matlab简介

2020/1/11matlab1MATLAB简介MATLAB(MATrixLABoratory)1.强大的数值计算和工程运算功能2.丰富的图形函数3.多种工具箱Matlab的基本数据单元是不需指定维数的矩阵。Matlab的所有计算都是通过双精度进行的，在内存中的数都是双精度的。double是一个双精度浮点数，每个存储的双精度数用64位。char用于存储字符，每个存储的字符用16位。2020/1/11matlab2Matlab中预定义变量Ans分配最新计算表达式的值，这个表达式并没有给定一个名字Eps返回机器精度Realmax返回计算机能处理的最大浮点数Realmin返回计算机能处理的最小的非零浮点数Pi,3.14159265Inf定义为1/0。当出现被零除时，Matlab就返回inf，并不中断执行而继续计算NaN定义为“NotaNumber”，这个非数值要么是％类型，要么是inf/inf2020/1/11matlab3变量列表who列出已定义的变量Whoglobal与who相同，但仅列出全局变量whoa*给出所有以a开头的变量的一个列表whos给出比命令who更详细的列表，如显示矩阵的维数whosglobal与whos相同，但仅列出全局变量2020/1/11matlab4删除与清除clear删除所有变量clearglobal删除全局变量clearall删除所有变量，全局变量，函数clearvar1var2...删除变量var1,var2,…clc清除屏幕2020/1/11matlab5退出和中断exit，quit结束Malab会话。程序完成，如果没有明确保存，则变量中的数据丢失ctrl+c中断一个Malab任务2020/1/11matlab6快捷键↑或ctrl+p恢复前面的命令↓或ctrl+n恢复当前命令之后键入的命令→或ctrl+f向右移动一个字符←或ctrl+b向左移动一个字符Delete,Backspace删除字符2020/1/11matlab711.1Matlab的特点11.1.1数值计算与符号计算功能•数值计算功能•符号计算功能•强大的科学数据可视化能力•高层绘图指令实现默认的图形表现方式•底层绘图指令更改图形属性•符号函数的可视化2020/1/11matlab811.2Matlab的基本功能11.2.1Matlab的编程环境11.2.2Matlab的程序设计基础•11.2.2.1Matlab的基本语句结构•11.2.2.2Matlab的变量操作•11.2.2.3Matlab的编程基础2020/1/11matlab911.2.1Matlab的编程环境Matlab既是一种语言，又是一种编程环境。Matlab提供了很多方便用户的工具，用于管理变量、输入输出数据以及生成和管理M文件。以下以Matlab6.0简介之。Matlab6.0的界面是一个web浏览器形式的工作环境，如下图所示。2020/1/11matlab102020/1/11matlab1111.2.2Matlab的程序设计基础用户可在Matlab的命令窗口键入一个命令，也可以由它定义的语言在编辑器中编写应用程序，Matlab软件对此进行解释后，在Matlab环境下对它进行处理，最后返回结果.2020/1/11matlab1211.2.2.1Matlab的基本语句结构Matlab以复数矩阵作为最基本的运算单元，既可以对它进行整体处理，也可以对元素进行单独处理。Matlab语言最基本的赋值语句结构为变量名列表＝表达式2020/1/11matlab1311.2.2.2Matlab的变量操作1．向量向量是matlab中的一个基本单位，向量的每一个元素的运算包括1）向量的创建；2）向量的加减运算；3）向量的乘除运算2020/1/11matlab14（1）向量的创建在matlab的命令窗口键入以下字符a=[123456987]a=123456987希望得到元素从0到20，步距为2的一个向量，只需键入以下命令即可t=[0:2:20]t=24681012141618202020/1/11matlab15（2）向量的加减运算设a,b为同维向量，则c=a+b或c=a-b得到两个向量相加减的结果。向量与常数的相加减为每个元素加减这个常数。例如：b=a+2得到b=34567811109c=a+bc=4681012142018162020/1/11matlab16（3）向量的乘除运算a.向量的乘法运算点积运算的运算符为.*，其意义为两个向量的对应元素进行乘法运算，例如a=[12],b=[34]则c=a.*b=[38]^为向量的乘方运算，例如c=a.^2=[14]b.向量的除法运算2020/1/11matlab172．矩阵输入矩阵时每一行元素有分号或者回车键分隔。例如：B=[1234;5678;9101112]B=1234567891011122020/1/11matlab18Matlab中矩阵的多种运算（2）矩阵乘法：（1）矩阵转置运算：C=B'C=159261037114812D=B*CD=3070110701742781102784462020/1/11matlab19（3）矩阵点乘当两矩阵维数相同时，运算符.*的结果是两矩阵的对应元素相乘。E=[12;34];F=[23;45];G=E.*FG=2612202020/1/11matlab20（4）矩阵的乘方矩阵为方阵时，可以进行矩阵的乘方运算，运算符为^E^3ans=375481118若仅是元素进行乘方运算，可用运算符.^E.^3ans=1827642020/1/11matlab21(5）矩阵的逆矩阵逆利用函数inv计算，此时，要求矩阵方阵且可逆。X=inv(E)X=-2.00001.00001.5000-0.5000（6）矩阵元素的赋值与运算Matlab允许用户对矩阵的单个元素进行赋值和操作，Matlab此时命令方式为X(i,j)=变量名2020/1/11matlab22（7）矩阵的特征值及特征多项式a.