第2章MATLAB的基本语法

第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.1变量及其赋值2.2运算符与数学表达式2.3控制流2.4数据的输入输出及文件的读写2.5基本数学函数2.6基本绘图方法2.7M文件及程序调试第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.1变量及其赋值2.1.1标识符与数pipipxx标识符是标志变量名、常量名、函数名和文件名的字符串的总称。在MTLAB中，变量和常量的标识符最长允许19个字符。字符包括全部的英文字母（大小写52个）、阿拉伯数字和下划线等符号，标识符中第一个字符必须是英文字母。2.1.2矩阵及其元素的赋值赋值就是把数赋予代表常量或变量的标识符。在MATLAB中，变量都代表矩阵。列矢量可被当作只有一列的矩阵；行矢量也可被当作只有一个行的矩阵；标量应看作11阶的矩阵。赋值语句的一般形式为：变量＝表达式（或数）1．赋值要求在输入矩阵时，应遵循以下规则：·整个矩阵的值应放在方括号中；·同一行中各元素之间以逗号“，”或空格分开；·不同行的元素以分号“；”隔开。2．变量的元素的标注第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法在MATLAB中，变量的元素（即矩阵元）用圆括号“（）”中的数字（也称为下标）来注明，一维矩阵（也称数组）中的元素用一个下标表示，二维矩阵由两个下标数构成，以逗号分开，对三维矩阵则由三个下标数构成。3．赋值技巧(1)利用冒号“：”给全行的元素赋值(2)利用行、列标注构成新的矩阵4．特殊矩阵和数组(1)单位矩阵函数eye()函数功能：产生对主角线元素为1，其它元素为0的单位矩阵。eye()的调用格式如下：A=eye(n)返回一个nn阶单位矩阵；A=eye(m,n)返回一个mn阶单位矩阵，或用A=eye([m,n])；(2)zeros函数、ones函数、rand以及randn函数A=zeros(n)返回一个nn阶零矩阵；A=zeros(m,n)返回一个mn阶零矩阵；第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法(3)linspace函数和logspace函数linspace函数的调用格式如下：y=linspace(a,b)产生一个行矢量y，该矢量把a和b间的数等分100份而得到。y=linspace(a,b,n)产生一个行矢量y，该矢量把a和b间的数等分n份而得到。5．MATLAB内部特殊变量和常数⑴变量ans：临时变量，通常指示当前的答案。⑵常数eps：表示浮点相对精度；其值是从1.0到下一个最大浮点数之间的差值。变量值作为一些MATLAB函数计算的相对浮点精度，按IEEE标准，esp=2-52近似为2.2204e-016。⑶常数realmax：表示最大正浮点数；任何大于该值的运算都溢出。在具有IEEE标准浮点格式的机器上，realmax略小于21024，近似为1.7977e+308。⑷常数realmin：表示最小正浮点数；任何小于该值的运算都溢出。在具有IEEE标准浮点格式的机器上，realmin略小于2-1024，近似为2.2251e-308。⑸常数pi：表示圆周率π=3.1415926535897.....。表达式4*atan(1)和imag(log(-1))产生相同的值π。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法⑹常数Inf：代表正无穷大，一般被0除或溢出则产生无穷大结果。如2/0，2^10000均产生结果：Inf；而log(0)产生结果：-Inf。⑺虚数单位i，j：表示复数虚部单位，相当于。⑻NaN：表示非数值。如当Inf-Inf，Inf/Inf，0*Inf，0/0均产生该结果。16．复数的赋值方式MATLAB的每一个元素都可以是复数，实数是复数的特例。复数的虚数部分用i或j表示。对复数矩阵有两种赋值方法：(1)可将矩阵元逐个赋予复数(2)将矩阵的实部和虚部分别赋值：7．变量检查在程序调试或变量的赋值过程，往往需要检查工作空间中的变量、变量的阶数以及变量赋值内容。在检查变量及其阶数等内容时，既可用工作空间窗口，也可在命令窗口使用who或whos命令来完成检查。当查看某变量的赋值情况，可在命令窗口直接键入该变量名回车即可。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.2运算符与复数运算算术运算符：进行数值计算。关系运算符：比较两个操作数的大小。逻辑运算符：进行逻辑运算。2.2.1算术运算符(1)矩阵加减法“±”：A±B功能：两矩阵对应元素相加减。因此，A和B两矩阵必须有相同的大小，或其中之一为标量，标量可以与任意大小的矩阵相加。(2)矩阵相乘“*”：A*B功能：C=A*B为两矩阵线性代数的乘积，即nkjkBkiAjiC1),(),(),((3)矩阵元素相乘“.*”：A.*B功能：矩阵A和B的对应元素相乘；因此，A和B必须大小相同，或其中之一为标量。(4)矩阵右除“B/A”与左除“A\B”如果A为一非奇异矩阵，则B/A与A\B可通过A的逆矩阵与B矩阵得到：B/A=B*inv(A)；A\B=inv(A)*B。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法(5)矩阵元素右除“A./B”与左除“A.\B”矩阵元素右除“A./B”表示矩阵元素A(i,j)/B(i,j)；矩阵元素左除“A./B”表示矩阵B(i,j)/A(i,j)，因此，A和B必须大小相同，或者其中之一为标量。(6)矩阵幂“＾”：X＾p如果p为标量，表示X的p次幂；如果X为标量，而p为矩阵，X＾p用特征值和特征特征向量表示X的矩阵p次幂。注意X和p不能同时为矩阵，但必须是方阵。(7)矩阵元素幂“.＾”：A.＾BA.＾B表示矩阵元素A（i,j）的B(i,j)次幂，A与B必须大小相同，或者其中之一为标量。(8)矩阵转置“’”A’表示矩阵A的线性代数转置。对于复矩阵，表示复共轭转置。(9)非共轭转置“.’”A.’表示非共轭转置；对于复矩阵，不包括共轭。(10)冒号操作符“：”冒号是一个非常有用的操作符；可以产生向量、数组下标以及for循环。