户中得到广泛应用。1997年，Matlab5.0版本问世了,实现了真正的32位运算，加快数值计算，图形表现有效。2001年初，MathWorks公司推出了Matlab6.0（R12）。2002年7月，推出了Matlab6.5(R13)，在这一版本中Simulink升级到了5.0，性能有了很大提高，另一大特点是推出了JIT程序加速器，Matlab的计算速度有了明显的提高。2005年9月，推出了MAILAB7.1(Release14SP3)，在这一版本中Simulink升级到了6.3，软件性能有了新的提高，用户界面更加友好。值得说明的是，MatlabV7.1版采用了更先进的数学程序库，即“LAPACK”和“BLAS”。目前，Matlab软件支持多种系统平台，如常见的WindowsNT/XP、UNIX、Linux等。ApplicationofMatlabLanguage2013/9/1013MATLAB就是这样经过了近30年的专门打造、20多年的千锤百炼，它以高性能的数组运算（包括矩阵运算）为基础，不仅实现了大多数数学算法的高效运行函数和数据可视化，而且提供了非常高效的计算机高级编程语言，在用户可参与的情况下，各种专业领域的工具箱不断开发和完善，MATLAB取得了巨大的成功，已广泛应用于科学研究、工程应用，用于数值计算分析、系统建模与仿真。早在20世纪90年代初，欧美等发达国家的大学就将MATLAB列为一种必须掌握的编程语言。近几年来，国内的很多大学也将MATLAB列为了本科生必修课程。与Maple、Mathematica数学计算软件相比，MATLAB以数值计算见长，而Maple等以符号运算见长，能给出解析解和任意精度解，而处理大量数据的能力远不如MATLAB。MATLAB软件功能之强大、应用之广泛，已成为为21世纪最为重要的科学计算语言。可见学习掌握这一工具的重要性。ApplicationofMatlabLanguage2013/9/1014MATLAB产品由若器干编模译块生组成成函，数不库同或的可模执块行完文成件不，同以的提功高能程，序其的中有：实际上MATLAB本身就是一个极（其To丰ol富bo的x）资，源这库些，工那具么箱应的该列从表哪以一及部每分个开工始具着箱手的、使学习使用MATLAB呢？这的就标有准必的要C了/C解++这文一件软可件以产被品任的何体一系种结C构/C。++编译1.2MATLAB产品的体系结构MATLABMATLRAeBal-TToiPmorleobcoWexsoessriknsghBolpock很set可等能，已详有见人MA将T你LA要B做在的线应帮用助程文序作成工具箱了。Simulin档k模。型生成程序源代码，并打包、编译所生成的源代码生MATL成A实BC时o应mp用ile程r序。SimulinkSimulinkBlocksetsReal-TimeW高种or效k标sh、准op优的(R化硬T的W件程)电序路代设码计。语言）的自动转换功能，可以看出，高级的Stateflow系統仿真或低级的芯片算法设计，都可用MATLAB、Simulink、StateflowCodSetarteflow及相关的工具箱来完图成1。.1由这些模块产品之间的关系可以图1.1表示。MATLAB产品体系结构领域，可以首先到网上查找是否已有相关的工具箱，的核B心lo。ckset、SimPowerSystemBlockset、Signal是一种实时代码生成工具，它能够根据Stateflow从是现基有于的有Si限mu状lin态k机和理Sta论te针flo对w自复动杂生成C语言程序代码的功能、的定事点件运驱算动模系块统集进（行F建ix模ed、-po仿in真tB的lo工cks具et。）与C语言程序代码到VHDLS（tatVefelroywHCigohdSerp是ee基dI于nteSgtaratetefldowC状irc态uit图H生ard成wareDescriptionLanguage，一MMAATLTALABBC是omMpAileTrL这A种B产编品译家器族可的以计将算MATLAB程ApplicationofMatlabLanguage2013/9/1015序核文心件与编基译础生，成是标集准高的性C/能C数++值语计言算文与件，而生成Simu称lin运为k是行模窗效块口率集图。（形Bl位方oc开式kse发的ts提）、供,专M的门AT工用LA具于B箱连产，续品这时提些供工许具多箱的总数已有100多个，围绕着MATLAB这个计算核心，形成了诸多针对不同应用领域的算法程序