特征值利用函数eig来计算eig(E)ans=-0.37235.3723b.特征多项式利用函数poly来计算特征多项式的系数，此时，多项式系数以降幂形式排列。p=poly(E)p=1.0000-5.0000-2.00002020/1/11matlab233.多项式（1）多项式的创建例如：s4+3s3-15s2-2s+9如果想将其输入到matlab中，只需按下列方式输入向量x=[13-15-29]x=13-15-292020/1/11matlab24（2）计算多项式的值可利用函数“polyval”计算多项式的值。例如，多项式在s=2的值为z=polyval([10001],2)z=17(3）求多项式的根若求以下多项式的根s4+3s3-15s2-2s+9roots([13-15-29])ans=-5.57452.5836-0.79510.78602020/1/11matlab25（4)多项式的乘法和除法a.多项式的乘积可利用它们系数的卷积得到MATALB的函数conv可以实现。x=[12];y=[148];z=conv(x,y)z=161616b.多项式的除法利用函数deconv可以返回两个多项式除法的结果和余数。[xx,R]=deconv(z,y)xx=12R=00002020/1/11matlab26（5）多项式的加法两个同阶多项式的相加，可用z=x+y。对于一般x和y不同维数的情况，可用自定义的函数polyadd完成function[poly]=polyadd(poly1,poly2)%polyadd(poly1,poly2)addstwopolynominalspossiblyofunevenlengthiflength(poly1)length(poly2)short=poly1;long=poly2;elseshort=poly2;long=poly1;endmz=length(long)-length(short);ifmz0poly=[zeros(1,mz),short]+long;elsepoly=long+short;end2020/1/11matlab27例z=polyadd(x,y)x=12y=148z=15102020/1/11matlab2811.2.2.3Matlab的编程基础Matlab的编程效率要比其它高级语言Basic、Fortran、Pascal、C高，且易于维护。包括有:a.M文件b.函数c.绘图2020/1/11matlab291.M文件Matlab有两种常用的方式:第一种方式，在命令窗口中直接键入命令，同时可看到运算结果.第二种方式，指用户采用任何文字处理软件编写和修改一个ASCII码文件，其扩展名必须为.m。2．函数Matlab由包括许多标准函数，每个函数都完成某一特定功能的代码组成。Matlab也允许用户编写自己所需的函数，其扩展名为.m，其中必须以关键字function开头.2020/1/11matlab303．绘图希望绘制一个作为时间函数的正弦波的图像。首先产生一个时间向量，然后计算每一时刻的正弦值。t=0:0.25:7;y=sin(t);plot(t,y)2020/1/11matlab312020/1/11matlab32(3)在图形屏幕上书写文字在图形屏幕的点(x,y)上书写文字，采用命令text(x,y,’text’)e.gtext(3,0.45,’sint’)2020/1/11matlab33（4)图形类型和颜色Matlab的图形允许用户定义点、线的类型及其颜色，其命令行格式为Plot(x,y,str)例如:‘y+’表示一个黄色的加号，而‘b--’表示一个蓝色的虚线。（５）坐标轴的设定在绘制图形时，Matlab允许手工设定坐标的范围。v=[x-minx-maxy-miny-max]2020/1/11matlab34NNToolbox简介目前最新的神经网络工具箱是NNToolboxV4.0版本，它几乎完整地概括了现在的神经网络的新成果，所设计的网络模型有：（1）感知器;（2）线性网络；（3）BP网络；（4）径向基网络；（5）自组织网络；（6）反馈网络；2020/1/11matlab35对于各种网络模型，神经网络工具箱集成了多种学习算法，为用户提供了极大的方便。最关键的是，丰富的函数可以节省的大量的编程时间。此外，神经网络工具箱中还给出了大量的示例程序，为用户轻松的使用工具箱提供生动的实用范例增加了神经网络控制的范例NN预测控制NN反馈线性化控制NN模型参考自适应控制2020/1/11matlab36在新的工具箱中有如下的几个函数，它们对任何的网络都适用。init——初始化函数sim——仿真函数train——训练函数adapt——自适应学习new**——生成新网络**p,ln,ff,elm等等2020/1/11matlab37newc竞争newcf级联前向newelmelmannewff前向newfftd时延前向newgrnn广义回归newhopHopfieldnewlin线性newlind线性网络设计newlvq学习向量量化newp感知器newpnn概率newrb辐射基newrbe准确辐射基newsom自组织竞争2020/1/11matlab38训练函数算法类型trainb批处理trainc循环重复(增量式)trainr随机训练(增量式)trains序列训练(增量式)trainbr贝叶斯BPtraincgb共轭梯度Powell-Beale重新启动traincgf共轭梯度Fletcher-Reevestraincgp共轭梯度Polak-Ribieretraingd梯度法traingda自适应梯度法traingdm动量梯度法常用前向神经网络训练算法2020/1/11matlab39续traingdx快速BP算法(gdagdm组合)trainlmLevenbe