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法关系比较结果只有两种可能，即1或0。1表示关系式这“真”，即关系式正确；0表示该关系为“假”，即它不成立。2.2.3逻辑操作符通常逻辑变量只能取0(假)和1(真)两个值。逻辑量的基本运算除“与(&)”、“或(|)”和“非(~)”外，有时也包括“异或(xor)”，不过“异或”可以用3种基本运算组合而成。两个逻辑量经过这4种逻辑运算后的输出仍然是逻辑量。2.2.2关系操作符关系运算是指两个元素之间数值的比较。MATLAB所提供的关系操作符如表所示。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.2.4关系与逻辑函数其他关系与逻辑函数测试函数第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.2.5复数运算1．MATLAB中所有的运算符和函数都对复数有效。2．复数的共轭可利用函数“conj”来完成2.3控制流2.3.1If语句if语句称为条件执行语句。其关键字包括if、else、elseif和end。格式之一：if表达式语句组Aend其工作流程如图所示。注意：语句中的end是决不可少的，没有它，在逻辑表达式为0时，就找不到继续执行程序的入口。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法格式之二：if表达式语句组Aelse语句组Bend其工作流程如图所示。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法格式之三：if表达式1语句组Aelseif表达式2语句组Belse语句组Cend工作流程原理如图2.3所示。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法switch选择表达式case情况表达式1语句组1case情况表达式2语句组2………otherwise语句组nend2.3.2Switch语句switch语句，也是条件选择结构。其关键字包括switch、case、otherwise和end。它主要用于有选择性的程序设计，实现程序的多分支选择。其调格式为：第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.3.3While语句while语句为条件循环语句，循环执行一组语句，执行次数不确定，而是决定于一些逻辑条件。其关键字包括while、end、break等。基本调用格式：while表达式语句Aend判断表达式是否满足？满足(Y)不满足(N)条件执行结束语句组Awhileend第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.3.4for语句for语句也是循环语句，但与while语句不同的是，它循环执行一组语句的执行次数是确定。其关键字包括for、end、break等。调用的基本格式如下：forindex=初值：增量：终值语句组Aend功能：把语句组A（亦称为循环体）反复执行N次。循环次数N为：N＝1+(终值-初值)/增量在每次执行时程序中的index的值按“增量”增加。注意：(1)For循环不能用For循环内重新赋值循环变量n来终止。(2)在For循环内接受任何有效的MATLAB数组。(3)for循环可按需要嵌套。与其它的编程语言类似，for语句可以嵌套使用。(4)当有一个等效的数组方法来解给定的问题时，应避免用For循环。(5)为了提高处理的速度，在For循环(While循环)被执行之前，应预先分配数组。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.4数据的输入输出及文件的读写2.4.1交互输入与输出命令和函数1．键盘输入命令input格式一：u=input（‘提示内容’）格式二：u=input（‘提示内容’，‘s’）在屏幕上显示提示内容，等待从键盘输入，将输入的符号以字符串赋给文本（字符串）变量u。2.菜单输入命令menu功能：产生一个供用户输入的选择菜单。格式：k=menu（‘title’，‘选项1’，‘选项2’，，‘选项n’）显示以字符串变量‘title’为标题的菜单，选择为字符变量：‘选项1’，‘选项2’，，‘选项n’，并将所输入的值赋给变量k。3．暂停执行命令pausepause常用在M文件中，用于停止执行，直接按任意键继续执行；pause(n)暂停执行n秒后继续执行；pauseon允许一系列pause命令暂停程序执行；pauseoff保证任何pause命令和pausea(n)语句不能暂停程序执行。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法4．显示命令disp功能：显示指定的变量或变量的内容。调用格式：disp(变量名)5．按格式要求输出变量命令sprintf功能：按格式要求输出变量调用格式：sprintf(显示格式,变量)。2.4.2文件输入输出命令与函数1．save功能：用以将工作空间中的变量保存到磁盘上。格式一：save将工作空间中的所有变量保存在一个名为：“matlab.mat”的二进制格式文件中，该文件可通过load命令来重新装入工作空间。格式二：save文件名变量名将工作空间中指定的“变量名”保存在指定“文件名.mat”的二进制格式文件中。格式三：save文件名选项使用“选项”指定ASCII文件格式，将工作实间中所有变量保存到“文件名”所指定的文件中。第2章MATLAB的基本语法第2章MATLAB的基本语法2.load：功能：从磁盘文件中重新调入变量内容到工作空间。格式一：load将保存在“matlab.mat”文件中的所有变量调入到工作空间。格式二：load文件名从“文件名.mat”中调入变量，可给出全部路径。3.fopen功能：打开文件或获得打开文件信息。格式一：f_id=fopen(文件名，’允许模式’)以’允许模式’指定的模式打开“文件名”所指定的文件，返回文件标识f_id；’允许模式’可以是下列几个字符串之一：‘r’：打开文件进行读（缺省型式）；‘w’：删除己存在文件中的内容或生成一个新文件，打开进行写操作；‘a’：打开一个己存在的文件或生成并打开一个新文件，进行写操